FR2998816A1 - ION EXCHANGE RESIN HAVING CHELATING PROPERTIES, PROCESS FOR PREPARING SAME AND USES THEREOF - Google Patents
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Abstract
L'invention se rapporte à une résine échangeuse d'ions à propriétés chélatantes qui est obtenue par polycondensation en milieu basique : - d'au moins un premier monomère phénolique, chélatant, qui répond à la formule générale (I) ci-après : dans laquelle m = 0, 1, 2 ou 3 ; n = 0, 1 ou 2 ; R1, R2, R3, R4, R5 représentent H, un groupe -OH, alkyle ou alcoxy en C1 à C10, aryle, -SO3H, -COOR avec R = H ou alkyle en C1 à C10, -P(O)(OR)(OR') ou encore -C(O)NRR' avec R et R' = H et/ou alkyle en C1 à C10 ; avec la condition que l'un au moins de R1 à R5 = -OH et que deux au moins de R1 à R5 = H ; - d'au moins un deuxième monomère phénolique, qui ne répond pas à la formule générale (I) ; et - de formaldéhyde. L'invention se rapporte aussi à un procédé de préparation de cette résine et aux utilisations de ladite résine. Applications : décontamination d'un milieu aqueux en césium et/ou en strontium, en particulier, dans l'industrie nucléaire.The invention relates to an ion exchange resin with chelating properties which is obtained by polycondensation in basic medium: at least one first phenolic monomer, chelating, which corresponds to the general formula (I) below: in where m = 0, 1, 2 or 3; n = 0, 1 or 2; R1, R2, R3, R4, R5 are H, -OH, C1-C10 alkyl or alkoxy, aryl, -SO3H, -COOR with R = H or C1-C10 alkyl, -P (O) (OR ) (OR ') or -C (O) NRR' with R and R '= H and / or C1 to C10 alkyl; with the proviso that at least one of R1 to R5 = -OH and at least two of R1 to R5 = H; at least one second phenolic monomer, which does not correspond to the general formula (I); and formaldehyde. The invention also relates to a process for preparing this resin and to the uses of said resin. Applications: decontamination of an aqueous medium with cesium and / or strontium, in particular in the nuclear industry.
Description
RÉSINE ÉCHANGEUSE D'IONS À PROPRIÉTÉS CHÉLATANTES, SON PROCÉDÉ DE PRÉPARATION ET SES UTILISATIONS DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine de la décontamination en radionucléides de milieux aqueux dans lesquels ces radionucléides sont présents en faibles quantités. Plus spécifiquement, l'invention se rapporte à une résine échangeuse d'ions, du type formo-phénolique, qui est dotée de propriétés chélatantes, qui présente une sélectivité à la fois vis-à-vis du césium et du strontium et qui est donc, à ce titre, particulièrement adaptée pour co-extraire (c'est-à-dire extraire de manière groupée) ces deux éléments d'un milieu aqueux dans lequel ils se trouvent, ce milieu aqueux pouvant être un milieu d'eau douce ou un milieu d'eau de mer.The invention relates to the field of radionuclide decontamination of aqueous media in which these radionuclides are present in small amounts. EXAMPLES OF ION EXCHANGING RESIN WITH CHELATING PROPERTIES, ITS PREPARATION PROCESS AND USES More specifically, the invention relates to an ion exchange resin, of the formo-phenolic type, which has chelating properties, which has a selectivity to both cesium and strontium and which is therefore as such, particularly adapted to coextract (that is to say, extract in a grouped manner) these two elements of an aqueous medium in which they are located, this aqueous medium can be a freshwater medium or a seawater environment.
L'invention se rapporte aussi à un procédé de préparation de cette résine ainsi qu'aux utilisations de ladite résine. L'invention est susceptible de trouver des applications dans toutes les situations où l'on peut souhaiter décontaminer un milieu aqueux en césium et/ou en strontium et, en particulier, dans l'industrie nucléaire pour traiter les effluents liquides aqueux contenant l'un et/ou l'autre de ces deux éléments, qui sont susceptibles d'être produits par des installations nucléaires, soit dans le cadre de leur fonctionnement normal (par exemple, dans le cadre d'une activité de retraitement de combustibles nucléaires irradiés) soit de manière accidentelle. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les usines de retraitement de combustibles nucléaires irradiés produisent des effluents liquides aqueux dits de faible et moyenne activité (FA-MA), qui contiennent un certain nombre de radionucléides issus de la fission nucléaire et de la corrosion des gaines de combustibles, et qui nécessitent donc d'être traités pour en extraire ces radionucléides. Aux effluents issus du retraitement des combustibles nucléaires irradiés s'ajoutent les effluents de lavage des équipements contaminés ainsi que les effluents liés à d'éventuels incidents nucléaires. Le césium 137 et le strontium 90 font partie des radionucléides dont l'extraction est plus spécialement ciblée car ils sont abondants dans les combustibles nucléaires irradiés (et dont dans les effluents liquides aqueux issus du retraitement de ces combustibles) et leur période d'environ 30 ans les rend particulièrement radiotoxiques. Par ailleurs, cette période est trop longue pour que la décroissance ait lieu dans un intervalle de temps raisonnable.The invention also relates to a process for preparing this resin as well as to uses of said resin. The invention is likely to find applications in all situations where it may be desirable to decontaminate an aqueous medium of cesium and / or strontium and, in particular, in the nuclear industry to treat aqueous liquid effluents containing one of the following: and / or the other of these two elements, which are likely to be produced by nuclear installations, either as part of their normal operation (for example, in the context of an activity of reprocessing spent nuclear fuel) or accidentally. STATE OF THE PRIOR ART Irradiated nuclear fuel reprocessing plants produce so-called low and intermediate-level aqueous liquid effluents (FA-MA), which contain a number of radionuclides resulting from nuclear fission and corrosion of fuel cladding. , and which therefore need to be processed to extract these radionuclides. To the effluents resulting from the reprocessing of the irradiated nuclear fuels are added the effluents of washing of the contaminated equipment as well as the effluents related to possible nuclear incidents. Cesium 137 and strontium 90 are among the radionuclides whose extraction is more specifically targeted because they are abundant in irradiated nuclear fuel (and of which in the aqueous liquid effluents resulting from the reprocessing of these fuels) and their period of approximately 30 years makes them particularly radiotoxic. Moreover, this period is too long for the decay to take place within a reasonable time interval.
Actuellement, la décontamination des effluents liquides aqueux FA-MA est généralement réalisée au moyen de systèmes d'épuration basés sur l'utilisation de résines échangeuses d'ions (sulfoniques, carboxyliques, formo-phénoliques, ...) ou par des procédés de co-précipitation. Ces deux types de traitement ont des limites, à savoir que la co-précipitation génère des volumes importants de déchets sous formes de boues et conduit, de ce fait, à des volumes importants d'entreposage, tandis que les résines échangeuses d'ions actuellement utilisées ont une faible capacité à extraire des ions métalliques de manière groupée. Or, la possibilité d'extraire des radionucléides de manière groupée d'effluents liquides aqueux est un point clé pour traiter ces effluents tout en produisant un minimum de déchets.At present, the decontamination of aqueous effluents FA-MA is generally carried out by means of purification systems based on the use of ion exchange resins (sulfonic, carboxylic, formo-phenolic, ...) or by processes of coprecipitation. These two types of treatment have limitations, namely that co-precipitation generates large volumes of waste in the form of sludge and thus leads to large volumes of storage, while the ion exchange resins currently used have a low ability to extract metal ions in a grouped manner. However, the possibility of extracting radionuclides in a grouped manner from aqueous liquid effluents is a key point for treating these effluents while producing a minimum of waste.
I I est connu que les résines polymères formo-phénoliques, qui sont aussi appelées résines phénol-formaldéhyde et qui sont obtenues par la polycondensation de composés phénoliques et de formaldéhyde, typiquement en milieu basique, peuvent être utilisées pour extraire le césium et le strontium d'un milieu aqueux salin. Il est également connu qu'il est possible de moduler la sélectivité des résines formo-phénoliques vis-à-vis des ions césium ou des ions strontium (c'est-à-dire leur aptitude à extraire préférentiellement ce type d'ions) en jouant sur la nature du composé phénolique à partir duquel elles sont préparées. Il a ainsi été montré que l'utilisation du résorcinol et de l'acide 3,5-dihydroxybenzoïque (ou acide a-résorcylique) tend à augmenter la sélectivité des résines formo-phénoliques vis-à-vis du césium (S. K. Samanta et al., Sep. Sci. Technol., 27(2), 255-267 (1992), référence [1]), alors que l'utilisation du catéchol ou d'un mélange phénol/acide iminodiacétique tend, elle, à augmenter leur sélectivité vis-à-vis du strontium (S. K. Samanta et al., Racliochim. Acta, 57, 201-205 (1992), référence [2]). Plus récemment, il a été proposé d'incorporer un composé doté de propriétés chélatantes ou complexantes dans des résines formo-phénoliques en vue d'augmenter leur sélectivité vis-à-vis d'ions cibles. Ainsi : - Favre-Réguillon et al. (Sep. Sci. Technol., 36(3), 367-379 (2001), référence [3]) ont incorporé un éther-couronne (dibenzo[18]couronne-6 ou dibenzo[24]- couronne-8) dans des résines à base de résorcinol et de formaldéhyde et ont étudié l'aptitude des résines ainsi obtenues à extraire le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium et le césium d'un milieu aqueux ; - K. A. K. Ebraheem et al. (Sep. Sci. Technol., 35(13), 2115-2125 (2000), référence [4]) ont incorporé de la 8-hydroxyquinoléine dans des résines à base de bisphénol A et de formaldéhyde, et ont étudié le comportement des résines ainsi obtenues vis-à-vis du lanthane, du cérium, du néodyme, du samarium et du gadolinium ; - M. Draye et al. (Sep. Sci. Technol., 35(8), 1117-1132 (2000), référence [5]) ont également incorporé de la 8-hydroxyquinoléine mais dans des résines à base de phénol, de catéchol ou de résorcinol, et de formaldéhyde et se sont intéressés au comportement des résines ainsi obtenues vis-à-vis du lanthane et de l'europium ; tandis que - K. Singh et R. Gupta (J. Indion. Chem. Soc., 79, 447-449 (2002), référence [6]) ont incorporé de l'acide diéthylènetriamine pentacétique (DTPA) dans une résine à base de phénol et de formaldéhyde et ont analysé les capacités de sorption de cette résine vis-à-vis de 19 types d'ions métalliques différents (Ag, Co, Pb, Al, La, In, Pt, Zr, Th, etc) mais dont ne font partie ni le césium ni le strontium. Dans les références [3] à [5], les éthers-couronnes et la 8-hydroxy- quinoléine jouent le rôle de co-monomères lors de la polycondensation des composés phénoliques et du formaldéhyde en sorte qu'ils font ensuite partie intégrante des matrices polymères formant les résines.It is known that formo-phenolic polymer resins, which are also known as phenol-formaldehyde resins and which are obtained by the polycondensation of phenolic compounds and formaldehyde, typically in a basic medium, can be used to extract cesium and strontium from an aqueous saline medium. It is also known that it is possible to modulate the selectivity of formo-phenolic resins with respect to cesium ions or strontium ions (that is to say their ability to extract preferentially this type of ions). playing on the nature of the phenolic compound from which they are prepared. It has thus been shown that the use of resorcinol and 3,5-dihydroxybenzoic acid (or α-resorcylic acid) tends to increase the selectivity of formo-phenolic resins towards cesium (SK Samanta et al. Sep. Sci. Technol., 27 (2), 255-267 (1992), reference [1]), whereas the use of catechol or of a phenol / iminodiacetic acid mixture tends to increase their strontium selectivity (SK Samanta et al., Racliochim Acta, 57, 201-205 (1992), reference [2]). More recently, it has been proposed to incorporate a compound with chelating or complexing properties in formophenolic resins in order to increase their selectivity towards target ions. Thus: - Favre-Réguillon et al. (Sep. Sci.Technol., 36 (3), 367-379 (2001), reference [3]) incorporated a crown ether (dibenzo [18] crown-6 or dibenzo [24] -coron-8) in resin resins based on resorcinol and formaldehyde and have studied the ability of the resins thus obtained to extract lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium from an aqueous medium; K.A. K. Ebraheem et al. (Sep. Sci.Technol., 35 (13), 2115-2125 (2000), reference [4]) incorporated 8-hydroxyquinoline in bisphenol A and formaldehyde resins, and studied the behavior of resins thus obtained with respect to lanthanum, cerium, neodymium, samarium and gadolinium; - Mr. Draye et al. (Sep. Sci., Technol., 35 (8), 1117-1132 (2000), reference [5]) have also incorporated 8-hydroxyquinoline but in phenol, catechol or resorcinol resins, and formaldehyde and were interested in the behavior of resins thus obtained vis-à-vis lanthanum and europium; while - K. Singh and R. Gupta (J. Indion Chem Soc., 79, 447-449 (2002), reference [6]) incorporated diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) in a resin-based of phenol and formaldehyde and analyzed the sorption capacities of this resin vis-à-vis 19 different types of metal ions (Ag, Co, Pb, Al, La, In, Pt, Zr, Th, etc.) but of which neither cesium nor strontium is part. In references [3] to [5], the crown ethers and 8-hydroxyquinoline act as co-monomers in the polycondensation of phenolic compounds and formaldehyde so that they become an integral part of the matrices. polymers forming the resins.
