cours sur le chapitre 2
1 Cours de Microanalyse
1.16 Sélectivité du solvant
III.6.1. Sélectivité du solvant
Elle traduit la facilité que possède ce dernier à dissoudre un constituant de la charge préférentiellement à un autre. Le coefficient de sélectivité β analogue au coefficient de volatilité relative i utilisé en distillation exprime cette sélectivité. Avec les notations :
La séparation est d'autant plus aisée que β est plus grand, β égale 1 au point critique et pour l'azéotrope.
III.6.2. Pouvoir solvant
Il exprime la quantité de produits que peut dissoudre le solvant, tout en gardant un β acceptable. Si le pouvoir solvant est faible, il faut utiliser une grande quantité de solvant pour effectuer une séparation donnée.
III.6.3. Différence de masse volumique (Δρ) entre les solutions en contact
Une grande différence de masse volumique favorise la décantation des solutions et par suite augmente la capacité des décanteurs. Il est évident que les phases en contact (sensiblement en équilibre dans un décanteur, jamais en équilibre dans une colonne à remplissage) ne doivent à aucun moment atteindre la même densité.
III.6.4. Viscosité
Un solvant de faible viscosité doit être choisi, si possible, afin d'éviter les entraînements de gouttelettes et d'obtenir de hauts débits de fonctionnement, c'est-à-dire une capacité élevée de l'extracteur.
III.6.5. Tension interfaciale
Une faible tension interfaciale favorise la réalisation d'une grande surface de contact entre les phases, mais gêne la décantation de l'émulsion.
III.6.6. Facteurs économiques
Le solvant ne doit pas être: coûteux, toxique, corrosif, instable. Il doit posséder un haut point d'inflammabilité et un bas point de congélation pour être employé facilement. Il est nécessaire de pouvoir récupérer aisément le solvant contenu dans les solutions traitées, cette récupération étant ordinairement un des points économiquement importants du procédé.
Le procédé sera d'autant plus économique qu'il permettra de traiter des charges différentes avec le même solvant (souplesse de traitement).
III.7. Applications industrielles
L'essor industriel des procédés d'extraction liquide-liquide en chimie minérale a son origine dans les besoins de l'industrie nucléaire en sels de pureté exceptionnelle. Au cours de la période 1960-1970 on a assisté à l'application généralisée de cette technique à l'hydrométallurgie, favorisée par la mise.au point d'un complexant spécifique du cuivre (chélate). Actuellement fonctionnent 200 unités industrielles hydro métallurgiques, assurant la récupération, la séparation et la purification de très nombreux métaux.
De plus l'extraction liquide-liquide est appliquée à la fabrication de l'acide phosphorique très pur, du brome, du nitrate de potassium, et des acides nitrofluorydriques.
En chimie organique, les applications sont aussi nombreuses et importantes tant du point de vue quantitatif (pétrochimie) que qualitatif (industries alimentaires et pharmaceutique, récupération des polluants dans des effluents d'usine).
Actuellement, ce procédé de séparation des constituants d'un mélange et/ou de concentration est tout particulièrement utilisé lorsque les conditions technologiques ou physico-chimiques lui sont favorables, comme c'est le cas pour :
- La séparation des composés à température d'ébullition voisine (séparation de certains hydrocarbures aromatiques et aliphatiques).
- La séparation d'azéotropes eau-acides minéraux.
- La séparation de composés thermosensibles ou instables (obtention des antibiotiques).
- La concentration et la purification de solutions diluées, opérations souvent plus économiques que la distillation (cas des solutions diluées de sels métalliques tels que cuivre, uranium, vanadium).
- La substitution à la cristallisation fractionnée (séparation tantale- niobium).
- La séparation d'éléments ayant des propriétés chimiques voisines (séparation uraniumvanadium et hafnium-zirconium).
- L'obtention de produits de haute pureté (sels d'uranium de pureté nucléaire, sels de terres rares destinés à l'industrie optique ou électronique) ;
- Des séparations devant être effectuées de manière automatisée dans un environnement hostile (traitements des combustibles nucléaires irradiés).