WO1999065824A1 - Method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing - Google Patents

Method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing Download PDF

Info

Publication number
WO1999065824A1
WO1999065824A1 PCT/FR1999/001386 FR9901386W WO9965824A1 WO 1999065824 A1 WO1999065824 A1 WO 1999065824A1 FR 9901386 W FR9901386 W FR 9901386W WO 9965824 A1 WO9965824 A1 WO 9965824A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lanthanide
aqueous solution
complex
ligand
solution
Prior art date
Application number
PCT/FR1999/001386
Other languages
French (fr)
Inventor
Christian Husson
Philippe Vottero
Original Assignee
Commissariat A L'energie Atomique
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat A L'energie Atomique filed Critical Commissariat A L'energie Atomique
Publication of WO1999065824A1 publication Critical patent/WO1999065824A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00Obtaining rare earth metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/10Preparation or treatment, e.g. separation or purification
    • C01F17/17Preparation or treatment, e.g. separation or purification involving a liquid-liquid extraction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/253Halides
    • C01F17/271Chlorides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/276Nitrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/683Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water by addition of complex-forming compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/16Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in organic solutions
    • C22B3/1608Leaching with acyclic or carbocyclic agents
    • C22B3/1616Leaching with acyclic or carbocyclic agents of a single type
    • C22B3/1625Leaching with acyclic or carbocyclic agents of a single type with amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/006Radioactive compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00Nature of the contaminant
    • C02F2101/10Inorganic compounds
    • C02F2101/20Heavy metals or heavy metal compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Definitions

  • the present invention relates to a process for the separation of trivalent lanthanide cations by selective complexation from an aqueous solution containing them. More specifically, the invention relates to a process for the separation of a trivalent lanthanide cation from an aqueous solution containing, in addition to said lanthanide cation, one or more other lanthanide cation (s) by contacting of said solution with a specific ligand.
  • Such solutions may in particular be aqueous solutions originating from installations for the reprocessing of spent nuclear fuels, such as solutions for dissolving the fuel or aqueous effluents.
  • They can also be constituted by aqueous solutions originating from the processing of rare earth ores, thorium and / or uranium.
  • lanthanides designates the 15 elements having atomic numbers from 57 to 71 inclusive, that is to say: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, 1 europium, gadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, thullium, ytterbium and lutetium. These elements have multiple applications in all industrial fields. Thus, these elements are used in the field of ceramics, metallurgy, glassware, catalysis in organic chemistry, in the nuclear industry and more recently in the microelectronics and superconductivity sector.
  • Certain elements of the lanthanide family are also used in medicine as tracers.
  • the separation of the lanthanides between them is also carried out on an industrial level but remains extremely difficult because the differences in properties of the lanthanides between them are extremely small.
  • the lanthanides have low separation coefficients from one element to another, except for the cerium which can be oxidized at degree IV.
  • most of the methods for separating the lanthanides from one another are liquid-liquid extraction processes in which the selective extraction of one of the lanthanides, generally found in aqueous solution, is carried out at using an extraction solvent immiscible with said solution, and comprising an extraction agent in solution in an organic diluent.
  • patent EP-A-0 284 503 describes the separation of the lanthanides contained in an aqueous solution, by contacting with an organic phase containing an asymmetric phosphine oxide as extracting agent, and a diluent organic which is preferably an aliphatic hydrocarbon.
  • Document BR-A-89 06103 relates to the separation of samarium, europium and gadolinium from rare earth concentrates containing yttrium, by liquid-liquid extraction with a dilute solution of di- 2-ethylphosphoric.
  • the object of the invention is therefore inter alia to provide a process for the separation of a trivalent lanthanide cation from an aqueous solution, containing, in addition to said lanthanide cation to be separated, one or more other cation (s) ( s) lanthanides, which meets the needs indicated above, which does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the methods of the prior art and which solves the problems posed by the methods of the prior art.
  • TATHC a ligand, which is a derivative of all-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6 trihydroxycyclohexane
  • the method according to the invention has in particular the advantage of being very easy to implement, of ensuring high separation coefficients, very much greater in particular than those obtained in the liquid-liquid extraction processes using for example work of organophosphorus compounds.
  • the method according to the invention does not require the use of an organic diluent in large amounts which may cause problems during subsequent treatments.
  • the ligand used is used in small quantities and consists only of C, H, 0 and N; it therefore does not generate secondary pollution in the event of incineration.
  • the ligand according to the invention which, surprisingly, allows selective or specific complexation in water of the trivalent lanthanide cations is a derivative of TATHC.
  • the synthesis of these cyclohexane ligands was described for the first time in 1956 in the document by G. QUADBECK and E. R ⁇ HM "Zur synthesis von Aminocycliten" (Chem. Ber. Vol. 89, p.
  • said TATHC derivative is chosen from the compounds of formula (I) below:
  • Ri and R 2 is selected from hydrogen and alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms.
  • formula (I) has been represented in planar formula, but it is obvious that cyclohexane is essentially in the chair form.
  • Preferred compounds are those in which the substituents of the cyclohexane ring are all in the cis position.
  • the ligand is the whole cis 1,3,5-triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane (TATHC) which gives the best results. It is therefore the compound in which all of the Ri and R 2 are hydrogen and all of the OH and NH 2 are in the "cis" position.
  • dialkylamino and monoalkylamino groups are identical, and are chosen from dialkylamino and monoalkylamino groups - the alkyl groups preferably being methyl, ethyl, n-propyl and i-propyl groups - such as monomethylamino and dimethylamino, also give good results but with overall durations longer process times.
  • the treated aqueous solution generally contains the lanthanide cations in the form of salts hydrated or not with an anion.
  • Said anion is generally chosen from chloride, nitrate, perchlorate, and trifluoromethanesulfonate (triflate) anions.
  • a preferred anion is the nitrate anion which is found for example in solutions of acid dissolution of spent nuclear fuels.
  • the aqueous solution may be a "saline” solution, that is to say a solution which comprises one or more other salts such as nitrates, chlorides, etc. for example of alkali or alkaline earth metals.
  • the aqueous solution can be an acid solution, for example a nitric solution.
