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Theses Year : 2014

Palladium extraction by a malonamide : Behavior and specificities compared to lanthanides

Extraction du palladium par un malonamide : comportement et spécificités par rapport aux lanthanides

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Abstract

Recycling of valuable metals appears as a solution of growing interest for a sustainable supply strategy nowadays. Palladium (Pd), along with other platinum group metals (PGM) and rare earth elements (REEs), represents one of the crucial issues in recovery processes. Malonamides are neutral amphiphilic molecules which have proved their potency for the extraction of lanthanides. These extractants in nitric media were thoroughly studied in frame of nuclear fuel treatment towards lanthanide-actinide separation. Within this framework, our purpose was to study liquid/liquid (L/L) extraction towards palladium recovery from nitric media by a malonamide: the DMDOHEMA. Various parameters such as as equilibration time, pH, extractant and nitrate concentrations were investigated in detail. In some experimental conditions, a palladium-rich solid third phase appears at the interface. These third phases were deeply analyzed with NMR, IR and XPS. Mechanistic studies involved complete analysis of the organic phases, including chemical speciation at the molecular level (coordination chemistry with NMR, IR, XRD), and supramolecular ordering characterization (with SAXS and NMR). Palladium complexes were identified and characterized. Similarities and differences between palladium and lanthanides behavior during extraction were evidenced and both can be efficiently co-extracted or separated according to different experimental conditions.
Le recyclage des métaux de valeur apparait aujourd'hui comme une stratégie envisageable d'approvisionnement durable en certains métaux. Le palladium (Pd), ainsi que les autres platinoïdes (Platinum Group Metal, PGM) et les éléments de la famille des terres rares (Rare Earth Elements, REEs), représente l'un des problèmes cruciaux dans le processus de récupération. Les malonamides sont des molécules amphiphiles neutres qui ont prouvé leur efficacité pour l'extraction des lanthanides. Ces extractants ont été très étudiés en milieu nitrique dans le domaine de la séparation actinides-lanthanides lors du retraitement du combustible nucléaire. Dans ce cadre, notre but a été d'étudier le recyclage du palladium par extraction liquide / liquide (L/L) en milieu nitrique par un malonamide: le DMDOHEMA. Différents paramètres expérimentaux, tels que la cinétique, le pH, la concentration en extractant et en nitrate ont été étudiés en détail. Dans certaines conditions expérimentales, une troisième phase solide riche en palladium apparaît à l'interface. Ces troisièmes phases ont été analysées par RMN, IR et XPS. Les mécanismes d'extraction impliqués ont été étudiés par l'analyse complète des phases organiques, y compris la spéciation chimique au niveau moléculaire (chimie de coordination par RMN, IR, DRX) et l'organisation supramoléculaire (études SAXS et RMN). Les complexes de palladium ont été identifiés et caractérisés. Les similarités et les différences de comportement en extraction par le DMDOHEMA entre le palladium et les lanthanides ont été mises en évidence. Ces éléments peuvent être à la fois co-extraits ou séparés selon les conditions expérimentales.
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Cite

Rémi Poirot. Extraction du palladium par un malonamide : comportement et spécificités par rapport aux lanthanides. Chimie organique. Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2014. Français. ⟨NNT : 2014MON20165⟩. ⟨tel-01768963⟩
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