Spéciation dans les phases organiques des systèmes d'extraction liquide-liquide contenant un malonamide et un acide dialkylphosphorique

par Julie Muller

Thèse de doctorat en Chimie Physique et Chimie Analytique

Sous la direction de Jean-Pierre Simonin.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Le but de la thèse est d’améliorer la compréhension des équilibres chimiques mis en jeu lors de l’extraction des actinides(III) et des lanthanides(III) dans le procédé hydrométallurgique DIAMEX-SANEX de retraitement du combustible nucléaire usé. Il s’agit de décrire au mieux les différents équilibres chimiques pour améliorer la modélisation des propriétés extractantes de ce procédé. La phase organique est constituée d’un mélange d’extractants : un malonamide, le DMDOHEMA, et un acide dialkylphosphorique, le HDEHP, dilués dans un alcane. Ce mélange extractant présente un comportement singulier comparé au comportement des deux extractants seuls. On observe un effet synergique vis-à-vis de l’extraction d’Eu(III) et Am(III) en milieu acide (HNO3 ≈ 1 mol/L en phase aqueuse) et un effet antagoniste à faible acidité (pH < 1). Dans le but de comprendre ce comportement, des études de spéciation moléculaires ont été réalisées après extraction de Ln(III) et Am(III) par diverses techniques spectroscopiques complémentaires (spectrométrie de masse à ionisation électrospray, spectroscopie IR, spectrométrie RMN, spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle, spectrophotométrie UV-Visible) mais également par des calculs de chimie quantique pour optimiser la géométrie des complexes formés. Les différentes techniques ont montré l'existence de complexes mixtes incluant les deux extractants, thermodynamiquement plus stables que les complexes unitaires, permettant d'expliquer la synergie sur l'extraction des cations métalliques. L'existence d'un adduit entre les deux extractants, venant consommer les extractants libres, expliquerait l'effet antagoniste observé à faible acidité.

  • Titre traduit

    Speciation in organic phases of mixed solvent extraction systems including a malonamide and a dialkylphosphoric acid


  • Résumé

    The aim of the thesis is to improve the understanding of chemical equilibria involved in the actinides(III) and lanthanides(III) extraction in the DIAMEX-SANEX hydrometallurgical process used for spent nuclear fuel treatment. The chemical extraction equilibria have to be better described in order to improve the modeling of extractant properties of this process. The organic phase is composed of a mixture of extractants: a malonamide, the DMDOHEMA, and a dialkylphosphoric acid, the HDEHP, both diluted in an alkane. The extractant mixture DMDOHEMA-HDEHP has a singular behavior compared to the behavior of the individual extractants. There is a synergistic effect during the extraction of Eu(III) and Am(III) in acid medium (about 1 mol/L aqueous nitric acid concentration) and an antagonist effect at low acidity (pH < 1). In order to understand the behavior of this chemical system, molecular speciation was performed using various spectrometry methods (electrospray ionization mass spectrometry, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance spectrometry, time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy and UV-visible spectroscopy) but also quantum chemistry calculation to optimize geometry of the complexes. These different techniques have shown the existence of mixed complexes, thermodynamically more stable than the unit complexes, explaining the synergistic extraction of metal cations. The existence of an adduct between the two extractants, consuming the free extractants, may explain the antagonistic effect.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.192-211. 192 réf. bibliogr.

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  • Cote : T Paris 6 2012 110
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