  • the salts in the solution are nitrates.
  • the process of the invention can be used for example to separate the lanthanides from aqueous solutions originating in particular from the reprocessing of spent nuclear fuels, such as generally acid dissolution solutions and aqueous effluents from these installations which are often saline environments.
  • the process of the invention can also be used to separate the lanthanides from the concentrates obtained by leaching from rare earth ores and the like.
  • the contacting of the aqueous solution with said ligand is preferably easily carried out according to the invention by simply adding said ligand in solid form to said aqueous solution without it being necessary as in many methods of the prior art. use any organic or other thinner.
  • the contacting of the aqueous solution with said ligand can also be carried out by adding a solution of said ligand to the aqueous solution.
  • This solution of said ligand can for example also be an aqueous solution of said ligand at a concentration for example of 0.5 to 2 mol / l.
  • the amount of ligand added is an amount sufficient to complex all of the lanthanide cation to be separated from the solution.
  • ligand Preferably, a just sufficient amount of ligand will be used.
  • the method according to the invention is based on the reaction between said ligand such as TATHC and the lanthanide cations.
  • This reaction can be carried out according to a first variant without adding any other reagent, the yield to be quantitative with respect to the lanthanide then requires the use of a non-stoichiometric amount of ligand, which also serves as an annex base.
  • H 3 TATHC 3+ and H- 3 TATHC 3 ⁇ are represented by the following formulas (III) and (IV):
  • the part of the ligand not used to form the complex in the preceding reaction (1) is in fact replaced by an addition of an additional base solution (6 equivalents) preferably chosen from aqueous sodium hydroxide solutions, potash, ...
  • an additional base solution (6 equivalents) preferably chosen from aqueous sodium hydroxide solutions, potash, ...
  • the inventors have been able to demonstrate that, surprisingly, the value of the formation constant of the trivalent lanthanide complexes with the derivatives of
  • TATHC is growing continuously from lanthanum to lutetium.
  • These constants had never been measured in the prior art, and a fortiori the growth of these constants throughout the lanthanide series had never been described or suspected.
  • the differences in magnitude of these constants are such that from lanthanum to lutetium any element can specifically or selectively displace an element of lower atomic number in a complex formed with the latter.
  • a ligand complex derived from TATHC, is essentially formed with the lanthanide cation to be separated having the highest atomic number among the lanthanides present in the solution. It is therefore not necessary to have recourse to the optional purification step of the process according to the invention, since essentially only one complex is formed.
  • a majority of a complex of said ligand is formed with the lanthanide cation to be separated, with the highest atomic number, but at least one is also formed.
  • another complex of said ligand with another lanthanide cation present in said solution for values of the ratio of the lower formation constants, on the one hand a majority of a complex of said ligand is formed with the lanthanide cation to be separated, with the highest atomic number, but at least one is also formed.
  • another complex of said ligand with another lanthanide cation present in said solution for values of the ratio of the lower formation constants, on the one hand a majority of a complex of said ligand is formed
  • the displacement is of the order of 60 to 70%. In this case, we speak of a separation process "selective" and no longer "specific".
  • This precipitation is generally carried out by decreasing the solubility of the complex or complexes formed, for example by adding an alcohol to the aqueous solution containing the said complex (s).
  • the addition of an alcohol to the aqueous solution has the effect of causing the complex (s) to precipitate at the bottom of the water-alcohol solution.
  • Said alcohol is preferably chosen from linear or branched aliphatic alcohols having from 1 to 4 carbon atoms and their mixtures, more preferably this alcohol is isopropanol or ethanol.
  • the complex or complexes formed are then separated from the water-alcohol solution by any suitable liquid-solid separation process, for example by filtration, preferably by vacuum filtration.
  • the method according to the invention then comprises a step of purification of said majority complex; by majority complex is meant the complex found in the largest amount.
  • the lanthanide complex with the highest atomic number among the lanthanides which have formed complexes with the ligand.
  • this purification step is generally necessary when the numerical value of the ratio of the formation constants is relatively low, it has been empirically determined that for a value of this ratio less than for example 10, a purification step was, most of the time, necessary.
  • this purification step comprises the dissolution of said separate formed complexes; then the complexation, the precipitation and the separation of said complexes in the manner already described above.
  • This dissolution is carried out for example in water.
  • the above purification sequence by dissolution, complexation, precipitation and separation is repeated, for example from 2 to 6 times until the precipitate essentially only contains said majority complex of said derivative with said lanthanide cation to be separated.
  • the purification step can be omitted.
  • the process finally comprises a drying step carried out for example at a temperature of 50 to 80 ° C, preferably under vacuum.
  • the complex obtained after drying can be preserved, or it can undergo other treatments, for example, it can be incinerated, or else said complex can be put back into aqueous solution, and the initial lanthanide salt or a other salt can be regenerated or generated from this solution, by acid treatment with a suitable acid, for example with hydrochloric acid or nitric acid.
  • a suitable acid for example with hydrochloric acid or nitric acid.
  • the starting aqueous solution contains n different lanthanide cations, it will suffice to repeat n-1 times the process according to the invention to successively separate, individually, each of the lanthanide cations contained in the solution and this in decreasing order of atomic numbers.
  • the values of the formation constants (complexation) relative to equation (3) are determined by potentiometric dosing:
  • the assays were carried out on an automatic potentiometer 751 GPD Titrino from Metrohm ® .
  • a series of potentiometric titrations was carried out to determine the stability constants of the trivalent lanthanide complexes in aqueous solution.
  • the ionic strength was maintained by adding KN0 3 and the temperature was controlled by a bath thermostatically controlled at 25 ° C throughout the duration of the assay.
  • the assays were carried out by 30 successive additions of 0.05 ml of a standardized 0.1 N KOH solution to a solution of (H 3 TATHC) 3+ in the presence of Ln (N0 3 ) 3 .
  • This solution was degassed beforehand and was maintained under an inert argon atmosphere throughout the assay.
  • This example illustrates the specific separation of ytterbium, by the method of the invention, from an aqueous solution containing lanthanum, neodymium and ytterbium cations.
