Extraction liquide-liquide et solide-liquide des lanthanides par des β-dicétones hétérocycliques et des ligands N-donneurs,libres ou immobilisés sur des silices mésostructurées

par Elias Bou Maroun

Thèse de doctorat en Chimie analytique

Sous la direction de Geneviève Goetz.

Soutenue en 2004

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    L'extraction liquide-liquide de terres rares trivalentes Ln(III) (Ln : La, Eu, Lu), à partir de milieux aqueux nitriques, par la bis-acylpyrazolone 1,12-bis(1´-phényl-3´-méthyl-5´-hydroxy-4´-pyrazolyl)-dodecane-1,12-dione (HL-(CH2)10-LH) a été étudiée. L'extraction est d'autant plus efficace que le numéro atomique de l'élément à extraire est élevé (La < Eu < Lu). Elle se fait à plus bas pH que l'extraction par les 4-acyl-5-hydroxypyrazoles simples (HL). La présence de la 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine, TPTZ, agent de solvatation de type 3N-donneur, provoque un effet synergique important ; TPTZ impose l'ordre d'extraction synergique : La < Lu < Eu. L'extraction solide-liquide des Ln(III) par des silices mésostructurées dopées par les extractants utilisés en extraction liquide-liquide a été également étudiée. Les silices dopées ont été synthétisées à basse température selon le procédé sol-gel en utilisant les micelles de bromure de cétyltriméthylammonium, CTAB, comme agent pour structurer la porosité (synthèses de type MCM-41). Elles ont été caractérisées par porosimétrie à l'azote, diffraction des rayons X, microscopie électronique à balayage MEB, microscopie électronique à transmission MET et granulométrie laser. Les silices dopées sont déstructurées par rapport aux silices lamellaires obtenues quand le mélange synthétique ne contient pas d'extractant ; cependant, le matériau dopé conserve une grande surface spécifique (990 à 1230 m2. G-1) et reste mésoporeux. L'extraction solide-liquide par les silices dopées par HL ou HL-(CH2)10-LH est plus efficace à bas pH que l'extraction liquide-liquide ; en outre, elle est plus rapide. La stoechiométrie du complexe extrait et la capacité d'extraction de l'europium par HL-(CH2)10-LH sont comparables pour les extractions solide-liquide et micellaire. La stoechiométrie des bis-acylpyrazolonates, extraits par les trois techniques différentes, est fonction de la technique d'extraction utilisée, mais aussi des concentrations initiales des espèces chimiques dans chacune des phases. Pour l'europium, avec une silice dopée par HL-(CH2)10-LH et TPTZ, on observe une synergie d'extraction modérée. Le rapport métal/acylpyrazolonate, dans le complexe extrait par la silice dopée par HL-(CH2)10-LH seule (1:2) Eu(L-(CH2)10-L)(L-(CH2)10-LH), diffère de celui qui existe dans le complexe synergique (1:3) Eu(L-(CH2)10-LH)3(TPTZ). La capacité d'extraction de l'europium est de 0,18 mmol/g : 200 fois plus importante que celles des silices imprégnées.

  • Titre traduit

    Liquid-liquid and solid-liquid extraction of lanthanides by free heterocyclic beta-diketones and N-donors ligands,or immobilized into mesostuctured silica


  • Résumé

    Liquid-liquid extraction of trivalent rare earths Ln(III) (Ln: La, Eu, Lu), from nitric aqueous media, by the bis-acylpyrazolone 1,12-bis(1'-phényl-3'-methyl-5'-hydroxy-4'-pyrazolyl)-dodecane-1,12-dione (HL-(CH2)10-LH) has been studied. The extraction occurs at lower pH than the extraction by the simple 4-acyl-5-hydroxypyrazoles (HL) and its efficiency increases with the ascending atomic number of Ln (La < Eu < Lu). The presence of a solvating agent of the type 3N-donor, 2,4,6-tri(2-pyridyl)-1,3,5-triazine, TPTZ, induces an important synergistic effect ; TPTZ governs the synergistic order of extraction : La < Lu < Eu. The solid-liquid extraction of Ln(III) by mesostructured silicas doped with the extractants used in liquid-liquid extraction has been also studied. The doped silicas were synthesized at low temperature according to the sol-gel process using cetyltrimethyl ammonium bromide, CTAB, as a templating agent for the porosity (MCM-41 type synthesis). They were characterized by BET analysis of nitrogen isotherms, X-ray diffraction, scanning electron microscopy SEM, transmission electron microscopy TEM and laser granulometry. Doped silicas are destructured compared to lamellar silicas obtained in the absence of extractant ; however, the doped material preserves high specific surface area (990 to 1230 m2. G-1) and remains mesoporous. At low pH, solid-liquid extraction by silicas doped by HL or HL-(CH2)10-LH is more efficacious than liquid-liquid extraction; moreover, it is faster. The europium extraction capacity and the stoichiometry of the complex extracted by HL-(CH2)10-LH are comparable in solid-liquid and micellar extractions. The stoichiometries of the bis-acylpyrazolonates, extracted by the three different techniques, do not only depend upon the technique of extraction used, but depend upon the initial concentrations of the chemical species in each phase too. For europium, with a silica doped by HL-(CH2)10-LH and TPTZ, a moderate extraction synergy is observed. The metal/acylpyrazolonate ratio, in the complex extracted by the silica doped by HL-(CH2)10-LH alone (1:2) Eu(L-(CH2)10-L)(L-(CH2)10-LH), differs from that existing in the synergistic complex (1:3) Eu(L-(CH2)10-LH)3(TPTZ). The europium extraction capacity found in our study is 0. 18 mmol/g which is 200 times more important than those obtained with impregnated silica.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (184 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.163-180

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2004;4598
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.