Par contre, ce n'est pas le cas du DTPA dans la référence [6] qui, du fait qu'il ne présente aucun centre réactif susceptible de réagir avec le formaldéhyde, ne participe pas à la réaction de polycondensation. Ainsi, le DTPA est présent dans la matrice polymère formant la résine sans être immobilisé sur cette matrice, ce qui, compte-tenu de la solubilité de ce composé en phase aqueuse, peut conduire à son relargage par la résine lors de l'utilisation de cette dernière en milieu aqueux et, donc, à une altération, voire une perte, de ses propriétés chélatantes. Compte-tenu de ce qui précède, les Inventeurs se sont fixé pour but de fournir de nouvelles résines échangeuses d'ions à propriétés chélatantes, qui soient sélectives à la fois vis-à-vis du césium et du strontium et permettent, de la sorte, d'extraire de manière groupée ces deux éléments d'un milieu aqueux, et dont les propriétés chélatantes ne soient pas susceptibles d'être altérées en cours d'utilisation. Les Inventeurs se sont également fixé pour but que la synthèse de ces résines soit simple à mettre en oeuvre et puisse être réalisée à des coûts compatibles avec leur utilisation à une échelle industrielle. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ces buts et d'autres encore sont atteints par la présente invention qui propose, en premier lieu, une résine échangeuse d'ions à propriétés chélatantes, de type formo-phénolique, qui est obtenue par polycondensation en milieu basique : - d'au moins un premier monomère phénolique, chélatant, qui répond à la formule générale (I) ci-après : 0 H R1 NH CO2H CO2HO2C HN (I) dans laquelle : * m vaut 0, 1, 2 ou 3, * n vaut 0, 1 ou 2, * R1, R2, R3, R4, R5 représentent indépendamment les uns des autres un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe alkyle en C1 à C10, un groupe alcoxy en C1 à C10, un groupe aryle, un groupe aryloxy, un groupe -S03H, un groupe -COOR dans lequel R représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle en C1 à C10, un groupe -P(0)(0R)(OR') ou encore un groupe -C(0)NRR' dans lesquels R et R' représentent indépendamment l'un de l'autre un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle en C1 à C10; avec la condition que l'un au moins de R1 à R5 représente un groupe -OH et que deux au moins de R1 à R5 représentent un atome d'hydrogène ; - d'au moins un deuxième monomère phénolique, qui ne répond pas à la formule générale (I) ci-avant ; et - de forma ldéhyde.On the other hand, this is not the case of the DTPA in reference [6] which, because it has no reactive center capable of reacting with formaldehyde, does not participate in the polycondensation reaction. Thus, the DTPA is present in the polymer matrix forming the resin without being immobilized on this matrix, which, taking into account the solubility of this compound in the aqueous phase, may lead to its release by the resin during the use of the latter in an aqueous medium and, therefore, to an alteration, even a loss, of its chelating properties. In view of the foregoing, the inventors have set themselves the goal of supplying new ion exchange resins with chelating properties, which are selective both with respect to cesium and strontium and thus make it possible to extract in a group manner these two elements of an aqueous medium, and whose chelating properties are not likely to be altered during use. The inventors have also set themselves the goal that the synthesis of these resins is simple to implement and can be achieved at costs compatible with their use on an industrial scale. PRESENTATION OF THE INVENTION These and other objects are achieved by the present invention which proposes, firstly, an ion exchange resin with chelating properties, of formo-phenolic type, which is obtained by polycondensation in basic medium: at least one first phenolic monomer, chelating, which corresponds to the following general formula (I): ## STR1 ## in which: m is 0, 1, 2 or 3, n is 0, 1 or 2, R1, R2, R3, R4, R5 independently of one another are hydrogen, -OH, C1-C10 alkyl, C1-C10 alkoxy; aryloxy, aryloxy, -SO3H, -COOR wherein R is hydrogen or C1-C10 alkyl, -P (O) (OR) or a -C (O) NRR 'group in which R and R' independently of one another represent a hydrogen atom or a C1-C10 alkyl group; with the proviso that at least one of R1 to R5 is -OH and at least two of R1 to R5 are hydrogen; at least one second phenolic monomer, which does not correspond to the general formula (I) above; and - formaldehyde.
Ainsi, la résine selon l'invention est une résine de type formo- phénolique qui est fonctionnalisée par des groupements chélatants issus de l'acide éthylène diamine tétraacétique (EDTA), de l'acide diéthylène triamine pentaacétique (DTPA) ou de l'acide triéthylène tétramine hexaacétique (HTTA) mais dans laquelle les groupements chélatants font partie intégrante de la matrice polymère de la résine puisque cette dernière est obtenue par condensation d'un premier monomère phénolique porteur de ces groupements chélatants, d'un deuxième monomère phénolique et de formaldéhyde. De manière inattendue, cette résine s'est avérée présenter une sélectivité, non seulement vis-à-vis du césium mais également vis-à-vis du strontium, comme cela sera démontré dans l'exemple 3 ci-après. Dans ce qui précède et ce qui suit, on entend par : <groupe alkyle en C1 à C10 », tout groupe alkyle, linéaire ou ramifié, qui est formé par au moins un atome de carbone et au plus dix atomes de carbone tel qu'un groupe méthyle, éthyle, propyle comme n-propyle ou isopropyle, butyle comme n-butyle, sec-butyle, isobutyle ou tert-butyle, pentyle comme n-pentyle, sec-pentyle ou isopentyle, hexyle comme n-hexyle ou isohexyle, heptyle comme n-heptyle ou isoheptyle, octyle comme n-octyle ou isooctyle, nonyle comme n-nonyle ou isononyle, décyle comme n-décyle ou isodécyle, etc. ; - <groupe alcoxy en C1 à C10 », tout groupe 0-alkyle, linéaire ou ramifié, qui est formé par au moins un atome de carbone et au plus dix atomes de carbone tel qu'un groupe méthoxy, éthoxy, n-propoxy, isopropoxy, butoxy comme n-butoxy, sec-butoxy ou isobutoxy, pentoxy comme n-pentoxy, sec-pentoxy ou isopentoxy, hexoxy comme n-hexoxy ou isohexoxy, heptoxy comme n-heptoxy ou isoheptoxy, octoxy comme n-octoxy ou isooctoxy, nonoxy comme n-nonoxy ou isononoxy, décoxy comme n-décoxy ou isodécoxy, etc ; - « groupe aryle », tout groupe dérivé d'un arène, c'est-à-dire d'un hydrocarbure dont la formule dérive du benzène, tel qu'un groupe phényle, benzyle, naphtyle, o-tolyle, m-tolyle, p-tolyle, o-xylyle, m-xylyle, p-xylyle, phénéthyle, etc ; et par - « groupe aryloxy », tout groupe 0-aryle dans lequel le groupe aryle est tel que défini ci-dessus comme, par exemple, un groupe phénoxy, benzyloxy, na phtyloxy, o-tolyloxy, m-tolyloxy, p-tolyloxy, o-xylyloxy, m-xylyloxy, p-xylyloxy, phénéthyloxy, etc. Dans le cadre de l'invention, on utilise, de préférence, des groupes alkyle et alcoxy qui comprennent de 1 à 6 atomes de carbone, des groupes aryles qui sont choisis parmi les groupes phényle, benzyle et phénéthyle - le groupe phényle étant tout particulièrement préféré - et des groupes aryloxy qui sont choisis parmi les groupes phénoxy, benzyloxy et phénéthyloxy, le groupe phényloxy étant tout particulièrement préféré. Conformément à l'invention, le premier monomère phénolique répond, de préférence, à la formule générale (I) ci-avant dans laquelle R3 représente un groupe -OH, R1 et R5 représentent tous deux un atome d'hydrogène, tandis que m, n, R2 et R4 ont la même signification que précédemment. Plus encore, on préfère que le premier monomère phénolique réponde à la formule générale (I) ci-avant dans laquelle m vaut 2, R3 représente un groupe -OH, R1, R2 et R5 représentent tous trois un atome d'hydrogène, R4 représente un atome d'hydrogène ou un groupe -OH, tandis que n a la même signification que précédemment. Les monomères phénoliques, qui répondent à la formule générale (I) ci-avant dans laquelle m vaut 2, R3 représente un groupe -OH, R1, R2, R4 et R5 représentent tous quatre un atome d'hydrogène, tandis que n vaut 0 ou 1, sont tout particulièrement préférés. Conformément à l'invention, le deuxième monomère phénolique peut être tout composé phénolique qui est susceptible de conduire, par condensation avec du formaldéhyde, à une résine formo-phénolique pour autant que ce composé ne réponde pas à la formule générale (I) ci-avant. En d'autres termes, il peut s'agir de tout composé qui comprend au moins un cycle benzénique dont au moins un atome de carbone porte un groupe -OH et dont au moins deux atomes de carbone portent un atome d'hydrogène mais qui ne répond pas à la formule générale (I) ci-avant. Le deuxième monomère phénolique comprend, de préférence, de 1 à 4 cycles benzéniques, qui peuvent soit être reliés deux à deux par un sommet ou par l'intermédiaire d'un atome, par exemple d'oxygène, ou d'un groupe, par exemple -CH2- ou -C(CH3)2-, formant un pont, soit être accolés les uns aux autres, chacun de ces cycles benzéniques présentant au moins un atome de carbone porteur d'un groupe -OH et au moins deux atomes de carbone porteurs d'un atome d'hydrogène.Thus, the resin according to the invention is a formophenolic type resin which is functionalized with chelating groups derived from ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), diethylene triamine pentaacetic acid (DTPA) or acid. triethylene tetramine hexaacetic acid (HTTA) but in which the chelating groups are an integral part of the polymer matrix of the resin since the latter is obtained by condensation of a first phenolic monomer carrying these chelating groups, a second phenolic monomer and formaldehyde . Unexpectedly, this resin has been shown to have a selectivity, not only towards cesium but also towards strontium, as will be demonstrated in Example 3 below. In the foregoing and the following, the term "C1-C10 alkyl group" means any alkyl group, linear or branched, which is formed by at least one carbon atom and at most ten carbon atoms such as a methyl, ethyl, propyl group such as n-propyl or isopropyl, butyl such as n-butyl, sec-butyl, isobutyl or tert-butyl, pentyl as n-pentyl, sec-pentyl or isopentyl, hexyl as n-hexyl or isohexyl, heptyl such as n-heptyl or isoheptyl, octyl as n-octyl or isooctyl, nonyl as n-nonyl or isononyl, decyl as n-decyl or isodecyl, etc .; ; "C1-C10 alkoxy group" means any linear or branched O-alkyl group which is formed by at least one carbon atom and at most ten carbon atoms such as methoxy, ethoxy, n-propoxy, isopropoxy, butoxy such as n-butoxy, sec-butoxy or isobutoxy, pentoxy as n-pentoxy, sec-pentoxy or isopentoxy, hexoxy as n-hexoxy or isohexoxy, heptoxy as n-heptoxy or isoheptoxy, octoxy as n-octoxy or isooctoxy, nonoxy such as n-nonoxy or isononoxy, decoxy as n-decoxy or isodecoxy, etc .; "Aryl group" means any group derived from an arene, that is to say from a hydrocarbon whose formula is derived from benzene, such as a phenyl, benzyl, naphthyl, o-tolyl or m-tolyl group; p-tolyl, o-xylyl, m-xylyl, p-xylyl, phenethyl, etc .; and "aryloxy group" means any O-aryl group wherein the aryl group is as defined above such as, for example, phenoxy, benzyloxy, naphthyloxy, o-tolyloxy, m-tolyloxy, p-tolyloxy , o-xylyloxy, m-xylyloxy, p-xylyloxy, phenethyloxy, etc. In the context of the invention, it is preferable to use alkyl and alkoxy groups which comprise from 1 to 6 carbon atoms, aryl groups which are chosen from phenyl, benzyl and phenethyl groups, the phenyl group being especially preferred - and aryloxy groups which are selected from phenoxy, benzyloxy and phenethyloxy, phenyloxy being most preferred. According to the invention, the first phenolic monomer preferably corresponds to the general formula (I) above in which R 3 represents a group -OH, R 1 and R 5 both represent a hydrogen atom, while m, n, R2 and R4 have the same meaning as before. More preferably, it is preferred that the first phenolic monomer has the above general formula (I) wherein m is 2, R 3 is -OH, R 1, R 2 and R 5 are all hydrogen, R 4 is a hydrogen atom or a -OH group, while has the same meaning as above. Phenolic monomers, which correspond to the above general formula (I) wherein m is 2, R3 is -OH, R1, R2, R4 and R5 are all four hydrogen, while n is 0 or 1, are very particularly preferred. According to the invention, the second phenolic monomer can be any phenolic compound which is capable of conducting, by condensation with formaldehyde, a formophenolic resin provided that this compound does not meet the general formula (I) below. before. In other words, it can be any compound which comprises at least one benzene ring at least one carbon atom of which bears an -OH group and at least two carbon atoms of which carry a hydrogen atom but which do not does not meet the general formula (I) above. The second phenolic monomer preferably comprises 1 to 4 benzene rings, which can either be connected two by two through a vertex or via an atom, for example oxygen, or a group, by -CH2- or -C (CH3) 2-, forming a bridge, or be joined to each other, each of these benzene cycles having at least one carbon atom carrying a -OH group and at least two atoms of carbon carriers of a hydrogen atom.
Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, le deuxième monomère phénolique peut-il être choisi parmi le phénol, le catéchol (ou 1,2-dihydroxybenzène), le résorcinol (ou 1,3-dihydroxybenzène), l'hydroquinone (ou 1,4-dihydroxybenzène), l'hydroxyquinol (ou 1,2,4-trihydroxybenzène), le phloroglucinol (ou 1,3,5-trihydroxybenzène), le pyrogallol (ou 1,2,3-trihydroxybenzène), le benzènetétrol (ou 1,2,3,5- tétrahydroxybenzène), les crésols (m-, o- et p-crésol), les xylénols (2,3-xylénol, 2,4- xylénol, 2,5-xylénol, 2,6-xylénol, 3,4-xylénol et 3,5-xylénol), les acides hydroxybenzoïques (acide 2-hydroxybenzoïque, acide 3-hydroxybenzoïque et acide 4-hydroxybenzoïque), les acides dihydroxybenzoïques (acide 2,3-dihydroxybenzoïque, acide 2,4-dihydroxybenzoïque, acide 2,5-dihydroxybenzoïque, acide 2,6-dihydroxybenzoïque, acide 3,4- dihydroxybenzoïque et acide a-résorcylique), les acides trihydroxybenzoïques (acide pyrogallolcarboxylique, acide 2,3,5-trihydroxybenzoïque, acide 2,3,6-trihydroxybenzoïque, acide 2,4,5-trihydroxybenzoïque, acide phloroglucinique et acide gallique), les acides mono-, di- ou trihydroxybenzène sulfoniques (acide 4-hydroxybenzène sulfonique, acide 1,2-dihydroxybenzène sulfonique, acide 2,5-dihydroxybenzène sulfonique, acide 3,4-dihydroxybenzène sulfonique, etc), les acides mono-, di- ou trihydroxybenzène phosphoniques (acide 4-hydroxybenzène phosphonique, acide 1,2-dihydroxybenzène phosphonique, acide 3,4-dihydroxybenzène phosphonique, etc), les mono-, di- ou trihalogénophénols (2-fluorophénol, 3-fluorophénol, 4-fluorophénol, 2,3-difluorophénol, 2,4-difluorophénol, 2,5-difluorophénol, 2,6-difluorophénol, 3,4-difluorophénol, 2,3,4- trifluorophénol, 2,3,6-trifluorophénol, 2,4,6-trifluorophénol, 2-chlorophénol, 3-chloro- phénol, 4-chlorophénol, 2,3-dichlorophénol, 2,4-dichlorophénol, 2,5-dichlorophénol, 2,6- dichlorophénol, 3,4-dichlorophénol, 2,3,4-trichlorophénol, 2,3,6-trichlorophénol, 2,4,6- trichlorophénol, 2-bromophénol, 3-bromophénol, 4-bromophénol, 2,3-dibromophénol, 2,4-dibromophénol, 2,5-dibromophénol, 2,6-dibromophénol, 3,4-dibromophénol, 2,3,4- tribromophénol, 2,3,6-tribromophénol, 2,4,6-tribromophénol, etc), le bisphénol A, les phénylphénols (m-phénylphénol, o-phénylphénol et p-phénylphénol), les hydroxybenzo- éthercouronnes (4-hydroxybenzo-15-couronne-5, 6-hydroxybenzo-15-couronne-5, 4-hydroxybenzo-18-couronne-6, 6-hydroxybenzo-18-couronne-6, etc), les calix[n]arènes (calix[4]résorcinarène, calix[4]hydroquinone, calix[4]arène, calix[6]arène, calix[8]arène, etc) et leurs mélanges. Conformément à l'invention, le deuxième monomère phénolique est, de préférence, choisi parmi les dihydroxybenzènes (cathécol, résorcinol et hydroquinone) et le calix[4]résorcinarène, le résorcinol étant tout particulièrement préféré. La résine selon l'invention peut notamment être obtenue par un procédé qui comprend : a) la préparation d'un milieu réactionnel comprenant les premier et deuxième monomères phénoliques, du formaldéhyde et une base forte ; et b) l'application d'un traitement thermique au milieu réactionnel ainsi préparé pour obtenir la formation de la résine par polycondensation des premier et deuxième monomères phénoliques et du formaldéhyde.Thus, by way of non-limiting example, the second phenolic monomer can be chosen from phenol, catechol (or 1,2-dihydroxybenzene), resorcinol (or 1,3-dihydroxybenzene), hydroquinone (or 1,4-dihydroxybenzene), hydroxyquinol (or 1,2,4-trihydroxybenzene), phloroglucinol (or 1,3,5-trihydroxybenzene), pyrogallol (or 1,2,3-trihydroxybenzene), benzenetetrol ( or 1,2,3,5-tetrahydroxybenzene), cresols (m-, o- and p-cresol), xylenols (2,3-xylenol, 2,4-xylenol, 2,5-xylenol, 2,6 xylenol, 3,4-xylenol and 3,5-xylenol), hydroxybenzoic acids (2-hydroxybenzoic acid, 3-hydroxybenzoic acid and 4-hydroxybenzoic acid), dihydroxybenzoic acids (2,3-dihydroxybenzoic acid, acid 2, 4-dihydroxybenzoic acid, 2,5-dihydroxybenzoic acid, 2,6-dihydroxybenzoic acid, 3,4-dihydroxybenzoic acid and α-resorcylic acid), trihydroxybenzoic acids (pyrogallol carboxylic acid, 2,3,5-trihydroxybenzoic acid 2,3,6-trihydroxybenzoic acid, 2,4,5-trihydroxybenzoic acid, phloroglucinic acid and gallic acid), mono-, di- or trihydroxybenzene sulfonic acids (4-hydroxybenzene sulfonic acid, 1,2-dihydroxybenzene sulfonic acid, 2,5-dihydroxybenzene sulfonic acid, 3,4-dihydroxybenzene sulfonic acid, etc.), mono-, di- or trihydroxybenzene phosphonic acids (4-hydroxybenzene phosphonic acid, 1,2-dihydroxybenzene phosphonic acid, 3,4-acid dihydroxybenzene phosphonic acid, etc.), mono-, di- or trihalogenophenols (2-fluorophenol, 3-fluorophenol, 4-fluorophenol, 2,3-difluorophenol, 2,4-difluorophenol, 2,5-difluorophenol, 2,6-difluorophenol, difluorophenol, 3,4-difluorophenol, 2,3,4-trifluorophenol, 2,3,6-trifluorophenol, 2,4,6-trifluorophenol, 2-chlorophenol, 3-chlorophenol, 4-chlorophenol, 2,3- dichlorophenol, 2,4-dichlorophenol, 2,5-dichlorophenol, 2,6-dichlorophenol, 3,4-dichlorophenol, 2,3,4-trichlorophenol, 2,3,6-trichlorophenol, 2 , 4,6-trichlorophenol, 2-bromophenol, 3-bromophenol, 4-bromophenol, 2,3-dibromophenol, 2,4-dibromophenol, 2,5-dibromophenol, 2,6-dibromophenol, 3,4-dibromophenol, 2 , 3,4-tribromophenol, 2,3,6-tribromophenol, 2,4,6-tribromophenol, etc.), bisphenol A, phenylphenols (m-phenylphenol, o-phenylphenol and p-phenylphenol), hydroxybenzo-ethercreams (4-hydroxybenzo-15-crown-5,6-hydroxybenzo-15-crown-5,4-hydroxybenzo-18-crown-6,6-hydroxybenzo-18-crown-6, etc.), the calix [n] arenes (calix [4] resorcinarene, calix [4] hydroquinone, calix [4] arene, calix [6] arene, calix [8] arene, etc.) and mixtures thereof. According to the invention, the second phenolic monomer is preferably chosen from dihydroxybenzenes (cathecol, resorcinol and hydroquinone) and calix [4] resorcinarene, resorcinol being very particularly preferred. The resin according to the invention may in particular be obtained by a process which comprises: a) the preparation of a reaction medium comprising the first and second phenolic monomers, formaldehyde and a strong base; and b) applying a heat treatment to the reaction medium thus prepared to obtain the formation of the resin by polycondensation of the first and second phenolic monomers and formaldehyde.