  • the precipitate is finally filtered and dried under vacuum.
  • the ytterbium complex is isolated in the form of a white powder (115 mg, 95%).

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

The invention concerns a method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing from an aqueous solution containing them. More precisely, the invention concerns a method for separating a trivalent lanthanide cation from an aqueous solution containing besides said lanthanide cation one or several other lanthanide cation(s) by contacting said solution with a specific ligand derived the all-cis-1,3,5-triamino-2,4,6-trihydroxycyclohexane (TATHC). Said solutions can be in particular aqueous solutions derived from plants reprocessing used fuel, such as solutions from fuel or aqueous effluent dissolution. They can also consist of aqueous solutions derived from rare earth, thorium and/or uranium ore treatment.

Description

PROCEDE DE SEPARATION DES CATIONS LANTHANIDES TRIVALENTS PAR COMPLEXATION SELECTIVE PROCESS FOR SEPARATING TRIVALENT LANTHANIDE CATIONS BY SELECTIVE COMPLEXATION
DESCRIPTIONDESCRIPTION
La présente invention est relative à un procédé de séparation des cations lanthanides trivalents par complexation sélective à partir d'une solution aqueuse les contenant. Plus précisément, l'invention a trait à un procédé de séparation d'un cation de lanthanide trivalent à partir d'une solution aqueuse contenant outre ledit cation de lanthanide un ou plusieurs autre (s) cation (s) de lanthanide par mise en contact de ladite solution avec un ligand spécifique.The present invention relates to a process for the separation of trivalent lanthanide cations by selective complexation from an aqueous solution containing them. More specifically, the invention relates to a process for the separation of a trivalent lanthanide cation from an aqueous solution containing, in addition to said lanthanide cation, one or more other lanthanide cation (s) by contacting of said solution with a specific ligand.
De telles solutions peuvent être en particulier des solutions aqueuses provenant d'installations de retraitement de combustibles nucléaires usés, telles que des solutions de dissolution du combustible ou des effluents aqueux.Such solutions may in particular be aqueous solutions originating from installations for the reprocessing of spent nuclear fuels, such as solutions for dissolving the fuel or aqueous effluents.
Elles peuvent être aussi constituées par des solutions aqueuses provenant du traitement des minerais de terres rares, de thorium et/ou d'uranium.They can also be constituted by aqueous solutions originating from the processing of rare earth ores, thorium and / or uranium.
Le terme "lanthanides" désigne les 15 éléments ayant des numéros atomiques de 57 à 71 inclus, c'est-à- dire : le lanthane, le cérium, le praséodyme, le néodyme, le prométhium, le samarium, 1 ' europium, le gadolinium, le terbium, le disprosium, le holmium, l'erbium, le thullium, l'ytterbium et le lutétium. Ces éléments ont de multiples applications dans tous les domaines industriels. Ainsi, ces éléments sont-ils utilisés dans le domaine de la céramique, de la métallurgie, de la verrerie, de la catalyse en chimie organique, dans l'industrie nucléaire et plus récemment dans le secteur de la micro-électronique et de la supraconductivité.The term "lanthanides" designates the 15 elements having atomic numbers from 57 to 71 inclusive, that is to say: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, 1 europium, gadolinium, terbium, disprosium, holmium, erbium, thullium, ytterbium and lutetium. These elements have multiple applications in all industrial fields. Thus, these elements are used in the field of ceramics, metallurgy, glassware, catalysis in organic chemistry, in the nuclear industry and more recently in the microelectronics and superconductivity sector.
Certains éléments de la famille des lanthanides sont également mis en oeuvre en médecine comme traceurs.Certain elements of the lanthanide family are also used in medicine as tracers.
Il existe divers procédés pour la séparation des éléments de la famille des lanthanides d'autres métaux présents dans les minerais et en particulier dans la monazite.There are various methods for the separation of elements of the lanthanide family from other metals present in ores and in particular in monazite.
La séparation des lanthanides entre eux est également effectuée au niveau industriel mais reste extrêmement difficile du fait que les différences de propriétés des lanthanides entre eux sont extrêmement faibles.The separation of the lanthanides between them is also carried out on an industrial level but remains extremely difficult because the differences in properties of the lanthanides between them are extremely small.
En particulier, les lanthanides présentent des coefficients de séparation peu élevés d'un élément à l'autre, excepté pour le cérium qui peut être oxydé au degré IV. Dans la technique antérieure, l'essentiel des procédés pour la séparation des lanthanides entre eux sont des procédés d'extraction liquide-liquide dans lesquels on réalise l'extraction sélective de l'un des lanthanides, se trouvant généralement en solution aqueuse, à l'aide d'un solvant d'extraction non miscible avec ladite solution, et comprenant un agent d'extraction en solution dans un diluant organique.In particular, the lanthanides have low separation coefficients from one element to another, except for the cerium which can be oxidized at degree IV. In the prior art, most of the methods for separating the lanthanides from one another are liquid-liquid extraction processes in which the selective extraction of one of the lanthanides, generally found in aqueous solution, is carried out at using an extraction solvent immiscible with said solution, and comprising an extraction agent in solution in an organic diluent.
Parmi les agents d'extraction on peut citer notamment les aminés, et surtout les composés organophosphorés tels que l'acide di(2- éthylhexyl) phosphorique, les sels d'ammonium quaternaires et le tributylphosphate (TBP) . Ainsi, le brevet EP-A-0 284 503 décrit-il la séparation des lanthanides contenus dans une solution aqueuse, par mise en contact avec une phase organique contenant un oxyde de phosphine dissymétrique en tant qu'agent d'extraction, et un diluant organique qui est de préférence un hydrocarbure aliphatique.Among the extractants, mention may be made in particular of amines, and especially organophosphorus compounds such as di (2-ethylhexyl) phosphoric acid, quaternary ammonium salts and tributylphosphate (TBP). Thus, patent EP-A-0 284 503 describes the separation of the lanthanides contained in an aqueous solution, by contacting with an organic phase containing an asymmetric phosphine oxide as extracting agent, and a diluent organic which is preferably an aliphatic hydrocarbon.
