Etude physico-chimique de nouveaux tensioactifs complexants thermoréversibles : influence d'ions reconnus et non reconnus sur les propriétés d'agrégation

Physico-chemical study of new thermoreversible metal-chelating surfactants : influence of recognised and non recognised ions on the aggregation properties

• Auteur / Autrice : Hélène Cécile Isabelle Coulombeau
• Direction : Chantal Larpent
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique - Chimie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Versailles-St Quentin en Yvelines

Mots clés

Mots clés contrôlés

Extraction (chimie)

Diffusion centrale

Microémulsions

Diagrammes de phases

Surfactants

Résumé

De nouvelles molécules ''bi-fonctionnelles'' associant un bloc tensioactif thermoréversibl polyéthoxylé (CiH2i+1(OCH2CH2)j-OH, noté CiEj) et un bloc complexant, dérivé de la lysine, ontété développées. Deux types de composés ont été étudiés. Dans un cas, le bloc complexant est greffé à l'extrémité du bloc CiEj (composé linéaire, 2); dans l'autre il est situé entre la partie apolaire Ci et la partie polaire Ej (composé ramifié, 1). Ces nouvelles molécules restent tensioactives et conservent la propriété dethermoréversibilité bien connue des CiEj. En outre, les bonnes propriétés complexantes qu'elles possèdent vis-à-vis de certains ions, permet de les appliquer avec succès à l'extraction par variation de température. Les points de trouble et les surfaces par tête polaire de ces deux nouveaux tensioactifs di-bloc sont nettement plus élevés que ceux des CiEj analogues, ce qui démontre la contribution hydrophile du bloc lysine. Les propriétés macroscopiques (diagrammes de phases) et microscopiques (forme des agrégats et interactions entre les agrégats) des systèmes binaires eau-tensioactif ont été étudiées à température ambiante. La diffusion des rayons X et des neutrons aux petits angles a montré que ces tensioactifs s'auto-assemblent à faibles concentrations sous forme de micelles sphériques. L'effet de sels non reconnus en solution est le même que celui classiquement observé avec les CiEj (salting-in ou salting-out conformément à la série d'Hofmeister). L'effet d'un ion spécifiquement reconnu par le bloc lysine, le cation uranyle, est en revanche contraire à la série d'Hofmeister. Sa présence en solution provoque une transition sphères-cylindres dont l'effet macroscopique est une forte chute du point de trouble. Enfin, une étude préliminaire du mélange ternaire eau - tensioactif 1- solvant organique a été réalisée. Elle a mis en évidence la formation de microémulsions. Le film de tensioactif est alors beaucoup plus rigide que dans le cas des CiEj classiques.

New di-block thermosensitive metal chelating surfactants have been synthesised. They are based on polyethoxylated non-ionic surfactants (CiEj). A lysine block is linked either to the extremity of a CiEj (surfactant 2) or in a branched position (surfactant 1). These molecules retainthe cloud point and the surface-active properties exhibited by the CiEj surfactants. Moreover they possess good complexing properties towards certain ions, which allows them to be successfully applied to cloud point extraction. In both cases, the cloud point and the area per headgroup at the air-water interface are higher than those of the analogous CiEj, which shows the hydrophilic contribution of the lysine block. Macroscopic properties (phase diagrams) and microscopic roperties (shape of theaggregates and interactions between them) of the water-surfactant systems have been studied at ambient temperature. Small angle X-Rays scattering (SAXS) and small angle neutrons scattering (SANS) have shown that the new di-block surfactants form spherical micelles at low concentrations. The influence of non complexed salts on the new surfactants is the same as on classical CiEj: salting-in and salting-out phenomena occur according to the Hofmeister series. The effect of a complexed ion, uranyle cation, is however unusual: it leads to a sphere to rod transition, in turn lowering significantly the cloud point, which goes against the expectations on basis of the Hofmeister series. Finally, a preliminary study of ternary mixtures, water-surfactant 1-oil, is presented. It revealed the formation of microemulsions and pointed out that the surfactant film is then a lot more rigid than that formed with classical CiEj.