Décodage de la structure de la troisième phase lors de l'extraction de l'uranium

Le LTSM a identifié et précisé les mécanismes microscopiques conduisant à la démixtion de la phase organique en extraction liquide–liquide. Dans le cas de l’extraction de l’uranium par la trioctylamine diluée dans des alcanes linéaires, les microstructures de la phase légère et de la troisième phase ont été caractérisées par une approche combinée de SAXS et de SANS. 

La troisième phase est constituée d’agrégats eau-dans-huile présentant des chaînes hydrocarbonées interdigitées. L’expérience SANS permet de détecter des molécules résiduelles de diluant deutéré. La phase légère contient principalement des amines monomériques et des agrégats d’amines associées à l’eau. Dans la troisième phase, seule une fraction des agrégats incorpore des cations uranyle(VI). Ces agrégats chargés en uranium présentent des interactions attractives plus fortes que ceux non chargés. La démixtion résulte donc de leur ségrégation en larges domaines, mise en évidence par une décroissance de type Porod en SAXS aux faibles valeurs de q. 

^{Crédit : ICSM/LTSM}

En conclusion, ces résultats illustrent que l’extraction liquide–liquide ne se limite pas à un simple transfert ionique entre deux phases, mais repose sur une organisation supramoléculaire complexe, où la structuration des agrégats et leurs interactions gouvernent la stabilité des phases et la performance du procédé. Ce constat permettra de mieux appréhender les mécanismes d’instabilité des systèmes d’extraction liquide–liquide, d’anticiper l’apparition des troisièmes phases et d’optimiser la formulation des solvants afin d’améliorer la robustesse et l’efficacité des procédés de séparation.