Le document BR-A-89 06103 est relatif à la séparation du samarium, de 1 ' europium et du gadolinium à partir de concentrats de terres rares contenant de l'yttrium, par extraction liquide-liquide avec une solution diluée d'acide di-2-éthylphosphorique.Document BR-A-89 06103 relates to the separation of samarium, europium and gadolinium from rare earth concentrates containing yttrium, by liquid-liquid extraction with a dilute solution of di- 2-ethylphosphoric.
Tous les procédés d'extraction liquide-liquide mentionnés présentent l'inconvénient d'introduire, du fait de la présence d'un diluant organique, de nouvelles espèces organiques qui peuvent s'avérer extrêmement gênantes pour la suite des opérations.All the liquid-liquid extraction methods mentioned have the drawback of introducing, due to the presence of an organic diluent, new organic species which can prove to be extremely troublesome for the rest of the operations.
Par ailleurs, la présence de phosphore dans la plupart des agents d'extraction est également susceptible de nuire aux traitements ultérieurs notamment par incinération.Furthermore, the presence of phosphorus in most extractants is also likely to affect subsequent treatments, in particular by incineration.
Enfin, aucun des procédés de l'art antérieur cités ci-dessus n'assure des coefficients de séparation suffisants pour permettre une séparation efficace des lanthanides contenus dans une solution aqueuse. II existe donc un besoin pour un procédé de séparation des lanthanides, plus précisément des cations de lanthanides trivalents, à partir d'une solution aqueuse les contenant qui soit simple à mettre en oeuvre, qui compte un nombre limité d'étapes, qui assure des coefficients de séparation élevés, et qui utilise des composés ne générant pas de problème de traitement lors des étapes ultérieures. Le but de l'invention est donc entre autres, de fournir un procédé de séparation d'un cation de lanthanide trivalent à partir d'une solution aqueuse, contenant outre ledit cation de lanthanide à séparer, un ou plusieurs autre (s) cation (s) de lanthanides, qui réponde aux besoins indiqués ci-dessus, qui ne présente pas les inconvénients, défauts, limitations et désavantages des procédés de l'art antérieur et qui résolve les problèmes posés par les procédés de l'art antérieur.Finally, none of the methods of the prior art cited above provides sufficient separation coefficients to allow efficient separation of the lanthanides contained in an aqueous solution. There is therefore a need for a process for the separation of lanthanides, more specifically trivalent lanthanide cations, from an aqueous solution containing them which is simple to implement, which has a limited number of steps, which ensures high separation coefficients, and which uses compounds which do not generate a treatment problem during the subsequent stages. The object of the invention is therefore inter alia to provide a process for the separation of a trivalent lanthanide cation from an aqueous solution, containing, in addition to said lanthanide cation to be separated, one or more other cation (s) ( s) lanthanides, which meets the needs indicated above, which does not have the drawbacks, defects, limitations and disadvantages of the methods of the prior art and which solves the problems posed by the methods of the prior art.
Ce but, et d'autres encore, sont atteints, conformément à l'invention par un procédé de séparation d'un cation de lanthanide trivalent, à partir d'une solution aqueuse, contenant, outre, ledit cation de lanthanide à séparer, qui présente le numéro atomique le plus élevé parmi les lanthanides, un ou plusieurs autre (s) cation (s) de lanthanides, dans lequel on réalise la succession d'étapes suivantes :This object, and others still, are achieved, in accordance with the invention by a process for the separation of a trivalent lanthanide cation, from an aqueous solution, containing, in addition, said lanthanide cation to be separated, which has the highest atomic number among the lanthanides, one or more other lanthanide cation (s), in which the following succession of steps is carried out:
- mise en contact de ladite solution aqueuse avec une quantité suffisante d'un ligand, qui est un dérivé du tout-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6- trihydroxycyclohexane (dénommé en abrégé dans la suite « TATHC ») , pour complexer la totalité du cation de lanthanide à séparer de la solution, et former d'une part essentiellement ou majoritairement un complexe dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer, de numéro atomique le plus élevé, et éventuellement d'autre part, au moins un autre complexe dudit ligand avec un autre cation de lanthanide présent dans ladite solution ;- bringing said aqueous solution into contact with a sufficient quantity of a ligand, which is a derivative of all-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6 trihydroxycyclohexane (hereinafter abbreviated as "TATHC ”), In order to complex all of the lanthanide cation to be separated from the solution, and to form on the one hand essentially or mainly a complex of said ligand with said cation of lanthanide to be separated, of highest atomic number, and possibly other part, at least one other complex of said ligand with another lanthanide cation present in said solution;
- précipitation du ou desdits complexe (s) formé (s), à partir de ladite solution aqueuse ; - séparation du ou desdits complexe (s) formé (s) de ladite solution aqueuse ;- Precipitation of said complex (s) formed from said aqueous solution; - Separation of said complex (s) formed from said aqueous solution;
- éventuellement, dans le cas où plusieurs complexes dudit ligand ont été formés, purification dudit complexe majoritaire dudit ligand par redissolution desdits complexes formés séparés, puis complexation, précipitation et séparation, ladite séquence de purification étant répétée jusqu'à ce que le précipité formé ne contienne plus essentiellement que ledit complexe majoritaire dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer ;optionally, in the case where several complexes of said ligand have been formed, purification of said majority complex of said ligand by redissolution of said separate formed complexes, then complexation, precipitation and separation, said purification sequence being repeated until the precipitate formed does not contains more essentially than said majority complex of said ligand with said lanthanide cation to be separated;
- séchage dudit complexe dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer.drying of said complex of said ligand with said lanthanide cation to be separated.
Le procédé selon l'invention présente notamment l'avantage d'être très facile à mettre en oeuvre, d'assurer des coefficients de séparation élevés, très supérieurs en particulier à ceux obtenus dans les procédés d'extraction liquide-liquide mettant par exemple en oeuvre des composé organophosphorés .The method according to the invention has in particular the advantage of being very easy to implement, of ensuring high separation coefficients, very much greater in particular than those obtained in the liquid-liquid extraction processes using for example work of organophosphorus compounds.