Conformément à l'invention, l'étape a) peut notamment être réalisée par : - dissolution des premier et deuxième monomères phénoliques dans une solution aqueuse de la base forte ; puis ajout du formaldéhyde à la solution basique de monomères phénoliques ainsi obtenue. A l'étape a), on utilise de préférence : - un rapport molaire entre le premier monomère phénolique et le deuxième monomère phénolique qui est compris entre 0,1 et 5 et, mieux encore, entre 0,5 et 2 ; - un rapport molaire entre le formaldéhyde et les premier et deuxième monomères phénoliques qui est compris entre 2 et 10 et, mieux encore, entre 2 et 4; - un rapport molaire entre la base forte et les premier et deuxième monomères phénoliques qui est compris entre 0,5 et 2,5 et, mieux encore, entre 1 et 2; et un rapport molaire entre l'eau (qui est présente dans la solution aqueuse de base forte) et les premier et deuxième monomères phénoliques qui est compris entre 25 et 500 et, mieux encore, entre 50 et 150.According to the invention, step a) may in particular be carried out by: dissolving the first and second phenolic monomers in an aqueous solution of the strong base; then addition of formaldehyde to the basic solution of phenolic monomers thus obtained. In step a), use is preferably made of: a molar ratio between the first phenolic monomer and the second phenolic monomer which is between 0.1 and 5 and, more preferably, between 0.5 and 2; a molar ratio between formaldehyde and the first and second phenolic monomers which is between 2 and 10 and, more preferably, between 2 and 4; a molar ratio between the strong base and the first and second phenolic monomers which is between 0.5 and 2.5 and more preferably between 1 and 2; and a molar ratio of water (which is present in the aqueous solution of strong base) to the first and second phenolic monomers which is between 25 and 500 and more preferably between 50 and 150.
La base forte est, de préférence, un hydroxyde métallique tel qu'un hydroxyde d'un métal alcalin du type hydroxyde de lithium, hydroxyde de sodium, hydroxyde de potassium ou hydroxyde de césium, ou un hydroxyde d'un métal alcalino-terreux du type hydroxyde de calcium, hydroxyde de strontium ou hydroxyde de baryum. L'hydroxyde de sodium est tout particulièrement préféré.The strong base is preferably a metal hydroxide such as an alkali metal hydroxide of the lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide or cesium hydroxide type, or a hydroxide of an alkaline earth metal of calcium hydroxide type, strontium hydroxide or barium hydroxide. Sodium hydroxide is most preferred.
A l'étape b), le traitement thermique consiste, de préférence, à chauffer le milieu réactionnel à une température comprise entre 95°C et 130°C et, mieux encore, entre 95°C et 110°C, pendant 16 heures à 96 heures et, mieux encore, 48 à 96 heures. Conformément à l'invention, le procédé peut avantageusement comprendre de plus la réduction de la résine obtenue à l'étape b) à l'état de particules, par exemple par broyage, ces particules mesurant, de préférence, de 0,05 à 1 mm, le lavage des particules ainsi obtenues par des solutions aqueuses, par exemple alternativement acides et basiques, et le séchage des particules ainsi lavées, par exemple en étuve. On obtient ainsi une résine échangeuse d'ions, qui est dotée de propriétés chélatantes et qui est prête à être utilisée pour extraire le césium ou le strontium d'un milieu aqueux contenant l'un de ces éléments ou, plus encore, pour extraire ces deux éléments de manière groupée s'ils sont tous deux présents dans le même milieu aqueux. Aussi, l'invention a-t-elle également pour objet l'utilisation d'une résine échangeuse d'ions à propriétés chélatantes, telle que précédemment définie, pour extraire le césium et/ou le strontium d'un milieu aqueux dans lequel l'un et/ou l'autre de ces éléments sont présents. De manière préférée, la résine est utilisée pour co-extraire le césium et le strontium d'un milieu aqueux dans lequel ces deux éléments sont présents.In step b), the heat treatment preferably consists in heating the reaction medium to a temperature of between 95 ° C. and 130 ° C. and, more preferably, between 95 ° C. and 110 ° C., for 16 hours at 96 hours and, better still, 48 to 96 hours. According to the invention, the process may advantageously furthermore comprise the reduction of the resin obtained in stage b) in the form of particles, for example by grinding, these particles preferably measuring from 0.05 to 1 mm, washing the particles thus obtained with aqueous solutions, for example alternately acidic and basic, and drying the particles thus washed, for example in an oven. An ion exchange resin is thus obtained, which has chelating properties and is ready to be used for extracting cesium or strontium from an aqueous medium containing one of these elements, or even more to extract these two elements grouped together if they are both present in the same aqueous medium. Also, the subject of the invention is also the use of an ion exchange resin with chelating properties, as defined above, for extracting cesium and / or strontium from an aqueous medium in which one and / or the other of these elements are present. Preferably, the resin is used to co-extract cesium and strontium from an aqueous medium in which these two elements are present.
Conformément à l'invention, le milieu aqueux est, de préférence, un effluent liquide aqueux industriel et, notamment, un effluent liquide aqueux issu de l'industrie nucléaire tel que, par exemple, un effluent de faible et moyenne activité résultant du retraitement de combustibles nucléaires irradiés, ou tout autre effluent liquide aqueux contenant des radio-contaminants.According to the invention, the aqueous medium is preferably an industrial aqueous liquid effluent and, in particular, an aqueous liquid effluent from the nuclear industry such as, for example, a low and medium activity effluent resulting from the reprocessing of irradiated nuclear fuel, or any other aqueous liquid effluent containing radio-contaminants.
L'extraction du césium et/ou du strontium d'un milieu aqueux, qu'il s'agisse d'un milieu d'eau douce ou d'eau de mer, au moyen d'une résine selon l'invention est extrêmement simple à mettre en oeuvre puisqu'il suffit de mettre cette résine en contact avec le milieu aqueux, par exemple dans un réacteur sous agitation ou dans une colonne, pendant un temps suffisant pour permettre au césium et/ou au strontium d'être complexés par la résine, puis de séparer la résine du milieu aqueux. Il est à noter que le premier monomère phénolique de formule générale (I) peut être obtenu par réaction d'un composé de formule générale (II) ci-après : N/ \N/n \N K 0 (c02H / 0 / >1 0 0 dans laquelle n vaut 0, 1 ou 2, avec un composé de formule générale (III) ci-après : (III) dans laquelle m vaut 0, 1, 2 ou 3 et R1, R2, R3, R4, R5 représentent indépendamment les uns des autres un atome d'hydrogène, un groupe -OH, un groupe alkyle en C1 à C10, un groupe alcoxy en C1 à C10, un groupe aryle, un groupe aryloxy, un groupe -503H, un 10 groupe -COOR dans lequel R représente un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle en C1 à C10, un groupe -P(0)(0R)(OR') ou encore un groupe -C(0)NRR' dans lesquels R et R' représentent indépendamment l'un de l'autre un atome d'hydrogène ou un groupe alkyle en C1 à C10; avec la condition que l'un au moins de R1 à R5 représente un groupe -OH et que deux au moins de R1 à R5 représentent un atome d'hydrogène ; en utilisant des 15 protocoles opératoires adaptés de ceux décrits dans la littérature (S. Lauren et al., Fur. J. Inorg. Chem., 2061-2067 (2007), référence [7] ; T. N. Parac-Vogt et al., J. Alloy Compd., 374(1-2), 325-329 (2004), référence [8] ; A. Leydier et al., Tetrahedron, 68, 1163-1170 (2012), référence [9] ). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux 20 à la lecture du complément de description qui suit, qui se rapporte à un exemple de synthèse de composés aptes à être utilisés comme premiers monomères phénoliques dans la synthèse de résines échangeuses d'ions selon l'invention, à un exemple de synthèse de résines échangeuses d'ions selon l'invention, ainsi qu'a un exemple de démonstration de l'aptitude que présentent les résines ainsi synthétisées à extraire sélectivement le césium et le strontium d'un effluent liquide. Bien entendu, ces exemples ne sont donnés qu'a titre d'illustration de l'objet de l'invention et ne constituent en aucun cas une limitation de cet objet.The extraction of cesium and / or strontium from an aqueous medium, whether it be a freshwater or seawater medium, using a resin according to the invention is extremely simple to implement since it is sufficient to put this resin in contact with the aqueous medium, for example in a stirred reactor or in a column, for a time sufficient to allow cesium and / or strontium to be complexed by the resin, and then separate the resin from the aqueous medium. It should be noted that the first phenolic monomer of general formula (I) can be obtained by reaction of a compound of general formula (II) below: ## STR2 ## Wherein n is 0, 1 or 2, with a compound of the following general formula (III): (III) wherein m is 0, 1, 2 or 3 and R1, R2, R3, R4, R5 represent independently of one another a hydrogen atom, an -OH group, a C1-C10 alkyl group, a C1-C10 alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a -503H group, a -COOR group in which R represents a hydrogen atom or a C1-C10 alkyl group, a -P (O) (OR) group or a -C (O) NRR 'group in which R and R' represent independently of one another a hydrogen atom or a C1-C10 alkyl group, with the proviso that at least one of R1 to R5 is -OH and at least two of R1 to R5 are a hydrogen atom, using prot operating glasses adapted from those described in the literature (S. Lauren et al., Fur. J. Inorg. Chem., 2061-2067 (2007), reference [7]; N. N. Parac-Vogt et al., J. Alloy Compd., 374 (1-2), 325-329 (2004), reference [8]; A. Leydier et al., Tetrahedron, 68, 1163-1170 (2012), reference [9]). Other features and advantages of the invention will appear better on reading the additional description which follows, which relates to an exemplary synthesis of compounds suitable for use as first phenolic monomers in the synthesis of ion exchange resins according to the invention, to an exemplary synthesis of ion exchange resins according to the invention, as well as an example of demonstration of the ability of the resins thus synthesized to selectively extract cesium and strontium from a liquid effluent. Of course, these examples are given as an illustration of the subject of the invention and do not constitute in any way a limitation of this object.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 représente, sous forme graphique, les valeurs du coefficient de distribution (KD en mL/g) et du pourcentage d'extraction (E) obtenues pour le strontium lors de tests consistant à extraire le césium et le strontium d'une solution aqueuse simulant une eau de mer diluée à 200 ppm en sodium et dopée en césium et en strontium, à une concentration de 10-4 M, avec deux résines selon l'invention (ETRF-Na et DTRF-Na) et en faisant varier la quantité de résine utilisée de 0,5 g à 25 g/L de solution aqueuse. La figure 2 représente, sous forme graphique, les valeurs du coefficient de distribution (KD en mL/g) et du pourcentage d'extraction (E) obtenues pour le césium lors de tests consistant à extraire le césium et le strontium d'une solution aqueuse simulant une eau de mer diluée à 200 ppm en sodium et dopée en césium et en strontium, à une concentration de 10-4 M, avec deux résines selon l'invention (ETRF-Na et DTRF-Na) et en faisant varier la quantité de résine utilisée de 0,5 g à 25 g/L de solution aqueuse.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 represents, in graphic form, the values of the distribution coefficient (KD in ml / g) and the extraction percentage (E) obtained for strontium during tests consisting of extracting cesium and strontium an aqueous solution simulating a seawater diluted to 200 ppm sodium and doped with cesium and strontium, at a concentration of 10 -4 M, with two resins according to the invention (ETRF-Na and DTRF-Na) and by varying the amount of resin used from 0.5 g to 25 g / l of aqueous solution. FIG. 2 shows, in graphical form, the values of the distribution coefficient (KD in ml / g) and the extraction percentage (E) obtained for cesium in tests consisting in extracting cesium and strontium from a solution aqueous solution simulating a seawater diluted to 200 ppm sodium and doped with cesium and strontium, at a concentration of 10 -4 M, with two resins according to the invention (ETRF-Na and DTRF-Na) and by varying the amount of resin used from 0.5 g to 25 g / l of aqueous solution.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS EXEMPLE 1: SYNTHÈSE DE COMPOSÉS APTES À ÊTRE UTILISÉS COMME PREMIERS MONOMÈRES PHÉNOLIQUES On synthétise quatre composés aptes à être utilisés comme premiers monomères phénoliques dans la synthèse de résines selon l'invention.DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS EXAMPLE 1 SYNTHESIS OF COMPOUNDS SUITABLE FOR USE AS FIRST PHENOLIC MONOMERS Four compounds are synthesized which can be used as first phenolic monomers in the synthesis of resins according to the invention.
