Synthèse et caractérisation de membranes hybrides organo-minérales contenant des calixarènes. Application au traitement des effluents radioactifs

par Anne Duhart

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de André Deratani.

Soutenue en 1998

à Montpellier 2 .


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  • Résumé

    Dans le cadre du programme actinex dont l'objectif global est une reduction massive de la nocivite des dechets vitrifies principalement due aux actinides et aux autres produits de fission a vie longue tels que l'iode#1#2#9, le technetium#9#9 ou le cesium#1#3#5, il convient de definir des moyens de traitement specifiques applicables aux procedes industriels de retraitement du combustibles nucleaire use. L'extraction selective de ces radioelements en vue de leur transmutation ou de leur conditionnement dans des matrices specifiques est un des axes de recherche de ce programme. Differentes etudes permettant l'extraction de radioelements tels que le cesium, l'americium et le plutonium par transport diffusionnel preferentiel a travers une membrane liquide supportee (mls) de complexes formes entre un transporteur selectif et les radioelements cibles, sont actuellement menees au laboratoire des procedes de traitement des effluents (lpte). Les calix4arenes mono/bis-couronne-6 sont utilises comme transporteurs selectifs possedant d'excellentes proprietes extractives et ionophoriques vis-a-vis de radioelements tels que le cesium. Cependant, la presence de solvant organique dans une mls ainsi que les pertes possibles du transporteur par dissolution dans les phases aqueuses ont oriente nos recherches vers un materiau solide dans lequel le transporteur se trouve chimiquement lie ou piege dans la matrice. Le transporteur, un calixarene dissymetrique doublement ponte a ete synthetise specifiquement pour cette etude et comporte une premiere cavite favorable a la complexation du cesium et une deuxieme chaine pontante permettant de lier chimiquement la partie organique du calixarene au squelette mineral d'un heteropolysiloxane. Ces monomeres possedent tout deux des groupements polycondensables par le procede sol-gel qui conduisent a la formation d'un reseau de liaisons chimiques tridimensionnel. La matrice ainsi obtenue peut etre supportee sur un materiau mineral ou organique poreux. Les caracterisations structurales (rmn, irtf, diffusion de la lumiere) et physiques (viscosimetrie) des prepolymeres ainsi que les caracterisations texturales des couches deposees (meb, adsorption-desorption d'azote, atg) ont permis d'etablir des correlations entre la preparation des materiaux et leurs proprietes appliquees a l'extraction du cesium afin d'en reajuster les parametres. Des experiences de transfert du cesium a travers la membrane solide contenant de 2 a 40% de transporteur, placee entre deux compartiments contenant en amont, une solution d'alimentation acide a forte salinite dopee en cesium#1#3#7 et en sodium#2#2, et en aval, une solution de desextraction neutre, ont ete realisees. En comparaison avec une membrane liquide supportee une moindre selectivite cs#1#3#7/na#2#2 de la membrane due a une deformation de la couronne complexante du calixarene dissymetrique ou au caractere trop hydrophile du materiau generant des courts-circuits de diffusion ou chemins preferentiels parasites. Des experiences d'extraction liquide-liquide et solide-liquide, effectuees par mise en contact d'une solution aqueuse acide a forte salinite dopee avec respectivement une phase organique contenant le calixarene dissymetrique et des gels broyes sous forme de poudre, permettent a la fois d'optimiser les parametres d'extraction et d'etablir un referentiel par rapport aux experiences de transport facilite par membranes solides.

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  • Détails : [231] p
  • Annexes : Notes bibliogr

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  • Bibliothèque : Bibliothèque interuniversitaire. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS 98.MON-51
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