De plus, le procédé selon l'invention ne nécessite pas l'utilisation d'un diluant organique en quantités importantes susceptible de causer des problèmes lors de traitements ultérieurs. En effet, le ligand utilisé est employé en faibles quantités et est constitué uniquement de C, H, 0 et N ; il ne génère donc pas de pollution secondaire en cas d'incinération.In addition, the method according to the invention does not require the use of an organic diluent in large amounts which may cause problems during subsequent treatments. Indeed, the ligand used is used in small quantities and consists only of C, H, 0 and N; it therefore does not generate secondary pollution in the event of incineration.
Le ligand selon l'invention qui, de manière surprenante, permet la complexation sélective ou spécifique dans l'eau des cations lanthanides trivalents est un dérivé du TATHC. La synthèse de ces ligands cyclohexaniques a été décrite pour la première fois en 1956 dans le document de G. QUADBECK et E. RϋHM "Zur synthèse von Aminocycliten" (Chem. Ber. vol. 89, p. 1 645, 1956) qui décrit la synthèse de 1, 3, 5-triamino-2, 4, 6-trihydroxy- cyclohexane sous la forme de sulfate monohydraté par hydrogénation catalytique de sulfate de triaminophloroglucine (1,3, 5-triamino-2 , 4 , 6-trihydroxy- benzène) dans une solution d'acide sulfurique. Le sulfate déshydraté est ensuite obtenu par évaporation sous vide en chauffant.The ligand according to the invention which, surprisingly, allows selective or specific complexation in water of the trivalent lanthanide cations is a derivative of TATHC. The synthesis of these cyclohexane ligands was described for the first time in 1956 in the document by G. QUADBECK and E. RϋHM "Zur synthesis von Aminocycliten" (Chem. Ber. Vol. 89, p. 1645, 1956) which describes the synthesis of 1, 3, 5-triamino-2, 4, 6-trihydroxy-cyclohexane in the form of sulfate monohydrate by catalytic hydrogenation of triaminophloroglucin sulfate (1,3, 5-triamino-2, 4, 6-trihydroxy- benzene) in a sulfuric acid solution. The dehydrated sulfate is then obtained by vacuum evaporation with heating.
Le document de F.W. LICHTENTHALER et H. LEINERT "N R Studien an Zuckern und Cyclanolen, II, cis- Inosatriamin- (1.3.5. ) (Chem. Ber. vol. 99, p. 903, 1966) se base sur les travaux de QUADBECK et al. décrits ci-dessus et met en évidence que l'hydrogénation catalytique de la triaminophloroglucine conduit avec un rendement de 65% à un isomètre unique qui est identifié par RMN comme étant dans la configuration cis.The document by FW LICHTENTHALER and H. LEINERT "NR Studien an Zuckern und Cyclanolen, II, cis- Inosatriamin- (1.3.5.) (Chem. Ber. Vol. 99, p. 903, 1966) is based on the work of QUADBECK et al described above and demonstrates that the catalytic hydrogenation of triaminophloroglucin leads with a yield of 65% to a single isometer which is identified by NMR as being in the cis configuration.
Le document de K. HEGETSCH EILER "Polyalcohols and polyaminoalcohols as sélective receptors for métal ions" Bol. Soc. Chil. Quim. , 42, 257-279 (1997) étudie les propriétés de liaison avec les métaux, de polyalcools et de polyaminopolyalcools, et en particulier les propriétés complexantes des polyaminopolyalcools tels que le 1, 3, 5-triamino-l, 3, 5- tridéoxy-cis-inositol (TACI, c'est-à-dire le TATHC). Ce ligand forme des complexes avec les ions de presque tous les métaux depuis Li jusqu'à Bi .The document by K. HEGETSCH EILER "Polyalcohols and polyaminoalcohols as selective receptors for metal ions" Bol. Soc. Chil. Who m. , 42, 257-279 (1997) studies the bonding properties with metals of polyalcohols and polyaminopolyalcohols, and in particular the complexing properties of polyaminopolyalcohols such as 1, 3, 5-triamino-l, 3, 5-trideoxy -cis-inositol (TACI, i.e. TATHC). This ligand forms complexes with the ions of almost all metals from Li to Bi.
Les complexes de La, Eu, Gd avec le "TACI" sont uniquement caractérisés à l'état solide par les rayons X. Aucune autre caractérisation par des méthodes spectroscopiques (R N, RPE, UV) ni mesure de la constante de stabilité des complexes formés avec "TACI" effectuée par titration potentiométrique ne concerne, dans ce document, les métaux des terres rares.The complexes of La, Eu, Gd with the "TACI" are only characterized in the solid state by X-rays. No other characterization by spectroscopic methods (RN, RPE, UV) nor measurement of the stability constant of the complexes formed with "TACI" carried out by potentiometric titration concerns, in this document, the rare earth metals.
De préférence, selon l'invention, ledit dérivé du TATHC est choisi parmi les composés de formule (I) suivante :Preferably, according to the invention, said TATHC derivative is chosen from the compounds of formula (I) below:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000009_0001
R2 RiR2 Ri
dans laquelle chacun parmi Ri et R2 est choisi parmi l'hydrogène et les groupes alkyle de 1 à 4 atomes de carbone. Par commodité, la formule (I) a été représentée en formule plane, mais il est bien évident que le cyclohexane se trouve essentiellement dans la forme chaise.wherein each of Ri and R 2 is selected from hydrogen and alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms. For convenience, formula (I) has been represented in planar formula, but it is obvious that cyclohexane is essentially in the chair form.
Les composés préférés sont ceux dans lesquels les substituants du cycle cyclohexanique sont tous en position cis.Preferred compounds are those in which the substituents of the cyclohexane ring are all in the cis position.
De préférence, le ligand est le tout cis 1,3,5- triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane (TATHC) qui donne les meilleurs résultats. Il s'agit donc du composé dans lequel tous les Ri et R2 sont des hydrogènes et tous les OH et NH2 sont en position « cis ».Preferably, the ligand is the whole cis 1,3,5-triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane (TATHC) which gives the best results. It is therefore the compound in which all of the Ri and R 2 are hydrogen and all of the OH and NH 2 are in the "cis" position.