Ces composés sont respectivement dénommés EDTA-bisTyramide, EDTA-bisDopamide, DTPA-bisTyramide et DTPA-bisDopamide dans ce qui suit.These compounds are respectively called EDTA-bisTyramide, EDTA-bisDopamide, DTPA-bisTyramide and DTPA-bisDopamide in the following.
Ils répondent à la formule générale (I) ci-avant dans laquelle : - m = 2, R3 = -OH, Ri = R2 = R4 = R5 = H et n= 0 pour l'EDTA- - m =2, R3 = R4 = -OH, R1 = R2 = R5 = H et n= 0 pour l'EDTA- - m = 2, R3 = -OH, R1 = R2 = R4 = R5 = H et n= 1 pour le DTPA- - m = 2, R3 = R4= -OH, R1 = R2 = R5 = H et n= 1 pour le DTPAIls répondent donc à la formule particulière (l-a) ci-après : bisTyramide ; bisDopamide ; bisTyramide ; et bisDopamide.They correspond to the general formula (I) above in which: m = 2, R 3 = -OH, R 1 = R 2 = R 4 = R 5 = H and n = 0 for EDTA-m = 2, R 3 = R4 = -OH, R1 = R2 = R5 = H and n = 0 for EDTA- - m = 2, R3 = -OH, R1 = R2 = R4 = R5 = H and n = 1 for DTPA- - m = 2, R3 = R4 = -OH, R1 = R2 = R5 = H and n = 1 for the DTPAIls thus correspond to the particular formula (la) below: bisTyramide; bisDopamide; bisTyramide; and bisDopamide.
N N n N 0 ( ( ) 0 NH CO2H CO2H HO2C HN OH OH (l-a) dans laquelle R4 représente un atome d'hydrogène ou un groupe -OH, tandis que n vaut 0 ou 1.n vaut 0 ou 1 Ces quatre composés sont obtenus par réaction d'un composé de formule générale (II) ci-avant dans laquelle n vaut 0 ou 1, avec un composé de formule générale (III) ci-avant dans laquelle m = 2, R3 = R4 = -OH et R1 = R2 = R5 = H, auquel cas il s'agit de la tyramine, ou bien m = 2, R3 = R4= -OH, R1= R2 = R5 = H, auquel cas il s'agit de la dopamine.Wherein R4 represents a hydrogen atom or an -OH group, while n is 0 or 1.n is 0 or 1. These four compounds are obtained by reaction of a compound of general formula (II) above in which n is 0 or 1, with a compound of general formula (III) above in which m = 2, R3 = R4 = -OH and R1 = R2 = R5 = H, in which case it is tyramine, or m = 2, R3 = R4 = -OH, R1 = R2 = R5 = H, in which case it is dopamine.
Pour ce faire, à une solution du composé de formule générale (II) dans laquelle n vaut 0 (1,281 g, 5 mmoles), ou du composé de formule générale (II) dans laquelle n vaut 1 (1,786 g, 5 mmoles), dans le diméthylformamide (DMF) anhydre, sont ajoutées 12,5 mmoles de tyramine (soit 1,715 g de tyramine) ou de dopamine (soit 2,37 g de dopamine). Le mélange réactionnel est chauffé à 60°C sous flux d'azote pendant 24 heures. Puis, une petite quantité (0,25 g) d'acide ascorbique est ajoutée au mélange réactionnel pour éviter toute oxydation. Après élimination du solvant sous pression réduite, les produits sont dissous dans l'éthanol (32 mL pour les deux produits issus de la condensation avec la dopamine et 65 mL pour les deux produits issus de la condensation avec la tyramine), puis précipités dans de l'éther diéthylique (150 mL). Les précipités sont filtrés puis lavés à l'éther diéthylique avant séchage sous vide. Les rendements sont dans tous les cas de l'ordre de 80%. Les caractérisations par résonance magnétique nucléaire du proton et du carbone 13 (RMN 1-H et RMN 1-3C), par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), par spectroscopie de masse électrospray (SM-ES) et par spectroscopie de masse à haute résolution (SM-HR) des composés ainsi obtenus sont données ci-après. EDTA-bisTvramide : RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHZ, 25°C) Ô (ppm) : 8,03 (t, 1H, CH2CONH), 6,99 (d, 2H, Ar-H), 6,68 (d, 2H, Ar-H), 3,35 (s, 2H, NCH2C(0)NH), 3,25 (t, 2H, NCH2CH2Ar), 3,22 (s, 2H, NCH2CO2H), 2,59 (t, 2H, NCH2CH2N), 2,51 (t, 2H, NHCH2CH2Ar) ; RMN 13C (DMSO-d6, 100 MHZ, 25°C) 6 (ppm) : 172,5 (C=0), 170,16 (C=0), 155,6 (ArC), 129,4 (ArCH), 115,3 (ArCH), 57,47 (CH2), 55,33 (CH2), 52,25 (CH2), 39,64 (CH2), 34,41 (CH2) ; IRTF : v=3191 cm-1- (OH), v=2972 cm-1- (C-H aromatique), v=2902 cm-1- (CH2), v=1732 cm-1- (C=0 acide), v=1652 cm-1- (C=0 amide I), v=1604 cm-1- (C=C), v=1519 cm-1- (C=0 amide II), v=1193 cm' (OH), v=814 cm-1- (C-H aromatique) ; 5M-ES trouvée : 531,2 ([M+Hr) ; SM-HR trouvée : 531,2462 ([M+H]) ; Mcalc. : 530,2377.For this purpose, to a solution of the compound of general formula (II) in which n is 0 (1.281 g, 5 mmol), or the compound of general formula (II) in which n is 1 (1.786 g, 5 mmol), in anhydrous dimethylformamide (DMF) are added 12.5 mmol of tyramine (ie 1.715 g of tyramine) or of dopamine (or 2.37 g of dopamine). The reaction mixture is heated at 60 ° C under nitrogen flow for 24 hours. Then, a small amount (0.25 g) of ascorbic acid is added to the reaction mixture to prevent oxidation. After removal of the solvent under reduced pressure, the products are dissolved in ethanol (32 ml for the two products resulting from the condensation with dopamine and 65 ml for the two products resulting from the condensation with tyramine), then precipitated in diethyl ether (150 mL). The precipitates are filtered and then washed with diethyl ether before drying in vacuo. The returns are in all cases of the order of 80%. Nuclear Magnetic Resonance Characterization of Proton and Carbon 13 (1H-NMR and 1-3C NMR), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Electrospray Mass Spectroscopy (MS-ES) and Mass Spectroscopy high resolution (SM-HR) of the compounds thus obtained are given below. EDTA-bis-tetramidine: 1H NMR (DMSO-d6, 400MHZ, 25 ° C) δ (ppm): 8.03 (t, 1H, CH2CONH), 6.99 (d, 2H, Ar-H), 6.68; (d, 2H, Ar-H), 3.35 (s, 2H, NCH 2 C (O) NH), 3.25 (t, 2H, NCH 2 CH 2 Ar), 3.22 (s, 2H, NCH 2 CO 2 H), 2.59. (t, 2H, NCH2CH2N), 2.51 (t, 2H, NHCH2CH2Ar); 13 C NMR (DMSO-d6, 100 MHz, 25 ° C) δ (ppm): 172.5 (C = O), 170.16 (C = O), 155.6 (ArC), 129.4 (ArCH) 115.3 (ArCH), 57.47 (CH2), 55.33 (CH2), 52.25 (CH2), 39.64 (CH2), 34.41 (CH2); IRTF: ν = 3191 cm -1 (OH), ν = 2972 cm -1 (aromatic CH), ν = 2902 cm -1 (CH 2), ν = 1732 cm -1 (C = O acid), v = 1652 cm -1 (C = 0 amide I), v = 1604 cm -1 (C = C), ν = 1519 cm -1 (C = O amide II), ν = 1193 cm -1 (OH); ), v = 814 cm -1 (aromatic CH); Found 5M-ES: 531.2 ([M + Hr); HRMS found: 531.2462 ([M + H]); Mcalc. : 530.2377.
EDTA-bisDopamide : RMN 1H (D20, 400 MHZ, 25°C) Ô (ppm): 6,82-6,55 (m, 3H, Ar-H), 3,51 (s, NCH2C(0)NH), 3,46 (s, NCH2CO2H), 3,39 (t, 2H, NCH2CH2Ar), 3,11 (t, NCH2CH2N), 2,63 (t, 2H, NHCH2CH2Ar) ; RMN13C (D20, 100 MHZ, 25°C) 6 (ppm) : 171,43 (C=0), 168,13 (C=0), 143,77 (ArC), 142,29 (ArC), 131,75 (ArC), 121,1 (ArCH), 116,52 (ArCH), 116,47 (ArCH), 56,33 (CH2), 54,93 (CH2), 51,1 (CH2), 40,37 (CH2), 36,87 (CH2) ; IRTF : v=3188 cm-1- (OH) large, v=3027 cm-1- (C-H aromatique), v=2946 cm-1- (CH2), v=1735 cm-1- (C=0 acide), v=1651 cm-1- (C=0 amide 0, v=1603 cm-1- (C=C), v=1519 cm-1- (C=0 amide II), v=1191 cm' (OH), v=813 cm-1- (C-H aromatique) ; 5M-ES trouvée 563,2 ([M+Hr) ; SM-HR trouvée : 563,2384 ([m+H]) ; Mcalc.: 562,2275. DTPA-bisTvramide : RMN 1H (DMSO-d6, 400 MHZ, 25°C) 5 (ppm) : 8,13 (t, 2H, CH2CONH), 6,99 (dd, 4H, Ar-H), 6,7 (dd, 4H, Ar-H), 3,5 (s, 2H, NCH2COOH), 3,48 (s, 4H, NCH2C(0)NH), 3,25 (m, 8H, NCH2CO2H & NCH2CH2N), 3,01 (4H, NHCH2CH2Ar), 2,86 (4H, NHCH2CH2Ar), 2,61 (t, 4H, NCH2CH2N) ; RMN 13C (DMSO-d6, 100 MHZ, 25°C) 6 (ppm) : 172,71 (C=0), 170,03 (C=0), 169,19 (C=0), 156,18 (ArC), 155,62 (ArC), 129,42 (ArCH), 115,35 (ArCH), 66,98 (CH2), 57,44 (CH2), 55,23 (CH2), 52,17 (CH2), 50,46 (CH2), 39,23 (CH2), 34,34 (CH2) ; IRTF : v=3217 cm-1- (OH), v=2972 cm-1- (C-H aromatique), v=2901 cm-1- (CH2), v=1722 cm-1- (C=0 acide), v=1639 cm-1- (C=0 amide I), v=1616 cm-1- (C=C), v=1515 cm-1- (C=0 amide II), v=1231 cm-1- (OH), v=825 cm-1- (C-H aromatique) ; 5M-ES trouvée : 632,2 ([M+H]) ; SM-HR trouvée: 632,2935 ([M+H]) M --calc. 631.2853. DTPA-bisDopamide : RMN 1H (D20, 400 MHZ, 25°C) 6 (ppm) : 6,68 (d, 2H, Ar-H), 6,55(d, 2H, Ar-H), 6,5 (dd, 2H, Ar-H), 3,88 (s, 2H, NCH2C(0)NH), 3,76 (s, 2H, NCH2CO2H), 3,52 (s, 1H, NCH2CO2H), 3,33 (t, 2H, NCH2CH2N), 3,14 (t, NHCH2CH2Ar), 3,11 (t, NHCH2CH2Ar), 2,60 (t, 2H, NCH2CH2N) ; RMN 13C (D20, 100 MHZ, 25°C) 6 (ppm) : 172,54 (C=0), 169,87(C=0), 166,36 (C=0), 143,77 (ArC), 142,93 (ArC), 131,72 (ArC), 121,13 (ArCH), 116,54 (ArCH), 116,05 (ArCH), 56,27(CH2), 55,41 (CH2), 52,18 (CH2), 50,03 (CH2), 40,56 (CH2), 36,86 (CH2), 33,67 (CH2) ; IRTF : v=3211 cm-1- (OH), v=3039 cm-1- (C-H aromatique), v=2963 cm-1- (CH2), v=1729 cm-1- (C=0 acide), v=1652 cm-1- (C=0 amide l), v=1603 