Matériaux hybrides inorganiques-organiques pour l'extraction d'uranium en milieu acide phosphorique

Inorganic-organic hybrid materials for uranium extraction from phosphoric acid

• Auteur / Autrice : Sabah El Mourabit
• Direction : Agnès Grandjean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et Physicochimie des matériaux
• Date : Soutenance le 25/03/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Séparative de Marcoule
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Agnès Grandjean, Christel Laberty-Robert, Jean-Claude Berthet, André Vioux, Frédéric Goettmann, Pascal Baron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christel Laberty-Robert, Jean-Claude Berthet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbone 13

Industrie nucléaire

Uranium -- Minerais

Phosphorique, Acide

Phosphates

Mots clés libres

Matériaux hybrides

Uranium

Extraction

Acide phosphorique

Hybrid materials

Uranium

Extraction

Phosphoric acid

Résumé

Les minerais de phosphates, principalement exploités pour la production d'acide phosphorique et d'engrais, contiennent une quantité non-négligeable d'uranium (50 à 300 ppm) qui suscite l'intérêt de l'industrie nucléaire. Notre étude s'inscrit dans ce contexte de valorisation de l'uranium en tant que sous-produit de l'industrie des fertilisants.L'objectif de ce travail de thèse a été de mettre au point un matériau hybride, constitué d'un support inorganique sur lequel est greffée une molécule complexante, capable d'extraire sélectivement l'uranium du milieu acide phosphorique. La première étape de notre démarche a consisté à identifier un support inorganique capable de résister aux conditions particulières du milieu acide phosphorique (acidité élevée et milieu très complexant). Pour ce faire, la stabilité chimique et mécanique de différents matériaux, silice, verre et carbone mésoporeux, a été étudiée. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés à l'identification et l'optimisation de molécules complexantes spécifiques de l'uranium en milieu acide phosphorique. Ces dernières ont ensuite été greffées sur les supports les plus stables. Enfin, l'efficacité de ces systèmes hybrides a été évaluée lors de tests d'extraction, de sélectivité et de désextraction.

Phosphate rocks are industrially processed in large quantities to produce phosphoric acid and fertilisers. These rocks contain significant concentration of uranium (50 to 300 ppm) which could be interesting for nuclear industry. This work deals with the valorisation of uranium as a by-product from fertiliser industry.The aim of this study is to develop a hybrid material, constituted of an inorganic solid support grafted with an extractant (complexing molecule), which can extract selectively uranium from phosphoric acid medium. The first step of our approach was to identify an inorganic support which is stable under these particular conditions (strong acidity and complexing medium). The chemical and mechanical stability of different mesoporous materials, such as silica, glass and carbon was studied. In a second phase, we focused on the identification and the optimisation of complexing molecules, specific of uranium in phosphoric acid. These ligands were then grafted on the most stable solids. Finally, the efficiency of these hybrid systems was evaluated through different tests of extraction, selectivity and desextraction.