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Accueil du site > Offres d’emploi > Stages > [Master 2] Comportement d’un extractant liquide ionique bifonctionnel dans un procédé d’extraction liquide-liquide du cobalt

[Master 2] Comportement d’un extractant liquide ionique bifonctionnel dans un procédé d’extraction liquide-liquide du cobalt

par Cécile Rizzi, Juliette Sirieix-Plenet, Laurent Gaillon - 23 octobre

Période de stage : Février 2020-juin 2020

Encadrement : J. Sirieix-Plénet, C. Rizzi, L. Gaillon (équipe ELI)

Cette étude s’inscrit dans le cadre d’une collaboration avec l’université de Guanajuato au Mexique.Un séjour d’un mois est envisagé pour le stagiaire financé par le projet ECOS Nord (frais de séjour et de voyage pris en charge)

Projet

Les métaux critiques (terres rares, cobalt, lithium, ...) sont au cœur de tensions géopolitiques larvées. Indispensables aux technologies de pointe et à la croissance verte, leur demande explose tandis que leurs mines sont peu réparties dans le monde. Leur recyclage est donc crucial pour une économie durable. Actuellement le recyclage par voie hydrométallurgique des métaux critiques des sources secondaires est notamment réalisé par extraction liquide-liquide.Les liquides ioniques (LIs) sont des solvants constitués uniquement d’ions qui, du fait de leurs propriétés physico-chimiques (très peu volatils, ininflammables, ...), représentent une alternative aux solvants organiques dans les procédés d’extraction. Ils peuvent aussi être impliqué comme extractant dans ces procédés d’extraction liq/liq classiques (solvant plus extractant). Il a été montré que leur utilisation peut remarquablement améliorer la vitesse d’extraction des ions terres rares d’une solution acide [1]. Le mécanisme d’extraction est encore mal compris alors qu’il est essentiel pour évaluer la capacité et la sélectivité des LIs pour extraire un ion métallique donné[2].

Nous nous intéressons à un système d’extraction qui repose sur l’utilisation d’un extractant liquide ionique commercial de type Cyphos 104, composé d’un cation trihexyltetradecyl phospohonium et d’un anion bis(2,4,4-trimethylpentyl) phosphinate [3]. Notre objectif dans ce stage est de parvenir à une meilleure compréhension du processus d’extraction du Cobalt par ce système, en fonction de différents paramètres (concentration du cyphos 104, pH,composition de la phase organique, température) et en particulier comprendre le rôle de l’eau présente sous forme de trace dans la phase organique. Par ailleurs, en changeant la nature soit de l’anion soit du cation de l’extractant liquide ionique, le mécanisme pourra être confirmé.Par exemple, un LI à base de Cholinium a montré une bonne capacité d’extraction pour certains métaux et une bonne sélectivité [4]. Des LIs originaux de cette famille pourront être synthétisés et utilisés comme extraction du cobalt afin de les comparer au système commercial cyphos.Lors de ces extractions l’ion métallique, l’eau et les ions du LI seront quantifiés par des méthodes d’analyse classiques (absorption atomique, Karl Fischer, par RMN (1H, 31P), Spectrophotométrie UV-Visible,...).

Techniques ou méthodes utilisées

Extraction liquide-liquide, Potentiométrie,Spectroscopie RMN(1H, 31P), Spectroscopie d’absorption atomique,Spectrophotométrie UV-Visible3.

Références

[1]I. Billard, Handb Phys. Chem. Rare Earths, 43 (2013) 213-273.
[2] K. Wang, H. Adidharma, M. Radosz, P. Wan, X. Xu, C. K. Russell, H. Tian, M. Fan, J. Yu, Recovery of rare earth elements with ionic liquid, Green Chem. 19 (2017) 4469-4493.
[3] R. M. Rios-Vera, J. Sirieix-Plenet, L. Gaillon, C. Rizzi, M. Avila-Rodriguez, G. Cote, A. Chagnes, Physicochemical properties of novel cholinium ionic liquids for the recovery of silver from nitrate media,RSC. Adv., 5 (2015) 78268-78277.
[4] A. Kumari, M. Kumar Sinha, S. Kumar Sahu, B. Dhar Pandey, Investigation of a novel ionic liquid, Cyphos IL 104 for the solvent extraction of mineral acids, Hydrometallurgy 165 (2016) 159–165