cm-1- (C=C), v=1519 cm-1- (C=0 amide II), v=1194 cm' (OH), v=814 cm-1- (C-H aromatique) ; 5M-ES trouvée : 664,3 ([M+H]) ; SM-HR trouvée : 664,2830 ([M+H]) M --calc. 663,2752.EDTA-bis-dopamide: 1 H NMR (D 2 O, 400 MH 2 O, 25 ° C) δ (ppm): 6.82-6.55 (m, 3H, Ar-H), 3.51 (s, NCH 2 C (O) NH) , 3.46 (s, NCH2CO2H), 3.39 (t, 2H, NCH2CH2Ar), 3.11 (t, NCH2CH2N), 2.63 (t, 2H, NHCH2CH2Ar); 13 C NMR (D 2 O, 100 MH 2 O, 25 ° C) δ (ppm): 171.43 (C = O), 168.13 (C = O), 143.77 (ArC), 142.29 (ArC), 131, 75 (ArC), 121.1 (ArCH), 116.52 (ArCH), 116.47 (ArCH), 56.33 (CH2), 54.93 (CH2), 51.1 (CH2), 40.37 (CH2), 36.87 (CH2); IRTF: ν = 3188 cm -1 (OH) broad, ν = 3027 cm -1 (aromatic CH), ν = 2946 cm -1 (CH 2), ν = 1735 cm -1 (C = O acid) , v = 1651 cm -1 (C = 0 amide 0, v = 1603 cm -1 (C = C), v = 1519 cm -1 (C = O amide II), v = 119 cm -1 (OH); v = 813 cm-1- (aromatic CH); 5M-ES found 563.2 ([M + H]), found: 563.2384 ([m + H]), McAlp .: 562.2275; DTPA-bis (tri) amide: 1H NMR (DMSO-d6, 400 MHz, 25 ° C) (ppm): 8.13 (t, 2H, CH2CONH), 6.99 (dd, 4H, Ar-H), 6, 7 (dd, 4H, Ar-H), 3.5 (s, 2H, NCH 2 COOH), 3.48 (s, 4H, NCH 2 C (O) NH), 3.25 (m, 8H, NCH 2 CO 2 H & NCH 2 CH 2 N), 3.01 (4H, NHCH2CH2Ar), 2.86 (4H, NHCH2CH2Ar), 2.61 (t, 4H, NCH2CH2N), 13 C NMR (DMSO-d6, 100 MHZ, 25 ° C) δ (ppm): 172, 71 (C = O), 170.03 (C = O), 169.19 (C = O), 156.18 (ArC), 155.62 (ArC), 129.42 (ArCH), 115.35 ( ArCH), 66.98 (CH2), 57.44 (CH2), 55.23 (CH2), 52.17 (CH2), 50.46 (CH2), 39.23 (CH2), 34.34 (CH2) FTIR: ν = 3217 cm -1 (OH), ν = 2972 cm -1 (aromatic CH), ν = 2901 cm -1 (CH 2), ν = 1722 cm -1 (C = O acid) ), v = 1639 cm -1 (C = O amide I), ν = 1616 cm -1 (C = C), ν = 1515 cm -1 ( C = 0 amide II), ν = 1231 cm -1 (OH), ν = 825 cm -1 (aromatic C-H); 5M-ES found: 632.2 ([M + H]); MS-HR found: 632.2935 ([M + H]) M - calc. 631.2853. DTPA-bis-dopamide: 1 H NMR (D 2 O, 400 MH 2 O, 25 ° C) δ (ppm): 6.68 (d, 2H, Ar-H), 6.55 (d, 2H, Ar-H), 6.5 (dd, 2H, Ar-H), 3.88 (s, 2H, NCH2C (O) NH), 3.76 (s, 2H, NCH2CO2H), 3.52 (s, 1H, NCH2CO2H), 3.33 (t, 2H, NCH2CH2N), 3.14 (t, NHCH2CH2Ar), 3.11 (t, NHCH2CH2Ar), 2.60 (t, 2H, NCH2CH2N); 13 C NMR (D 2 O, 100 MH 2 O, 25 ° C) δ (ppm): 172.54 (C = O), 169.87 (C = O), 166.36 (C = O), 143.77 (ArC) , 142.93 (ArC), 131.72 (ArC), 121.13 (ArCH), 116.54 (ArCH), 116.05 (ArCH), 56.27 (CH2), 55.41 (CH2), 52.18 (CH 2), 50.03 (CH 2), 40.56 (CH 2), 36.86 (CH 2), 33.67 (CH 2); IRTF: ν = 3211 cm -1 (OH), ν = 3039 cm -1 (aromatic CH), ν = 2963 cm -1 (CH 2), ν = 1729 cm -1 (C = 0 acid), v = 1652 cm -1 (C = O amide I), v = 1603 cm -1 (C = C), ν = 1519 cm -1 (C = O amide II), ν = 1194 cm -1 (OH); ), v = 814 cm -1 (aromatic CH); 5M-ES found: 664.3 ([M + H]); Found: 664.2830 ([M + H]) M - calc. 663.2752.
Ces composés sont utilisés comme monomères phénoliques à propriétés chélatantes dans la synthèse de résines selon l'invention sans purification supplémentaire. 1 0 EXEMPLE 2 : SYNTHÈSE DE RÉSINES SELON L'INVENTION On synthétise des résines selon l'invention en utilisant : - l'un des composés synthétisés dans l'exemple 1 ci-avant comme premier monomère phénolique ; - du résorcinol, du catéchol ou du calix[4]résorcinarène comme 15 deuxième monomère phénolique ; - du formaldéhyde ; - de l'hydroxyde de sodium (NaOH) ou de l'hydroxyde de césium (C50H) comme base forte ; et - un rapport molaire monomère chélatant/monomère phénolique/ 20 formaldéhyde/base forte/H20 de 0,5/0,5/2,5/1,5/100. Le monomère chélatant (0,5 mmole) et le monomère phénolique (0,5 mmole) sont tout d'abord solubilisés dans une solution de NaOH ou de CsOH (1,5 mmole dans 100 mmoles d'H20). La solution résultante est agitée à température ambiante ou à 0°C puis le formaldéhyde (2,5 mmoles) est ajouté à cette solution. Le 25 mélange réactionnel est maintenu sous agitation pendant 24 heures à l'issue desquelles il est chauffé dans une étuve sous air à 100°C pendant 96 heures. Après prise en masse et durcissement de ce mélange, celui-ci est récupéré, broyé (taille de particules comprise entre 0,05 et 1 mm), lavé et conditionné en le soumettant à 3 cycles de lavage comprenant chacun un lavage par une solution d'HCI 1 M suivi d'un lavage par une 30 solution de NaOH 1M, puis séché sous air à 80°C pendant 24 heures.These compounds are used as phenolic monomers with chelating properties in the synthesis of resins according to the invention without additional purification. EXAMPLE 2 RESIN SYNTHESIS ACCORDING TO THE INVENTION Resins according to the invention are synthesized using: one of the compounds synthesized in Example 1 above as the first phenolic monomer; resorcinol, catechol or calix [4] resorcinarene as the second phenolic monomer; - formaldehyde; - sodium hydroxide (NaOH) or cesium hydroxide (C50H) as a strong base; and a chelating monomer / phenol monomer / formaldehyde / strong base / H 2 O molar ratio of 0.5 / 0.5 / 2.5 / 1.5 / 100. The chelating monomer (0.5 mmol) and the phenolic monomer (0.5 mmol) are first solubilized in a solution of NaOH or CsOH (1.5 mmol in 100 mmol H 2 O). The resulting solution is stirred at room temperature or at 0 ° C and formaldehyde (2.5 mmol) is added to this solution. The reaction mixture is stirred for 24 hours after which it is heated in an oven under air at 100 ° C for 96 hours. After caking and hardening of this mixture, it is recovered, crushed (particle size between 0.05 and 1 mm), washed and conditioned by subjecting it to 3 washing cycles each comprising a washing with a solution of 1M HCl followed by washing with 1M NaOH solution and then dried under air at 80 ° C for 24 hours.
Sont ainsi synthétisées les vingt-deux résines qui sont présentées dans le tableau I ci-après, dans lequel sont également indiqués les premier et deuxième monomères phénoliques ainsi que la base forte ayant été utilisés pour la synthèse de chacune d'entre elles.The twenty-two resins which are presented in Table I below are thus synthesized, in which the first and second phenolic monomers as well as the strong base having been used for the synthesis of each of them are also indicated.
Tableau I Résine Premier monomère Deuxième monomère Base phénolique phénolique ETRF-Na EDRF-Na DTRF-Na DDRF-Na EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Résorcinol Résorcinol Résorcinol Résorcinol NaOH NaOH NaOH NaOH ETCF-Na EDTA-bisTyramide Cathécol NaOH EDCF-Na EDTA-bisDopamide Cathécol NaOH ETCRF-Na EDCRF-Na DTCRF-Na DDCRF-Na EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène NaOH NaOH NaOH NaOH ETRF-Cs EDRF-Cs DTRF-Cs DDRF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Résorcinol Résorcinol Résorcinol Résorcinol CsOH CsOH CsOH CsOH ETCF-Cs EDCF-Cs DTCF-Cs DDCF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Cathécol Cathécol Cathécol Cathécol CsOH CsOH CsOH CsOH ETCRF-Cs EDCRF-Cs DTCRF-Cs DDCRF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène Calix[4]résorcinarène CsOH CsOH CsOH CsOH À titre d'exemples, les caractérisations par RMN 1-3C du solide, IRTF et par analyse élémentaire des résines ETRF-Na et DTRF-Na sont données ci-après.Table I Resin First monomer Second monomer Phenolic phenolic base ETRF-Na EDRF-Na DTRF-Na DDRF-Na EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bis-Dopamide Resorcinol Resorcinol Resorcinol Resorcinol NaOH NaOH NaOH NaOH ETCF-Na EDTA-bisTyramide Catholol NaOH EDCF-Na EDTA-bis-dopamide Cathecol NaOH ETCRF-Na EDCRF-Na DTCRF-Na DDCRF-Na EDTA-bisTyramide EDTA-bis-Dopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bis-dopamide Calix [4] resorcinarene Calix [4] resorcinarene Calix [4] resorcinarene Calix [4] ] resorcinarene NaOH NaOH NaOH NaOH ETRF-Cs EDRF-Cs DTRF-Cs DDRF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Resorcinol Resorcinol Resorcinol Resorcinol CsOH CsOH CsOH CsOH ETCF-Cs EDCF-Cs DTCF-Cs DDCF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bisDopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bisDopamide Cathol Cathol Cathol Cathol CsOH CsOH CsOH CsOH ETCRF-Cs EDCRF-Cs DTCRF-Cs DDCRF-Cs EDTA-bisTyramide EDTA-bis-Dopamide DTPA-bisTyramide DTPA-bis-dopamide Calix [4] resorc inarene Calix [4] resorcinarene Calix [4] resorcinarene Calix [4] resorcinarene CsOH CsOH CsOH CsOH By way of example, the characterizations by 1-3C NMR of the solid, FTIR and by elemental analysis of the ETRF-Na and DTRF-Na resins are given below.
