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Principe de la chromatographie d’extraction


La chromatographie d’extraction combine la sélectivité de l’extraction liquide-liquide avec la rapidité de la chromatographie. La séparation des radionucléides est basée sur la distribution des cations recherchés entre une phase organique et une phase aqueuse (neutre ou acide). L’extractant est adsorbé sur la surface d’un support inerte et correspond à la phase stationnaire.

Schéma d’une particule de résine



Le support utilisé doit être inerte vis-à-vis des réactions chimiques avec la phase organique et avec les cations retenus. Il doit être stable vis-à-vis des actions mécaniques et avoir une grande surface spécifique. De plus, un support sphérique sera privilégié pour faciliter un meilleur compactage.

L’extractant, qui  détermine la capacité de la résine, doit avoir une forte sélectivité et être stable par rapport aux agents chimiques et aux actions physiques.
Il y a une grande variété d’extractants utilisés dans la chromatographie d’extraction :
-          les extractants acides (ex. HDEDP) qui échangent des protons contre des cations recherchés
-          les amines et les sels d’ammonium (ex. Aliquat 336) qui échangent des anions simples contre des complexes anioniques
-          les molécules organiques qui contiennent des groupes P=O (ex. CMPO, TBP) qui échangent des molécules d’eau de la sphère de solvatation de l’extractant par des complexes neutres
-          les éthers couronnes et les calixarens qui retiennent des cations de tailles spécifiques

Souvent un diluant est employé pour éviter la formation d’une troisième phase et pour augmenter l’hydrophobicité de la phase stationnaire. 

La phase mobile est en général une solution acide (ex. l’acide nitrique ou l’acide hydrochlorique) et pour obtenir une meilleure élution des cations ou anions recherchés, des complexants (ex. acide hydrofluorique, acide oxalique) peuvent être ajoutés.

Le facteur de capacité k’ est proportionnel au coefficient D d’extraction liquide-liquide. Il est équivalent au volume d’éluant qui est nécessaire pour obtenir le maximum du pic d’élution.


Vm et Vs sont des volumes de phase mobile et phase stationnaire . Dans les systèmes de chromatographie d’extraction les facteurs k’ et D ne sont pas mesurés directement mais calculés par le rapport de distribution de poids  D, qui est facile à déterminer.

Le facteur de capacité k’ est souvent donné en volume libre de la colonne (FCV) qui correspond au volume de liquide à l’intérieur de la colonne. Cela permet de comparer des méthodes qui utilisent des colonnes de tailles variables.

Bibliographie


T.Braun, G. Ghersini, Extraction chromatography, Journal of chromatography Library, Vol. 2  Elsevier Scientific Publishing Company 197
E. Philip Horwitz,Director, PG Research Foundation, Inc. and Senior Consulting Scientist, Eichrom Technologies,
Inc., Darien, IL 60561 USA E.P. Horwitz , Extraction Chromatography of actinides and Selected Fission Products:
 Principles and Achievement of Selectivity, website Eichrom Technologies