Elimination de l’uranium et des terres rares par membrane liquide émulsionnée
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Date
2020
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Abstract
Ce travail a pour objectif d'optimiser les paramètres influençant la stabilité des
émulsions E/H et d’utiliser ces dernières dans l'extraction par membrane liquide émulsionnée
(MLE) de l’uranyle, l’europium (III) et le néodymium (III), présents dans des solutions
aqueuses.
Dans le but d’extraire l’uranyle par MLE, une émulsion E/H formée de span 80 comme
tensioactif, du cyanex 302 comme extractant, du kérosène comme diluant et d'une phase
aqueuse interne d’acide sulfurique (H2SO4) est utilisée. L'étude de la stabilité de l’émulsion E/H
montre qu'un temps d'émulsification de 5 minutes, une concentration en tensioactif de 3 % (en
masse), une concentration en extractant de 0,3% (en masse), une concentration de la phase
interne de 1 N en H2SO4, une vitesse d’agitation de 200 tr/min et un rapport volumique de la
phase interne sur la phase membrane de 1 conduisent à la formulation d'une émulsion stable
avec un pourcentage de rupture inférieur à 0,3 % pour un temps de contact de 30 minutes. Les
résultats de l'extraction d’uranyle montrent que dans les meilleures conditions expérimentales,
le rendement d’extraction d’uranyle est égal à 100% pour un temps de contact de 30 minutes.
Pour des concentrations élevées en sel (NaCl) (>5 g/L), l'efficacité d’extraction diminue
graduellement.
L’extraction par MLE reste efficace pour l’élimination d’uranyle même à partir de
différentes matrices telles que l’eau minérale et l’eau de mer.
Dans ce travail, l’extraction des terres rares par membrane liquide d'émulsion (MLE) a
été réalisée. Pour l'extraction d’Eu (III), un système d'MLE constitué de span 80 comme
tensioactif, du cyanex 302 comme extractant, le kérosène comme diluant et d’une phase interne
d’acide sulfurique (H2SO4) a été utilisé. Les effets des paramètres expérimentaux qui affectent
l'extraction d' Eu (III) tels que la concentration de tensioactif, concentration de l’extractant, le
temps d'émulsification, le type d'acide dans la phase interne, la concentration de la phase
interne, la vitesse d'agitation, le rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane,
le rapport de traitement, la concentration initiale de l’ Eu (III), le type de diluant et la présence
de sel ont été étudiés. Les résultats obtenus montrent que par un choix approprié des paramètres
expérimentaux, il est possible d'extraire la totalité des molécules d’ Eu (III) présentes dans la
solution d'alimentation pour un temps de contact égale à 30 minutes, même en présence d'une
concentration élevée en sel. Dans les conditions opératoires optimales, les efficacités
d'élimination de l’Eu (III) à partir de l'eau distillée (100 %), de l'eau minérale naturelle (95,3%)
Résumé
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et de l'eau de mer (91,81 %) presque égales, ce qui montre que le procédé d’extraction par MLE
est un procédé de séparation avancé très intéressant pour l’élimination de l'Eu (III) à partir de
matrices complexes comme l’eau minérale et l’eau de mer. La meilleure concentration d’acide
sulfurique en phase interne donnant une meilleure efficacité de désextraction (90,19%) de l’Eu
(III) est égale à 0,5 N.
Pour l'élimination du Nd (III) par MLE, une émulsion E/H formée de span 80 comme
tensioactif, le D2EHPA comme extractant, le kérosène comme diluant et d'une phase aqueuse
interne d’acide sulfurique (H2SO4) est utilisée. L'étude de l’extraction montre qu'un temps
d'émulsification de 5 minutes, une concentration de tensioactif de 3 % (en masse), une
concentration de la phase interne de 0,5 N en H2SO4 et un rapport volumique de la phase interne
sur la phase membrane de 1 conduisent à une meilleure efficacité d’extraction . Un rapport de
traitement de 20/300 assurant le maximum d'enrichissement et une cinétique d'extraction rapide
des molécules de Nd (III) a été choisi. Le kérosène a été sélectionné comme meilleur diluant
pour l'élimination du Nd (III) par MLE car il a conduit à une excellente efficacité d'extraction
et une bonne stabilité de l'émulsion. La cinétique et l'efficacité d'extraction du Nd (III) ont été
améliorées en présence KNO3 jusqu’à 1 g/L. Pour des concentrations élevées en sel (5-40 g/L),
l'efficacité d'enlèvement diminue graduellement.
La meilleure concentration d’acide sulfurique dans la phase interne conduisant à une
très bonne efficacité de désextraction du Nd (III) (97,77%) et une excellente stabilité de
l'émulsion est de 0,5 N.