ETRF-Na : RMN 13C MAS 6 (ppm) : 177,3 (C=0), 171,1 (C=0), 150,7 (ArC), 127,5 (ArCH), 117,1 (ArCH), 58,4 (CH2), 54,34 (CH2), 41,1 (CH2), 40,4 (CH2), 32,9 (CH2), 32 (CH2) ; IRTF : v=3241 cm-1- (OH), v=2947 cm-1- (CH2), v=2897 cm-1- (C-H aromatique), v=2838 cm-1- (CH2), v=1648 cm-1- (COQ /C=O amide I), v=1582 cm-1- (C=0 amide II/C=C), v=1233 cm-1- (CO), v=1120 cm-1- (OH), v=820 cm-1- (C-H aromatique) ; Analyse élémentaire : C : 51,67%, N : 8,31%, 0 : 30,54%, Na : 9,08%.ETRF-Na: 13C NMR MAS 6 (ppm): 177.3 (C = O), 171.1 (C = O), 150.7 (ArC), 127.5 (ArCH), 117.1 (ArCH) , 58.4 (CH2), 54.34 (CH2), 41.1 (CH2), 40.4 (CH2), 32.9 (CH2), 32 (CH2); IRTF: ν = 3241 cm -1 (OH), ν = 2947 cm -1 (CH 2), ν = 2897 cm -1 (aromatic CH), ν = 2838 cm -1 (CH 2), v = 1648 cm -1 (COQ / C = O amide I), v = 1582 cm -1 (C = O amide II / C = C), ν = 1233 cm -1 (CO), ν = 1120 cm -1 - (OH), ν = 820 cm -1 (aromatic CH); Elemental analysis: C: 51.67%, N: 8.31%, 0: 30.54%, Na: 9.08%.
DTRF-Na : RMN 13C MAS 6 (ppm) : 177,8 (C=0), 171,5 (C=0), 151,1 (ArC), 127,9 (ArCH), 117,6 (ArCH), 58,9 (CH2), 54,1 (CH2), 41,3 (CH2), 40,2 (CH2), 32,8 (CH2), 32 (CH2) ; IRTF : v=3305 cm-1- (OH), v=2940 cm-1- (CH2), v=2917 cm-1- (C-H aromatique), v=1651 cm-1- (C00-/C=0 amide l), v=1582 cm' (C=0 amide II/C=C), v=1234 cm' (C-0), v=1110 cm-1 (OH), v=824 cm-1- (C-H aromatique) ; Analyse élémentaire : C : 55,03%, N : 8,40%, 0 : 27,27%, Na : 9,02%. EXEMPLE 3: EXTRACTION SÉLECTIVE DU CÉSIUM ET DU STRONTIUM PAR DES RÉSINES SELON L'INVENTION L'aptitude des résines selon l'invention à extraire sélectivement le césium et le strontium d'un effluent liquide aqueux est appréciée par des tests d'extraction que l'on effectue en mode discontinu (batch), en utilisant, comme effluents liquide aqueux, trois solutions aqueuses différentes, respectivement dénommées ci-après solutions 1, 2 et 3, et consistant en : - solution 1: de l'eau ultrapure (eau milliQTM) dopée en césium et en strontium (sous forme de chlorures CsCI et SrCl2) à une concentration de 10-4 M; - solution 2: une solution simulant une eau de mer diluée à 200 ppm (parties pour million) de sodium et dopée en césium et en strontium (sous la forme de chlorures CsCI et SrCl2) à une concentration de 10-4 M ; solution 3 : une solution simulant une eau de mer diluée à 200 ppm de sodium et 25 ppm de calcium, dopée en césium et en strontium (sous la forme de chlorures CsCI et SrCl2) à une concentration de 10-4 M. Ces tests consistent à mettre en contact une certaine quantité de résine avec un certain volume de solution 1, 2 ou 3, à laisser le mélange sous agitation à 25°C pendant 24 heures puis, après décantation, à prélever le surnageant, à le filtrer (sur une membrane en acétate de cellulose de 0,22um) et à mesurer la concentration des différents cations présents dans le filtrat par spectrométrie d'émission atomique (ICPAES) et chromatographie ionique.DTRF-Na: 13C NMR MAS 6 (ppm): 177.8 (C = O), 171.5 (C = O), 151.1 (ArC), 127.9 (ArCH), 117.6 (ArCH) , 58.9 (CH2), 54.1 (CH2), 41.3 (CH2), 40.2 (CH2), 32.8 (CH2), 32 (CH2); IRTF: ν = 3305 cm -1 (OH), ν = 2940 cm -1 (CH 2), ν = 2917 cm -1 (aromatic CH), ν = 1651 cm -1 (C 0 -C 1) = 0. amide 1), v = 1582 cm -1 (C = O amide II / C = C), v = 1234 cm -1 (C-O), ν = 1110 cm-1 (OH), ν = 824 cm -1 ( Aromatic CH); Elemental analysis: C: 55.03%, N: 8.40%, 0: 27.27%, Na: 9.02%. EXAMPLE 3: SELECTIVE EXTRACTION OF CÉSIUM AND STRONTIUM BY RESINS ACCORDING TO THE INVENTION The ability of the resins according to the invention to selectively extract cesium and strontium from an aqueous liquid effluent is assessed by extraction tests which are in batch mode, using aqueous aqueous effluents, three different aqueous solutions, hereinafter referred to as solutions 1, 2 and 3, respectively, and consisting of: solution 1: ultrapure water (water milliQTM) doped with cesium and strontium (in the form of CsCl and SrCl2 chlorides) at a concentration of 10-4 M; solution 2: a solution simulating a seawater diluted to 200 ppm (parts per million) of sodium and doped with cesium and strontium (in the form of CsCl and SrCl 2 chlorides) at a concentration of 10 -4 M; solution 3: a solution simulating a seawater diluted to 200 ppm of sodium and 25 ppm of calcium, doped with cesium and strontium (in the form of chlorides CsCl and SrCl2) at a concentration of 10-4 M. These tests consist to contact a certain amount of resin with a certain volume of solution 1, 2 or 3, to leave the mixture stirring at 25 ° C for 24 hours and then, after decantation, to take the supernatant, to filter (on a 0.22um cellulose acetate membrane) and to measure the concentration of the various cations present in the filtrate by atomic emission spectrometry (ICPAES) and ion chromatography.
On détermine ainsi pour chaque cation : le coefficient de distribution, noté KD et exprimé en mL/g, qui représente le rapport entre la quantité de ce cation présente dans la résine et la quantité de ce cation restant en solution après extraction, et qui est déterminé par la formule suivante : Ci-Cf xV =(FD-1)x-V KD - Cf m m avec : Ci= concentration initiale du cation en solution (en mg/L); Cf= concentration du cation en solution après extraction (en mg/L) ; V= volume de solution (en mL); m = masse de résine (en mg); FD= facteur de décontamination = -Ci ; et Cf - le pourcentage d'extraction, noté E, qui est déterminé par la formule : E= Ci-Cf x100 Ci avec : Ci= concentration initiale du cation en solution (en mg/L); Cf= concentration du cation en solution après extraction (en mg/L). Les tableaux II et III ci-après présentent les valeurs de KD, E et FD obtenues, respectivement pour le césium et le strontium, avec les vingt-deux résines synthétisées dans l'exemple 2 et les solutions 1 et 2, et en utilisant 1 g de résine par L de solution. Tableau Il Césium Résine Solution 1 Solution 2 (H20 + Cs + Sr) (H20 + Na + Cs + Sr) KD E FD KD E FD (mL/g) (%) (mL/g) (%) ETRF-Na 4319,2 81,352 5,4 399,5 28,751 1,4 ETRF-Cs 4559,3 82,159 5,6 375,9 27,517 1,4 DTRF-Na 3772,8 79,048 4,8 467,4 31,851 1,5 DTRF-Cs 1975,4 68,286 3,2 185 16,783 1,2 EDRF-Na 3192,5 77,022 4,4 275,8 22,453 1,3 EDRF-Cs 2834,9 76,682 4,3 135,3 13,568 1,2 DDRF-Na 2485,6 77,145 4,4 224,6 23,371 1,3 DDRF-Cs 3352,7 77,878 4,5 212,7 18,256 1,2 ETCF-Na 2537,5 74,804 4 287,2 25,151 1,3 ETCF-Cs 1192,2 58,452 2,4 115,8 12,024 1,1 DTCF-Cs 3066 76,3 4,2 217,7 18,607 1,2 EDCF-Na 2164 70,791 3,4 269 23,154 1,3 EDCF-Cs 2018 68,548 3,2 271,5 22,673 1,3 DDCF-Cs 2481,9 71,483 3,5 138 12,237 1,1 ETCRF-Na 3368,7 79,483 4,9 250,7 22,379 1,3 ETCRF-Cs 2505,4 72,266 3,6 276,8 22,351 1,3 DTCRF-Na 4466,3 82,424 5,7 499 34,38 1,5 DTCRF-Cs 4711,9 82,483 5,7 836,9 45,561 1,8 EDCRF-Na 2595,3 72,186 3,6 290,4 22,508 1,3 EDCRF-Cs 2940,7 77,024 4,4 352,4 28,659 1,4 DDCRF-Na 2562,2 75,146 4 315,2 27,112 1,4 DDCRF-Cs 2955,9 75,455 4,1 417,9 30,294 1,4 Tableau III Strontium Solution 1 Solution 2 Résine (H20 + Cs + Sr) (H20 + Na + Cs + Sr) (1 g/L) KD E FD KD E FD (mL/g) (%) (mL/g) (%) ETRF-Na > 32835 > 97,1 > 34,2 > 34318 > 97,2 > 35,7 ETRF-Cs > 32836 > 97,1 > 34,2 > 32175 > 97,0 > 33,5 DTRF-Na 33164 97,1 34,2 > 34661 > 97,2 35,7 DTRF-Cs > 30426 > 97,1 > 34,2 > 29814 > 97,0 > 33,5 EDRF-Na > 38746 > 97,5 > 39,7 > 33011 > 97,2 > 35,7 EDRF-Cs > 28590 > 97,1 > 34,2 > 28015 > 97,0 > 33,5 DDRF-Na > 35883 > 97,3 > 36,9 > 31247 > 97,0 > 33,5 DDRF-Cs > 31585 > 97,1 > 34,2 > 30950 > 97,0 > 33,5 ETCF-Na > 28346 > 97,1 > 34,2 > 27775 > 97,0 > 33,5 ETCF-Cs > 32654 > 97,5 > 39,5 > 27540 > 97,0 > 33,5 DTCF-Cs > 36696 > 97,5 > 39,5 > 31736 > 97,1 > 34,3 EDCF-Na > 29611 > 97,1 > 34,2 > 29015 > 97,0 > 33,5 EDCF-Cs > 35677 > 97,5 > 39,5 > 25094 > 96,4 > 28,1 DDCF-Cs 17365 94,6 18,5 > 25696 96,3 26,9 ETCRF-Na > 28838 > 97,1 > 34,2 > 28258 > 97,0 > 33,5 ETCRF-Cs > 37049 > 97,5 > 39,5 > 32041 > 97,1 > 34,3 DTCRF-Na > 31585 > 97,1 > 34,2 > 30950 > 97,0 > 33,5 DTCRF-Cs > 38531 > 97,5 > 39,5 > 33323 > 97,1 > 34,3 EDCRF-Na > 38531 > 97,5 > 39,5 > 32498 > 97,0 > 33,5 EDCRF-Cs 28430 97,0 33,4 > 26483 96,8 31,2 DDCRF-Na 9995 92,2 12,8 > 12616 93,7 15,9 DDCRF-Cs 15620 94,0 17,2 > 11099 92,0 12,5 Le tableau IV ci-après présente les valeurs de KD et de E obtenues pour le strontium, avec les résines ETRF-Na et DTRF-Na synthétisées dans l'exemple 2 ci-avant et les solutions 2 et 3, en faisant varier la quantité de résine utilisée par L de solution de 0,5 g à 25 g.For each cation, the distribution coefficient, denoted KD and expressed in ml / g, which represents the ratio between the amount of this cation present in the resin and the quantity of this cation remaining in solution after extraction, and which is determined by the following formula: Ci-Cf xV = (FD-1) xV