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Référence
SL-DES-24-0033
Solvants eutectiques pour la lixiviation et la séparation de lanthanides et d’actinides
La séparation d’éléments chimiques est au cœur des problématiques de l’extraction minière, du recyclage des déchets nucléaires et électroniques et de la dépollution des effluents aqueux. Les procédés hydrométallurgiques de lixiviation et d’extraction liquide-liquide utilisent cependant des volumes considérables d’eaux et de solvants souvent polluants et volatils. Aujourd’hui les enjeux environnementaux visant à réduire la consommation d’eaux et l’utilisation de composés organiques volatils imposent un défi essentiel pour l’hydrométallurgie.
Les solvants eutectiques hydrophobes sont depuis peu envisagés pour l’extraction liquide-liquide.[1] Ils présentent de nombreux avantages comme une plus faible volatilité, un point éclair plus élevé ainsi que des performances d’extraction améliorées dans certains cas, associés à des mécanismes d’extraction différents vis à vis des diluants classiquement utilisés.[2,3] Notre laboratoire a également effectué des tests préliminaires prometteurs pour appliquer ces même solvants eutectiques hydrophobes pour la lixiviations de poudres métalliques. Bien que très prometteurs, ce type de solvants reste peu appliqué en hydrométallurgie, ces derniers nécessitant d’être optimisés et mieux compris.
L’objectif de cette thèse sera donc de préparer et de tester des solvants eutectiques hydrophobles (HES) à base de molécules extractantes classiques connues au laboratoire et d’en étudier les propriétés d’extraction liquide-liquide et de lixiviation vis-à-vis de différents métaux d’intérêts comme les lanthanides et les actinides. Les mécanismes d’extractions dans ces solvants non conventionnels seront abordés en observant finement les effets de complexation et de structuration, afin d’en optimiser les performances. Les propriétés d'extraction de différents métaux seront évaluées par ICP-OES et mises en regard avec les propriétés physico-chimiques et structurales des systèmes (mesures de densité, viscosité, titration acido-basique et Karl Fisher, spectroscopies RMN, IR, tensiométrie, diffusion des rayons X et des neutrons aux petits angles (SAXS, SANS)…).
1. A. Crema, N. Schaeffer, H. Bastos, L.P. Silva, D.O. Abranches, H. Passos, M.C. Hespanhol, J.A.P. Coutinho, New family of Type V eutectic solvents based on 1,10-phenanthroline and their application in metal extraction, Hydrometallurgy, 215, 105971, 2023. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2022.105971
2. G. Arrachart, J. Couturier, S. Dourdain, C. Levard, S. Pellet-Rostaing, Recovery of Rare Earth Elements (REEs) Using Ionic Solvents, Processes, 9 (7) 1202, 2021. https://doi.org/10.3390/pr9071202
3. U.G. Favero, N. Schaeffer, H. Passos, K. Cruz, D. Ananias, S. Dourdain, M.C. Hespanhol, Solvent extraction in non-ideal eutectic solvents – Application towards lanthanide separation, Separation and Purification Technology, 314, 123592, 2023. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2023.123592
