Les tensioactifs étudiés

2.1.3.1 Tensioactifs non ioniques

Des échantillons réalisés avec différents tensioactifs commerciaux non ioniques issus de différentes familles ont été comparés entre eux, afin de choisir le tensioactif le mieux approprié à notre procédé d’extraction. Il faut préciser que ces tensioactifs ont dans un premier temps été choisis pour leur caractéristique de biodégradabilité. Les tensioactifs envisagés, sont : les non ioniques Simulsol SL 26C (alkylpolyglucoside), Simulsol SL 40C (alkylpolyglucoside), Simulsol NW 342 (Oxo-alcool C10 éthoxylé propoxylé), Simulsol P4 (C12E4 commercial), les amphotères Amonyl 675 SB (Cocamidopropylhydroxysultaïne) et Amonyl 380 BA (cocoamidopropylbétaïne) qui nous ont tous été fournis gracieusement par la société SEPPIC, et les Tergitol 15-S-7 (alcool secondaire polyéthoxylé, de formule moyenne C11-15H23-31O(CH2CH2O)xH, avec x = 7) et 15-S-9 (id. avec x = 9), fabriqués par Dow Chemical et provenant de chez Sigma Aldrich.

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Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la température de trouble des tensioactifs. En effet, nous nous sommes fixés arbitrairement une température de procédé inférieure à 40°C, pour rester dans des gammes de température facilement accessibles.

De fait, cette contrainte a éliminé d’entrée les Amonyl, qui sont difficilement dissous, voire insolubles dans l’eau à température ambiante. En revanche, les Simulsol présentent de nombreux avantages, dont leurs propriétés de micellisation, d’adsorption ou de solubilisation mais aussi des avantages non négligeables tels que leur faible coût et leur biodégradabilité. C’est pourquoi leurs applications sont de plus en plus nombreuses et variées.

Le Simulsol SL 26C est un tensioactif extrêmement visqueux, qui ne se dissout pas bien. En effet, comme pour les Amonyl, des dépôts solides se forment au fond des échantillons. On observe, même à température ambiante, l’apparition de 3 phases instables (photo ci-dessous). C’est-à-dire que dès que l’échantillon est déplacé, on remarque que des amas de particules se mettent en mouvement dans la solution. Ce résultat est le même pour le Simulsol SL 40C.

Figure 2.3 : Simulsol SL 26C

Le Simulsol NW 342 (C10H21-(O-CH2-CH2) 3 - (O-CH2-CH (CH3)) 4 - (OCH2-CH2) 2- OH) est un tensioactif très intéressant pour l’extraction des solutés organiques (Duarte, 2005). L’introduction de groupes propoxylés offre une très grande flexibilité car l’oxyde d’éthylène conduit à des produits hydrophiles (solubles dans l’eau) alors que l’oxyde de propylène conduit à des composés hydrophobes (insolubles dans l’eau). De plus, la température de trouble du Simulsol NW 342 est relativement faible, aux alentours de 25°C à 1% mass. Cette température reste très raisonnable pour un procédé d’extraction, et en outre, l’apparition de deux phases (Figure 2.4) survient au bout d’une vingtaine de minutes approximativement. Nous avons donc décidé de sélectionner ce tensioactif.

Figure 2.4 : Simulsol NW342

Le Simulsol P4 (C12E4 commercial) a une température de trouble très basse (6°C). C’est-à-dire qu’à la température ambiante, il est déjà trouble. Cela constitue en soi une qualité indéniable si on souhaite procéder à l’extraction à température ambiante. En se référant aux travaux de Dong et Hao (2010), nous avons retenu ce tensioactif pour l’extraction du plomb.

Le Tergitol 15-S-9 a été étudié par de nombreux chercheurs. Sa température de trouble est très élevée, par exemple 62°C à une concentration de 6% (Swe et al., 2003 ; Li et al., 2009). En conséquence, nous n’avons pas retenu ce tensioactif pour la suite de notre travail.

Le Tergitol 15-S-7 (C11-15H31-(O-CH2-CH2)7-OH) appartenant à la même famille a aussi été abondamment étudié. (Li et al., 2004) ont relevé une température de trouble autour de 41 – 42°C. Ces températures sont beaucoup plus faibles que celles trouvées pour le Tergitol 15-S-9. Li et Chen (2003) ont aussi étudié l’effet du SDS (Dodécylsulfate de sodium) sur sa température de trouble et pour une concentration de 0,1% en SDS, la température de trouble était de l’ordre de 50°C. A l’inverse, il est également possible de diminuer la température de trouble par l’ajout de sels.

2.1.3.2 Tensioactifs ioniques

Dans le but d’opérer des extractions en milieux électrolytiques, il convient de former des micelles mixtes ionique-non ionique. Cette voie doit pouvoir constituer une alternative intéressante à l'emploi d'agents complexants, en général coûteux et nocifs pour l’environnement. Le tensioactif non ionique sert comme constituant de base afin d’obtenir une séparation de phases aisée à température de trouble modérée, tandis que le tensioactif ionique doit permettre la formation d’agrégats micellaires aptes à complexer les cations ou les anions métalliques par le biais d’interactions électrostatiques. Pour complexer les cations

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métalliques, nous avons choisi comme tensioactif anionique le dodécylsulfate de sodium (SDS). Ce tensioactif est un excellent agent moussant, dispersant et détergent. Il avait été choisi lors des travaux réalisés par Duarte (2005) pour complexer les ions métalliques et il avait conduit à de bonnes performances d’extraction.

Pour complexer les anions tels que le molybdate, nous avons aussi besoin d’avoir recours à un tensioactif cationique. Le choix s’est porté sur le bromure d'hexadécyltriméthylammonium ou bromure de cétrimonium (CTAB). Ce tensioactif a été utilisé pour l’extraction de l’ADN (Murray et Thompson, 1980) et aussi pour l’extraction des ions métalliques.

2.1.3.3 Régénération du tensioactif non ionique

En ce qui concerne les tensioactifs non ioniques, des chercheurs de notre laboratoire (De Barros Neto et al., 1999 ; Haddou et al. 2003 ; Duarte et al., 2005) ont obtenu dans le passé de bons résultats dans le cas d’une régénération après extraction de solutés organiques. Nous avons donc adopté la même procédure. La régénération se fera en deux étapes :

- la première étape est la désextraction du soluté solubilisé dans les micelles, elle est souvent réalisée par une nouvelle étape d’extraction à l’aide d’un réactif chimique, respectivement acide ou basique, consistant à faire ressortir le soluté, respectivement basique ou acide, du coacervat. Le soluté présent à nouveau dans une phase aqueuse (de faible volume) peut ensuite être détruit ou récupéré pour le système industriel concerné ;

- dans la seconde étape, le tensioactif doit passer par une unité de reconditionnement qui le ramène aux spécifications physico-chimiques optimales avant la réutilisation dans une nouvelle opération d’extraction.

Il convient de préciser que le pH est un facteur clé de la régénération car l’extraction du soluté dépend de sa forme ionisée et donc du pH.