KD - Cf mm with: Ci = initial concentration of the cation in solution (in mg / L); Cf = concentration of the cation in solution after extraction (in mg / L); V = volume of solution (in mL); m = mass of resin (in mg); FD = decontamination factor = -Ci; and Cf - the percentage of extraction, denoted E, which is determined by the formula: E = Ci-Cf x100 Ci with: Ci = initial concentration of the cation in solution (in mg / l); Cf = concentration of the cation in solution after extraction (in mg / L). Tables II and III below show the values of KD, E and FD obtained, respectively for cesium and strontium, with the twenty-two resins synthesized in example 2 and solutions 1 and 2, and using 1 g of resin per L of solution. Table II Cesium Resin Solution 1 Solution 2 (H2O + Cs + Sr) (H2O + Na + Cs + Sr) KD E FD KD E FD (mL / g) (%) (mL / g) (%) ETRF-Na 4319 , 2 81,352 5,4 399.5 28,751 1,4 ETRF-Cs 4559,3 82,159 5,6 375.9 27,517 1,4 DTRF-Na 3772,8 79,048 4,8 467.4 31,851 1.5 DTRF-Cs 1975.4 68.286 3.2 185 16.783 1.2 EDRF-Na 3192.5 77.022 4.4 275.8 22.453 1.3 EDRF-Cs 2834.9 76.682 4.3 135.3 13.568 1.2 DDRF-Na 2485 , 6 77,145 4,4 224.6 23,371 1,3 DDRF-Cs 3352.7 77,878 4,5 212.7 18,256 1,2 ETCF-Na 2537.5 74,804 4,287.2 25,151 1,3 ETCF-Cs 1192, 2 58,452 2,4 115,8 12,024 1,1 DTCF-Cs 3066 76,3 4,2 217,7 18,607 1,2 EDCF-Na 2164 70,791 3,4 269 23,154 1,3 EDCF-Cs 2018 68,548 3.2 271.5 22.673 1.3 DDC-Fs 2481.9 71.483 3.5 138 12.237 1.1 F CFR-N 3368.7 79.483 4.9 250.7 22.379 1.3 F CFR-Cs 2505.4 72.266 3.6 276 , 8 22.351 1.3 DTCRF-Na 4466.3 82.424 5.7 499 34.38 1.5 DTCRF-Cs 4711.9 82.483 5.7 836.9 45.561 1.8 EDCRF-Na 2595.3 72.186 3.6 290.4 22.508 1.3 EDCRF-Cs 2940.7 77.024 4.4 352.4 28.659 1.4 DDCRF-Na 2562.2 75.146 4 315, 2 27,112 1,4 DDCRF-Cs 2955,9 75,455 4.1 417.9 30,294 1,4 Table III Strontium Solution 1 Solution 2 Resin (H 2 O + Cs + Sr) (H 2 O + Na + Cs + Sr) (1 g / L) KD E FD KD E FD (mL / g) (%) (mL / g) (%) ETRF-Na> 32835> 97.1> 34.2> 34318> 97.2> 35.7 ETRF-Cs > 32836> 97.1> 34.2> 32175> 97.0> 33.5 DTRF-Na 33164 97.1 34.2> 34661> 97.2 35.7 DTRF-Cs> 30426> 97.1> 34 , 2> 29814> 97.0> 33.5 EDRF-Na> 38746> 97.5> 39.7> 33011> 97.2> 35.7 EDRF-Cs> 28590> 97.1> 34.2> 28015 > 97.0> 33.5 DDRF-Na> 35883> 97.3> 36.9> 31247> 97.0> 33.5 DDRF-Cs> 31585> 97.1> 34.2> 30950> 97.0 > 33.5 ETCF-Na> 28346> 97.1> 34.2> 27775> 97.0> 33.5 ETCF-Cs> 32654> 97.5> 39.5> 27540> 97.0> 33.5 DTCF-Cs> 36696> 97.5> 39.5> 31736> 97.1> 34.3 EDCF-Na> 29611> 97.1> 34.2> 29015> 97.0> 33.5 EDCF-Cs> 35677> 97.5> 39.5> 25094> 96.4> 28.1 DDCF-Cs 17365 94.6 18.5> 25696 96.3 26.9 FTE-NA> 28838> 97.1> 34.2 > 28258> 97.0> 33.5 ETCRF-Cs> 37049> 97.5> 39.5> 32041> 97.1 > 34.3 DTCRF-Na> 31585> 97.1> 34.2> 30950> 97.0> 33.5 DTCRF-Cs> 38531> 97.5> 39.5> 33323> 97.1> 34.3 EDCRF-Na> 38531> 97.5> 39.5> 32498> 97.0> 33.5 EDCRF-Cs 28430 97.0 33.4> 26483 96.8 31.2 DDCRF-Na 9995 92.2 12, 8> 12616 93.7 15.9 DDCRF-Cs 15620 94.0 17.2> 11099 92.0 12.5 Table IV below shows the KD and E values obtained for strontium, with ETRF resins -Na and DTRF-Na synthesized in Example 2 above and solutions 2 and 3, varying the amount of resin used per L solution from 0.5 g to 25 g.
Tableau IV Résine Solution 2 Solution 3 (H20 + Na + Cs + Sr) (H20 + Na + Ca +Cs + Sr) KD E KD E (mL/g) (%) (mL/g) (%) ETRF-Na (g/L) > 59241 > 96,9 58,5 3,0 0,5 1 >34318 >97,2 >7891 >90,4 2,5 > 12503 > 96,9 > 3668 > 90,4 >6251 >96,9 >1863 >90,4 >3098 >96,9 >931 >90,4 25 > 1257 > 96,9 > 492 > 90,4 DTRF-Na (g/L) > 59800 > 96,9 1142,0 41,1 0,5 1 >34661 >97,2 >7512 >90,4 2,5 8423 95,5 > 3611 > 90,4 5 2747 93,3 >1848 >90,4 10 1220 92,5 > 939 > 90,4 25 390 90,7 >375 >90,4 La figure 1 représente, sous forme graphique, les résultats présentés dans le tableau IV ci-avant pour la solution 2, tandis que la figure 2 représente, également 5 sous forme graphique, les valeurs de KD et de E obtenues pour le césium, avec les résines ETRF-Na et DTRF-Na synthétisées dans l'exemple 2 ci-avant et la solution 2, en faisant varier la quantité de résine utilisée par L de solution (de 0,5 g à 25 g) Ces tableaux et figures montrent que, quelle que soit la composition de la solution aqueuse ayant été utilisée pour réaliser les tests d'extraction, on obtient des 10 coefficients de distribution et des pourcentages d'extraction très élevés (> à 97% dans presque tous les cas) pour le strontium. La présence de calcium, qui a le même comportement en solution aqueuse et la même charge que le strontium, n'affecte que très peu l'efficacité de la décontamination du strontium avec des valeurs de KD et de E du même ordre de grandeur qu'en absence de calcium (voir tableau IV ci-avant). Le strontium est donc extrait de manière très efficace des différentes solutions aqueuses et ce, quelle que soit la nature de celles-ci.Table IV Resin Solution 2 Solution 3 (H2O + Na + Cs + Sr) (H2O + Na + Ca + Cs + Sr) KD E KD E (mL / g) (%) (mL / g) (%) ETRF-Na (g / L)> 59241> 96.9 58.5 3.0 0.5 1> 34318> 97.2> 7891> 90.4 2.5> 12503> 96.9> 3668> 90.4> 6251 > 96.9> 1863> 90.4> 3098> 96.9> 931> 90.4 25> 1257> 96.9> 492> 90.4 DTRF-Na (g / L)> 59800> 96.9 1142 , 0 41.1 0.5 1> 34661> 97.2> 7512> 90.4 2.5 8423 95.5> 3611> 90.4 5 2747 93.3> 1848> 90.4 10 1220 92.5 > 939> 90.4 25 390 90.7> 375> 90.4 Figure 1 represents, in graphical form, the results presented in Table IV above for solution 2, while Figure 2 represents, also 5 in graphic form, the KD and E values obtained for cesium, with the ETRF-Na and DTRF-Na resins synthesized in Example 2 above and the solution 2, by varying the amount of resin used by L solution (from 0.5 g to 25 g) These tables and figures show that regardless of the composition of the aqueous solution having tee used to perform the extraction tests are obtained 10 distribution coefficients and extraction of very high percentages (> 97% in almost all cases) for strontium. The presence of calcium, which has the same behavior in aqueous solution and the same charge as strontium, affects only very little the efficiency of strontium decontamination with KD and E values of the same order of magnitude as in the absence of calcium (see Table IV above). Strontium is therefore very efficiently extracted from the different aqueous solutions, whatever the nature of these.
Concernant le césium, il est très efficacement co-extrait avec le strontium d'une solution aqueuse exempte de sodium (voir le tableau II ci-avant). La présence de sodium entraîne une diminution significative de l'efficacité de l'extraction du césium mettant en avant une compétition Cs/Na. Toutefois, comme le montre la figure 2, une augmentation de la concentration en résine dans la solution aqueuse à décontaminer permet de s'affranchir de ce problème puisque, pour une concentration en résine de 25 g/L, on obtient des résultats en termes d'efficacité de l'ordre de 85%. RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] S. K. Samanta et al., Sep. Sci. Technol., 27(2), 255-267 (1992) [2] S. K. Samanta et al., Radiochim. Acta, 57, 201-205 (1992) [3] A. Favre-Réguillon et al., Sep. Sci. Technol., 36(3), 367-379 (2001) [4] K. A. K. Ebraheem et al., Sep. Sci. Technol., 35(13), 2115-2125 (2000) [5] M. Draye et al., Sep. Sci. Technol., 35(8), 1117-1132 (2000) [6] K. Singh et R. Gupta, J. Indian. Chem. Soc., 79, 447-449 (2002) [7] S. Lauren et al., Fur. J. Inorg. Chem., 2061-2067 (2007) [8] T. N. Parac-Vogt et al., J. Alloy Compd., 374(1-2), 325-329 (2004) [9] A. Leydier et al., Tetrahedron, 68, 1163-1170 (2012)As for cesium, it is very efficiently co-extracted with strontium from a sodium-free aqueous solution (see Table II above). The presence of sodium leads to a significant decrease in the efficiency of cesium extraction highlighting Cs / Na competition. However, as shown in FIG. 2, an increase in the concentration of resin in the aqueous solution to be decontaminated makes it possible to overcome this problem since, for a resin concentration of 25 g / l, results are obtained in terms of efficiency of the order of 85%. BIBLIOGRAPHIC REFERENCES [1] S. K. Samanta et al., Sep. Sci. Technol., 27 (2), 255-267 (1992) [2] S. K. Samanta et al., Radiochem. Acta, 57, 201-205 (1992) [3] A. Favre-Reguillon et al., Sep. Sci. Technol., 36 (3), 367-379 (2001) [4] K. A. K. Ebraheem et al., Sep. Sci. Technol., 35 (13), 2115-2125 (2000) [5] M. Draye et al., Sep. Sci. Technol., 35 (8), 1117-1132 (2000) [6] K. Singh and R. Gupta, J. Indian. Chem. Soc., 79, 447-449 (2002) [7] S. Lauren et al., Fur. J. Inorg. Chem., 2061-2067 (2007) [8] TN Parac-Vogt et al., J. Alloy Compd., 374 (1-2), 325-329 (2004) [9] A. Leydier et al., Tetrahedron , 68, 1163-1170 (2012)
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