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Ampoule à décanter contenant de l'huile et de l'eau colorée. Extraction liquide

Ampoule à décanter contenant de l'huile et de l'eau colorée. Extraction liquide-liquide L'extraction liquide-liquide est un procédé de séparation en génie chimique, consistant en une extraction par transfert entre deux phases liquides. Aussi, contrairement à l'opération de distillation, le produit extrait ne change pas de phase : un mélange binaire dont on veut effectuer la séparation est mis en contact avec un troisième liquide non miscible appelé solvant et retenu pour sa capacité à extraire préférentiellement l'un des éléments du mélange. Après l'opération, on récupère deux phases séparées par décantation : l'extrait formé du solvant enrichi en soluté, le raﬃnat, soit le mélange appauvri en soluté. Cette opération, ordinaire dans l'industrie chimique, permet de séparer des produits ayant des températures d'ébullition très voisines (donc une distillation trop délicate) mais ayant des propriétés physico-chimiques différentes. Au laboratoire, c'est aussi une technique de puriﬁcation très employée : dans une ampoule à décanter, les deux liquides séparent les solutés en fonction de leur solubilité dans chaque solvant. Au niveau industriel, on remplace par exemple l'ampoule à décanter par un extracteur centrifuge (en) , une colonne d'extraction ou un mélangeur-décanteur. Domaines d'application Types d'extraction liquide-liquide Étapes de l'extraction Choix du solvant Coeﬃcient de partage Rendement d'extraction Détermination expérimentale Calcul théorique Bibliographie Notes et références Liens externes 1 Sommaire Domaines d'application L'extraction liquide-liquide s'est d'abord développée dans l'hydrométallurgie pour la récupération des métaux dans des solutions aqueuses puis a été généralisée : La séparation de composés ayant des températures d'ébullition voisines, d'azéotropes, de produits thermo-sensibles et de composés ayant un faible coeﬃcient de volatilité relative ; La concentration ou la puriﬁcation de solutions diluées ; L 'obtention de produits de haute pureté comme les sels d'uranium de qualité nucléaire ou les sels de terres rares pour l'électronique et l'optique. On distingue deux types d'extraction liquide-liquide : l'extraction par échange d'ions : la phase d'alimentation s'enrichit d'une espèce contenue dans le solvant pendant que le soluté passe dans le solvant. Elle repose sur une réaction chimique et l'échange de cations et anions. l'extraction non-compensée : simple transfert de molécules ou d'agrégats d'ions globalement neutres. L 'extraction peut être faite avec un réactif solvatant, permettant un transfert résultant d'interactions chimiques fortes, ou non solvatant. Les principales étapes sont : l'extraction du soluté : en hydrométallurgie, la phase d'alimentation est généralement aqueuse et le solvant organique. En pétrochimie, les deux phases sont généralement organiques. le lavage du solvant qui permet de retirer certaines impuretés extraites et ainsi améliorer la sélectivité du procédé. la récupération du soluté de l'extrait. Ceci peut être fait par distillation, évaporation ou nouvelle extraction liquide-liquide suivie d'un précipitation selon la nature et les propriétés physico- chimiques du soluté et du solvant. En général, la phase d'alimentation initiale est imposée, et les possibilités se limitent au choix du solvant possédant si possible les propriétés suivantes : une capacité d'extraction importante avec un rapport de distribution compris entre 5 et 50. une grande sélectivité vis-à-vis des solutés indésirables caractérisée par les facteurs de séparation. une solubilité négligeable dans le raﬃnat. une bonne stabilité chimique lors des opérations requises. des caractéristiques physiques telles que les temps de séparation de phase et dispersion soient acceptables : viscosité, tension superﬁcielle, masse volumique. un impact minimal vis-à-vis de l'environnement, de la sécurité et de la tenue des matériaux. Un solvant satisfaisant à l'ensemble de ces conditions faisant souvent défaut, c'est le meilleur compromis qui est retenu. Il est également possible de recourir à des mélanges comme l'addition d'un diluant modiﬁant les propriétés physiques comme l'abaissement de la viscosité et de la masse volumique de la phase solvant. 