Transport d'ions sous l'effet d'un champ électrique en milieu poreux : applications à la séparation de terres rares par électrophorèse à focalisation

par Antonio Idivan Vieira Nunes

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de François Lapicque.

Soutenue en 1999

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Les ions trivalents de terre rare ont des propriétés très voisines et leurs séparation les uns des autres, généralement délicate, est souvent effectuée par extraction par solvant ou échange d'ions. L'électrophorèse à focalisation représente une alternative à ces techniques éprouvées et l'objet de ce travail était l'étude fondamentale des phénomènes de transport d'ions dans un tel procédé. L'électrophorèse dite à focalisation permet de séparer des espèces amphotères comme des cations de terres rares, M+3, en ayant recours à un gradient de pH dans la cellule et à l'ajout d'un complexant acide (EDTA) par exemple. Cette méthode repose sur la différence des points isoélectriques de ces espèces, présentés sous forme cationique prés de l'anode ou bien sous la forme complexé ionique, plus prés de la cathode. Les ions de terres rares sont soumis aux effets antagonistes de la diffusion et de la migration, ce qui permet leur focalisation au point isoélectrique, correspondant au pH pour lequel leur mobilité effective est nulle. Après une étude bibliographique sur les terres rares et les procédés de séparation par électrophorèse, ce mémoire décrit des approches théoriques et expérimentales des équilibres de complexation de quelques terres rares (lanthane, cérium, praséodyme et néodyme) en fonction du pH ainsi que l'estimation du point isoélectrique. Les phénomènes des transports et de focalisation en vie de la séparation de deux terres rares font l'objet du dernier chapitre: l'étude a été conduite tout d'abord en absence d'écoulement forcé de la solution et a permis de dégager des conditions opératoires permettant la focalisation d'une espèce. L'apport méthodologique a été utilisé pour la conception et la réalisation d'un cellule avec circulation continue de solution et dotée de 42 capteurs de températures et 42 de potentiels. Les résultats de premiers essais de focalisation et de séparation de deux terres rares sous la forme de profils des différentes grandeurs, sont présentés et discutés.

  • Titre traduit

    Ion transport by an electrical field in a porous medium : application to the separation of rare earth elements by focalisation electrophoresis


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Trivalent ions of rare earth elements have very similar properties and their difficult separation each from another is usually carried out by liquid-liquid extraction or ion exchange focalisation electrophoresis represehts an alternative route to the usual techniques. The purpose of this work consisted of the fundamental investigation of ion transport phenomena in electrophoretic processes. Focalisation electrophoresis is suitable for separation of amphoteric species such as rare earth ions, using a pH gradient in the cell and upon addition of a complexed agent e. G. EDTA. This technique relies upon the difference in isoelectrical points of the considered species, being under the form of free cation near the ano'de, and in the form of anionic complexed species doser to the cathode Rare earth species are submitted to the antagonist effects of diffusion and migration, enabling their focalisation to occur at the isoelectrial point, corresponding to nil value of their effective mobility. Following a literature survey on rare earth elements and electrophoresis processes, the document describes theoretical and experimental investigations of complexation equilibria of some rare earth elements, namely lanthanum, neodymium, praseodymium and cerium, depending on pH. Values for the isoelectrical points coulb be estimated. Transport and focalisation phenomena in view of rare earth separation, are dealt in the last chapter. Investigations were first carried out without forced circulation of the electrolyte solution and the transient behavior of the system allowed operating conditions to be design and built-up of a continuos device, more suitable to separation, and provided with 42 potential and 42 temperature sensors: the results of the preliminary runs, in form of variable profiles, are presented and discussed.

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  • Cote : 1999INPL017N
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