Extraction, séparation et recyclage des métaux d'intérêts stratégiques par des liquides ioniques analogues de la glycine bétaïne (EXERMELI)

Extraction, separation and recycling of metals of strategic interest by ionic liquids analogous to betaine glycine (EXERMELI)

• Auteur / Autrice : Lamia Boulafrouh
• Direction : Laurent Dupont, Aminou Mohamadou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 21/12/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie Moléculaire de Reims (ICMR - UMR 7312 CNRS) (Reims, Marne, 2012-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Dupont, Aminou Mohamadou, Véronique Peyre, Dominique Trebouet, Stéphanie Boudesocque, Juliette Sirieix-Plénet, Eric Meux, Richard Plantier-Royon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Véronique Peyre, Dominique Trebouet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chromatographie

Ions métalliques

Extraction (chimie)

Solvants

Anions

Cations

Liquides ioniques

Mots clés libres

Extraction métallique

Chimie de coordination

Liquide ionique

Metal extraction

Chemistry of coordination

Ionic liquid

Résumé

Ce travail aborde la synthèse de nouveaux liquides ioniques à base de cations dérivés de laglycine-bétaïne tri(pentyl ou hexyl) (2-éthoxy-2-oxoéthyl)ammonium [Pn(ou Hex)3NC2OC2]associés aux anions : Bromure (Br-), Dicyanamide (Dca-), Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(NTf2-) et Tetrafluoroborat (BF4-). Ces nouveaux LIs ont été caractérisés puis appliqués à l'étatpur et dilués dans des solvants dans l'extraction des ions Co(II), Ni(II), Cu(II), Pt(IV) et Au(III).Le [Pn3NC2OC2][Dca] à l'état pur a permis une extraction de Co(II) > 58%. Ce taux a diminué.lors de sa dilution dans un solvant. L'utilisation de chlorure de sodium permet de retrouver destaux similaires (Phases pure/solvant) (%E > 90%), séparer sélectivement Co/Ni et limiter lerelargage du cation organique dans la phase aqueuse. La rétro-extraction des ions métalliquesde la phase organique, a été effectué dans l'eau et dans le sulfate de sodium.La même stratégiea été déployée sur deux systèmes fonctionnant en continu hors équilibre pour l'extraction duCo(II) par le [Pn3NC2OC2][Dca] dilué dans le methylisobulketone, (i) un protocole d'extractionliquide-liquide qui a permis une extraction efficace de Co(II) > 90 %, stables jusqu'à cinq cyclesd'utilisation avec une bonne recyclabilité de liquide ionique, (ii) la chromatographie de partagecentrifuge, qui n'a pas permis l'extraction du Co(II). Tous les LIs synthétisés permettent uneextraction efficace de Au (III) ( > 95%) en mode statique, ceux à base de l'anion NTf2-permettent une séparation efficace Au(III)/Pt(IV). La rétro-extraction de ces ions a été étudiée en utilisant la thiourée et le thiosulfat.

This work deals with the synthesis of new ionic liquids based on cations derived fromtri(pentyl or hexyl) (2-ethoxy-2-oxoethyl)ammonium glycine betaine [Pn(or Hex)3NC2OC2]associated with anions : Bromide (Br-), Dicyanamide (Dca-), Bis(trifluoromethylsulfonyl)imide(NTf2-) and Tetrafluoroborate (BF4-). These new LIs were characterised and then applied in their pure stateand diluted in solvents in the extraction of Co(II), Ni(II), Cu(II), Pt(IV) and Au(III) ions.Pure [Pn3NC2OC2][Dca] enabled Co(II) extraction of >58%. This rate decreased.when diluted in a solvent. The use of sodium chloride enabled similar levels to be achieved.similar levels (pure phase/solvent) (%E > 90%), selectively separating Co/Ni and limiting therelease of the organic cation into the aqueous phase. The back-extraction of metal ionsfrom the organic phase was carried out in water and sodium sulphate.The same strategywas deployed on two continuous non-equilibrium systems for the extraction ofCo(II) by [Pn3NC2OC2][Dca] diluted in methylisobulketone, (i) a liquid-liquid extraction protocol which(i) a liquid-liquid extraction protocol that enabled efficient extraction of Co(II) >90%, stable for up to five cycles of usecycles of use with good ionic liquid recyclability, (ii) centrifugal partition chromatography, whichwhich did not extract Co(II). All the LIs synthesised allow efficient extraction of Au(III) (efficient extraction of Au (III) (> 95%) in static mode, those based on the NTf2-anion allow efficient separation of Au(III)/Pt(IV). The back-extraction of these ions was studied using thiourea and thiosulphate.