2 Types d'extraction liquide-liquide Étapes de l'extraction Choix du solvant L'opération d'extraction liquide-liquide exploite la différence d'aﬃnité d'un soluté vis-à-vis des deux phases en présence. À l'équilibre, les concentrations du soluté dans les deux phases sont telles que le coeﬃcient de partage K soit égal au rapport de l'activité chimique du soluté dans les deux phases : où A et B sont les deux phases considérées. Si les deux solutions sont suﬃsamment diluées, on peut considérer que Ce coeﬃcient de partage est une constante d'équilibre qui, pour un soluté et des solvants donnés, ne dépend que de la température et éventuellement de la pression. La méthode la plus simple et la plus précise de calculer le rendement d'une extraction chimique consiste à doser soit la quantité d'espèce passée dans la phase organique, soit la quantité d'espèce restant dans la phase aqueuse, connaissant la quantité totale d'espèce mise en jeu : R = qorg = norg / ntotale où R = qorg = (ntotale - naq) / ntotale Le résultat peut être donné en valeur absolue (entre 0 et 1) ou en pourcentage (entre 0 % et 100 %) Le rendement théorique d'une extraction peut se calculer à partir du coeﬃcient de partage de l'espèce concernée. La connaissance de ce rendement permettra de connaitre la quantité de produit qu'il est possible d'extraire, ou a contrario, suivant le rendement que l'on souhaite atteindre, on pourra déﬁnir le protocole d'extraction le plus adapté. La formule de rendement s'obtient à partir de la déﬁnition du coeﬃcient de partage : Kp = Corg / Caq = (norg / Vorg) / (naq / Vaq) On peut en déduire que : qorg = Kp / (Kp + Vaq / Vorg) ; on peut aussi en déduire la quantité d'espèce restant dans la phase aqueuse : qaq = Vaq / (Kp · Vorg + Vaq), sachant que la quantité extraite et la quantité restant dans la phase aqueuse sont liées par la relation : qaq + qorg = 1 il est intéressant de réaliser plusieurs extractions successives en fractionnant le volume total de solvant, on obtient ainsi un rendement supérieur à celui que l'on obtiendrait en réalisant une seule extraction avec la totalité du volume de solvant : qorg = 1 - qaq = 1 - (Vaq / (Kp · Vorg + Vaq))n où n représente le nombre de cycles d'extractions réalisés Coeﬃcient de partage Rendement d'extraction Détermination expérimentale Calcul théorique (en) Robert H. Perry et Don W. Green, Perry's chemical engineers'handbook, McGraw-Hill, 2007 (ISBN 978-0-07-142294-9) Marcel Loncin, Opérations unitaires du Génie Chimique, Paris, Dunod, 1961 Présentation ﬁlmée d'une extraction liquide-liquide (http://culturesciences.chimie.ens.fr/conten t/extraction-liquide-liquide-et-sechage-896) Ce document provient de « https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Extraction_liquide-liquide&oldid=161112206 ». La dernière modiﬁcation de cette page a été faite le 20 juillet 2019 à 19:02. Droit d'auteur : les textes sont disponibles sous licence Creative Commons attribution, partage dans les mêmes conditions ; d’autres conditions peuvent s’appliquer. Voyez les conditions d’utilisation pour plus de détails, ainsi que les crédits graphiques. En cas de réutilisation des textes de cette page, voyez comment citer les auteurs et mentionner la licence. Wikipedia® est une marque déposée de la Wikimedia Foundation, Inc., organisation de bienfaisance régie par le paragraphe 501(c)(3) du code ﬁscal des États-Unis. 1. Jean-Louis Brisset, Ahmed Addou, Mustapha Draoui, David Moussa, Fatiha Abdelmalek, Chimie analytique en solution : Principes et applications, Lavoisier, 2011 2. Jimmy L. Humphrey, George E. Keller, Procédés de séparation, Techniques, sélection, dimensionnement, Collection « Technique et Ingénierie », Dunod/Industries et Technologies, 2001. Bibliographie Notes et références Liens externes uploads/Finance/ extraction-liquide-liquide-wikipedia.pdf