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Influence of the extracted solute on the aggregation of malonamide extractant in organic phases: Consequences for phase stability - 21/09/10

Doi : 10.1016/j.crci.2010.03.024 
Laurence Berthon a, , Fabienne Testard b, Laurence Martinet a, Thomas Zemb d, Charles Madic c, 1
a CEA, DEN, DRCP, SCPS, LILA, 30207 Bagnols-sur-Cèze, France 
b CEA, DSM, IRAMIS, SCM, LIONS, 91191 Gif-sur-Yvette, France 
c CEA, DEN, DDIN, 91191 Gif-sur-Yvette, France 
d UMR 5257, institut de chimie séparative, CEA/CNRS/universités, 30207 Bagnols-sur-Cèze, France 

Corresponding author.

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Abstract

Due to their amphiphilic properties, malonamide molecules in alkane are organized in reverse micelle type aggregates, composed of a polar core formed by the malonamide polar heads and the extracted solutes, and surrounded by a hydrophobic shell made up of the extractant alkyl chains. The aggregates interact with one another through an attractive potential, leading to the formation of a third phase. This occurs with the splitting of the organic phase into a light phase composed mostly of diluent, and a heavy third phase containing highly concentrated extractant and solutes. In this article, we show that the aggregation (monomer concentration, domain of stability, and attractive potential between micelles) greatly depends on the nature of the extracted solute, whereas the size of aggregate (aggregation number) is only slightly influenced by this. We describe the extraction of water, nitric acid, neodymium nitrate and uranyl nitrate. Strongly polarizable species induce consistently large attraction potentials and a small stability domain for the dispersion of nanodroplets in the solvent. Highly polarizable ions such as lanthanides or uranyl induce more long-range attractive interactions than do protons.

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Résumé

En raison de leur propriétés amphiphiles, les malonamides sont organisés en agrégats de type micelles inverses composées d’un cœur polaire formé par les têtes polaires des malonamides et les solutés extraits, et entourés d’une couronne apolaire constituée par les chaînes alkyles des extractants. Les agrégats sont en interactions via un potentiel attractif conduisant à la formation de troisième phase : le partage de la phase organique en une phase légère composée principalement du diluent et une phase lourde (la troisième phase) fortement concentrée en extractant et solutés. Nous montrons que l’agrégation : la concentration de monomères, le domaine de stabilité et le potentiel attractif entre micelles dépendent fortement de la nature du soluté extrait, tandis que la taille des agrégats (nombre d’agrégation) est peu influencée. Nous décrivons l’extraction d’eau, d’acide nitrique, de nitrate de néodyme et du nitrate d’uranyle. Les espèces fortement polarisables induisent d’important potentiel d’attraction et un petit domaine de stabilité du solvant. Les ions les plus polarisables tels que les lanthanides ou l’uranyle induisent des interactions attractives à longues distances plus importantes que le proton.

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Keywords : Liquid–liquid extraction, Third phase, Malonamides, Aggregation, Micellization

Mots clés : Extraction liquide–liquide, Troisième phase, Malonamides, Agrégation, Micellisation


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Vol 13 - N° 10

P. 1326-1334 - octobre 2010 Retour au numéro
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