Ce composé est représenté par la formule (II) suivante :This compound is represented by the following formula (II):
Figure imgf000010_0001
Figure imgf000010_0001
Les composés dans lesquels dans la formule (I) les groupes :The compounds in which in formula (I) the groups:
Figure imgf000010_0002
Figure imgf000010_0002
sont identiques, et sont choisis parmi les groupes dialkylamino et monoalkylamino - les groupes alkyle étant de préférence les groupes méthyle, éthyle, n- propyle, et i-propyle - tels que monométhylamino et diméthylamino, donnent également de bons résultats mais avec des durées globales de procédé plus longues.are identical, and are chosen from dialkylamino and monoalkylamino groups - the alkyl groups preferably being methyl, ethyl, n-propyl and i-propyl groups - such as monomethylamino and dimethylamino, also give good results but with overall durations longer process times.
Parmi ces composés, on peut citer, par exemple, le tout cis 1, 3, 5-tri (diméthylamino) -2, 4, 6- cyclohexane.Among these compounds, there may be mentioned, for example, the whole cis 1, 3, 5-tri (dimethylamino) -2, 4, 6-cyclohexane.
La solution aqueuse traitée contient généralement les cations de lanthanide sous la forme de sels hydratés ou non avec un anion. Ledit anion est généralement choisi parmi les anions chlorure, nitrate, perchlorate, et trifluorométhanesulfonate (triflate) . Un anion préféré est l' anion nitrate qui se trouve par exemple dans les solutions de dissolution acide des combustibles nucléaires usés. Le procédé selon l'invention permet la séparation des cations lanthanides quelle qu'en soit la concentration, généralement la solution aqueuse présente une concentration en cation de lanthanide à séparer de 0,1 à 1 mole/litre.The treated aqueous solution generally contains the lanthanide cations in the form of salts hydrated or not with an anion. Said anion is generally chosen from chloride, nitrate, perchlorate, and trifluoromethanesulfonate (triflate) anions. A preferred anion is the nitrate anion which is found for example in solutions of acid dissolution of spent nuclear fuels. The method according to the invention allows the separation of the lanthanide cations whatever the concentration, generally the aqueous solution has a concentration of lanthanide cation to be separated from 0.1 to 1 mole / liter.
Outre lesdits sels de lanthanide, la solution aqueuse peut être une solution "saline", c'est-à-dire une solution qui comprend un ou plusieurs autres sels tels que des nitrates, chlorures etc. par exemple de métaux alcalins ou alcalino-terreux.In addition to said lanthanide salts, the aqueous solution may be a "saline" solution, that is to say a solution which comprises one or more other salts such as nitrates, chlorides, etc. for example of alkali or alkaline earth metals.
De même, la solution aqueuse peut être une solution acide, par exemple une solution nitrique. Dans ce cas, la plupart des sels se trouvant dans la solution sont des nitrates.Likewise, the aqueous solution can be an acid solution, for example a nitric solution. In this case, most of the salts in the solution are nitrates.
En relation avec ce qui précède, il est possible de maintenir la force ionique de la solution aqueuse constante au cours de la ou des étape (s) de complexation par exemple en ajoutant, si nécessaire, un ou plusieurs sel (s) à la solution aqueuse traitée ; ce sel ajouté peut être par exemple du nitrate de potassium.In relation to the above, it is possible to keep the ionic strength of the aqueous solution constant during the complexing step (s), for example by adding, if necessary, one or more salt (s) to the solution. treated aqueous; this added salt may for example be potassium nitrate.
Ainsi, le procédé de l'invention peut-il être utilisé par exemple pour séparer les lanthanides à partir de solutions aqueuses provenant notamment du retraitement de combustibles nucléaires usés, telles que les solutions de dissolution généralement acides et les effluents aqueux de ces installations qui sont souvent des milieux salins. On peut également utiliser le procédé de l'invention pour séparer les lanthanides des concentrés obtenus par lixiviation des minerais de terres rares et autres. La mise en contact de la solution aqueuse avec ledit ligand est de préférence facilement réalisé selon l'invention en ajoutant simplement ledit ligand sous forme solide à ladite solution aqueuse sans qu'il soit nécessaire comme dans nombre de procédés de l'art antérieur d'utiliser un quelconque diluant organique ou autre.Thus, the process of the invention can be used for example to separate the lanthanides from aqueous solutions originating in particular from the reprocessing of spent nuclear fuels, such as generally acid dissolution solutions and aqueous effluents from these installations which are often saline environments. The process of the invention can also be used to separate the lanthanides from the concentrates obtained by leaching from rare earth ores and the like. The contacting of the aqueous solution with said ligand is preferably easily carried out according to the invention by simply adding said ligand in solid form to said aqueous solution without it being necessary as in many methods of the prior art. use any organic or other thinner.
La mise en contact de la solution aqueuse avec ledit ligand peut également être réalisée en ajoutant une solution dudit ligand à la solution aqueuse.The contacting of the aqueous solution with said ligand can also be carried out by adding a solution of said ligand to the aqueous solution.
Cette solution dudit ligand peut être par exemple également une solution aqueuse dudit ligand à une concentration par exemple de 0,5 à 2 mol/1.This solution of said ligand can for example also be an aqueous solution of said ligand at a concentration for example of 0.5 to 2 mol / l.
Dans tous les cas, la quantité de ligand ajouté est une quantité suffisante pour complexer la totalité du cation de lanthanide à séparer de la solution.In all cases, the amount of ligand added is an amount sufficient to complex all of the lanthanide cation to be separated from the solution.
De préférence, on utilisera une quantité juste suffisante de ligand.Preferably, a just sufficient amount of ligand will be used.
Le procédé selon l'invention repose sur la réaction entre ledit ligand tel que le TATHC et les cations de lanthanide.The method according to the invention is based on the reaction between said ligand such as TATHC and the lanthanide cations.
Cette réaction peut être réalisée selon une première variante sans ajout d'autre réactif, le rendement pour être quantitatif vis-à-vis du lanthanide exige alors l'emploi d'une quantité non stoechiométrique de ligand, qui sert en outre de base annexe.This reaction can be carried out according to a first variant without adding any other reagent, the yield to be quantitative with respect to the lanthanide then requires the use of a non-stoichiometric amount of ligand, which also serves as an annex base.
Le schéma réactionnel dans le cas d'un nitrate de lanthanide est alors le suivant :The reaction scheme in the case of a lanthanide nitrate is then as follows:
3Ln3+9N03 "+4 (TATHC) →[Ln3 (H-3TATHC) ]3+ (N03 " ) 3+2 (H3TATHC) 3++6N03 ' ( 1 ) Les composés H3TATHC3+ et H-3TATHC3~ sont représentés par les formules ( III ) et ( IV) suivantes :3Ln 3+ 9N0 3 " +4 (TATHC) → [Ln 3 (H- 3 TATHC)] 3+ (N0 3 " ) 3 +2 (H 3 TATHC) 3+ + 6N0 3 ' (1) The compounds H 3 TATHC 3+ and H- 3 TATHC 3 ~ are represented by the following formulas (III) and (IV):
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000013_0002
Selon une seconde variante, la part du ligand non utilisée pour former le complexe dans la réaction précédente (1) est en fait remplacée par un ajout d'une solution de base annexe (6 équivalents) choisie de préférence parmi les solutions aqueuses de soude, potasse, ... De cette façon, la totalité du ligand est utilisable pour la complexation et le rendement économique de la réaction est amélioré.According to a second variant, the part of the ligand not used to form the complex in the preceding reaction (1) is in fact replaced by an addition of an additional base solution (6 equivalents) preferably chosen from aqueous sodium hydroxide solutions, potash, ... In this way, the entire ligand can be used for complexing and the economic yield of the reaction is improved.
Dans la réaction (2) suivante on prend la potasse comme exemple de base annexe, et un nitrate de lanthanide comme exemple de sel de lanthanide :In the following reaction (2), potash is taken as an example of an additional base, and a lanthanide nitrate as an example of a lanthanide salt:
3Ln3+9N03 "+2TATHC+60H"→[ (H.3TATHC) 2Ln3]3+ (NO" 3) 3+6N03 ~ (2)3Ln 3+ 9N0 3 " + 2TATHC + 60H " → [(H. 3 TATHC) 2 Ln 3 ] 3+ (NO " 3 ) 3 + 6N0 3 ~ (2)
Les inventeurs ont pu démontrer que, de manière surprenante, la valeur de la constante de formation des complexes de lanthanide trivalent avec les dérivés duThe inventors have been able to demonstrate that, surprisingly, the value of the formation constant of the trivalent lanthanide complexes with the derivatives of
TATHC va croissant et de manière continue du lanthane au lutétium. Ces constantes n'avaient jamais été mesurées dans l'art antérieur, et a fortiori la croissance de ces constantes tout au long de la série des lanthanides n'avait jamais été ni décrite ni soupçonnée. Les différences de grandeur de ces constantes sont telles que du lanthane au lutétium tout élément peut déplacer spécifiquement ou sélectivement un élément de numéro atomique plus faible dans un complexe formé avec ce dernier. En se basant sur les valeurs numériques des rapports des constantes de formation des complexes des cations de lanthanides (voir tableaux I et II plus loin) , on peut considérer, en première approximation, que si la valeur numérique de ce rapport est supérieure ou égale à 10, alors le métal de numéro atomique supérieur déplace totalement le métal de numéro inférieur de son complexe.TATHC is growing continuously from lanthanum to lutetium. These constants had never been measured in the prior art, and a fortiori the growth of these constants throughout the lanthanide series had never been described or suspected. The differences in magnitude of these constants are such that from lanthanum to lutetium any element can specifically or selectively displace an element of lower atomic number in a complex formed with the latter. Based on the numerical values of the ratios of the formation constants of the lanthanide cation complexes (see Tables I and II below), we can consider, as a first approximation, that if the numerical value of this ratio is greater than or equal to 10, then the metal of higher atomic number completely displaces the metal of lower number from its complex.
Il est toutefois à noter que, dans tous les cas, les valeurs de ces rapports ou coefficients de séparation sont nettement supérieures à celles des coefficients de séparation obtenus dans les procédés de l'art antérieur faisant notamment appel à une extraction liquide-liquide.It should however be noted that, in all cases, the values of these separation coefficients or coefficients are much higher than those of the separation coefficients obtained in the processes of the prior art making use in particular of liquid-liquid extraction.
On parle dans ce cas d'un procédé de séparation "spécifique".This is called a "specific" separation process.
En d'autres termes, on forme essentiellement un complexe du ligand, dérivé du TATHC, avec le cation de lanthanide à séparer de numéro atomique le plus élevé parmi les lanthanides se trouvant dans la solution. II n'est alors pas nécessaire de recourir à l'étape de purification facultative du procédé selon l'invention, puisque essentiellement un seul complexe est formé. Par contre, pour des valeurs du rapport des constantes de formation plus faibles, il se forme d'une part majoritairement un complexe dudit ligand avec le cation de lanthanide à séparer, de numéro atomique le plus élevé, mais il se forme aussi au moins un autre complexe dudit ligand avec un autre cation de lanthanide présent dans ladite solution.In other words, a ligand complex, derived from TATHC, is essentially formed with the lanthanide cation to be separated having the highest atomic number among the lanthanides present in the solution. It is therefore not necessary to have recourse to the optional purification step of the process according to the invention, since essentially only one complex is formed. On the other hand, for values of the ratio of the lower formation constants, on the one hand a majority of a complex of said ligand is formed with the lanthanide cation to be separated, with the highest atomic number, but at least one is also formed. another complex of said ligand with another lanthanide cation present in said solution.
A titre d'exemple, et par une valeur du rapport de 2 le déplacement est de l'ordre de 60 à 70%. Dans ce cas, on parle d'un procédé de séparation "sélectif" et non plus "spécifique".By way of example, and by a value of the ratio of 2 the displacement is of the order of 60 to 70%. In this case, we speak of a separation process "selective" and no longer "specific".
Du fait que plusieurs complexes dudit dérivé ont été formés, il faut alors réaliser la purification dudit complexe majoritaire dudit dérivé par l'étape de purification, que comprend alors, obligatoirement, le procédé selon l'invention.Because several complexes of said derivative have been formed, it is then necessary to carry out the purification of said majority complex of said derivative by the purification step, which then necessarily includes the process according to the invention.
Cette étape de purification est décrite plus en détail ci-dessous.This purification step is described in more detail below.
Suite à la mise en contact de la solution aqueuse avec le ligand et à la formation du ou des complexe (s), on réalise la précipitation du ou desdits complexe (s) formé (s) .Following the contacting of the aqueous solution with the ligand and the formation of the complex (s), precipitation is carried out of the said complex (s) formed.
Cette précipitation est généralement effectuée en faisant diminuer la solubilité du complexe ou des complexes formé (s), par exemple en ajoutant un alcool à la solution aqueuse contenant le ou lesdits complexe (s) .This precipitation is generally carried out by decreasing the solubility of the complex or complexes formed, for example by adding an alcohol to the aqueous solution containing the said complex (s).
Du fait que les complexes sont moins solubles dans l'eau que les sels, l'addition d'un alcool à la solution aqueuse a pour effet de faire précipiter le ou les complexes au fond de la solution eau-alcool. Ledit alcool est choisi de préférence parmi les alcools aliphatiques linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 4 atomes de carbone et leurs mélanges, de préférence encore cet alcool est 1 ' isopropanol ou l'éthanol. Le ou les complexes formés sont ensuite séparés de la solution eau-alcool par tout procédé de séparation liquide-solide adéquate, par exemple par filtration, de préférence par filtration sous-vide.Because the complexes are less soluble in water than the salts, the addition of an alcohol to the aqueous solution has the effect of causing the complex (s) to precipitate at the bottom of the water-alcohol solution. Said alcohol is preferably chosen from linear or branched aliphatic alcohols having from 1 to 4 carbon atoms and their mixtures, more preferably this alcohol is isopropanol or ethanol. The complex or complexes formed are then separated from the water-alcohol solution by any suitable liquid-solid separation process, for example by filtration, preferably by vacuum filtration.
Dans le cas où plusieurs complexes ont été formés, le procédé selon l'invention comprend alors une étape de purification dudit complexe majoritaire ; par complexe majoritaire on entend le complexe se trouvant en quantité la plus importante.In the case where several complexes have been formed, the method according to the invention then comprises a step of purification of said majority complex; by majority complex is meant the complex found in the largest amount.
Il s'agit selon l'invention du complexe de lanthanide de numéro atomique le plus élevé parmi les lanthanides qui ont formé des complexes avec le ligand.According to the invention, it is the lanthanide complex with the highest atomic number among the lanthanides which have formed complexes with the ligand.
On a indiqué ci-dessus que cette étape de purification est généralement nécessaire lorsque la valeur numérique du rapport des constantes de formation est relativement faible, il a été déterminé empiriquement que pour une valeur de ce rapport inférieur par exemple à 10, une étape de purification était, la plupart du temps, nécessaire.It was indicated above that this purification step is generally necessary when the numerical value of the ratio of the formation constants is relatively low, it has been empirically determined that for a value of this ratio less than for example 10, a purification step was, most of the time, necessary.
C'est-à-dire que lorsque la valeur numérique du rapport de la constante de formation du complexe du cation de lanthanide à séparer, de numéro atomique le plus élevé et de tout autre complexe de cation de lanthanide de numéro atomique inférieur se trouvant dans la solution est supérieur ou égal à 10, alors le procédé ne comporte pas d'étape de purification.That is, when the numerical value of the ratio of the formation constant of the complex of the lanthanide cation to be separated, of highest atomic number and of any other lanthanide cation complex of lower atomic number found in the solution is greater than or equal to 10, so the process does not include a purification step.
Selon l'invention, cette étape de purification comprend la dissolution desdits complexes formés séparés ; puis la complexation, la précipitation et la séparation desdits complexes de la manière déjà décrite plus haut.According to the invention, this purification step comprises the dissolution of said separate formed complexes; then the complexation, the precipitation and the separation of said complexes in the manner already described above.
Cette dissolution est réalisée par exemple dans 1' eau. La séquence de purification ci-dessus par dissolution, complexation, précipitation et séparation est répétée, par exemple de 2 à 6 fois jusqu'à ce que le précipité ne contienne plus essentiellement que ledit complexe majoritaire dudit dérivé avec ledit cation de lanthanide à séparer.This dissolution is carried out for example in water. The above purification sequence by dissolution, complexation, precipitation and separation is repeated, for example from 2 to 6 times until the precipitate essentially only contains said majority complex of said derivative with said lanthanide cation to be separated.
Il s'agit là d'un processus tout à fait analogue à une cristallisation fractionnée qui est bien connue de 1 ' homme de 1 ' art .This is a process quite analogous to fractional crystallization which is well known to those skilled in the art.
En fonction des valeurs des rapports de constante de formation tels qu'ils ont été définis plus haut, on peut indiquer que généralement, lorsque ledit cation de lanthanide à séparer est choisi parmi les cations de lanthanides de la série allant depuis le lanthane inclus jusqu'au gadolinium inclus, et le ou les autres cations de lanthanides sont choisis parmi le ou les cations de lanthanides de cette même série et de numéro atomique inférieur, alors l'étape de purification peut être omise.Depending on the values of the formation constant ratios as defined above, it can be indicated that generally, when said cation of lanthanide to be separated is chosen from the lanthanide cations of the series going from the lanthanum included up to with gadolinium included, and the other lanthanide cation (s) are chosen from the lanthanide cation (s) of this same series and of lower atomic number, then the purification step can be omitted.
De même généralement, lorsque ledit cation de lanthanide à séparer est choisi parmi les cations de lanthanides de la série allant depuis le terbium inclus jusqu'au lutétium inclus et le ou les autres cations de lanthanide sont choisis parmi le ou les cations de lanthanides de la série allant depuis le lanthane inclus jusqu'au gadolinium inclus, alors l'étape de purification peut être omise. Le procédé comprend enfin une étape de séchage réalisée par exemple à une température de 50 à 80 °C, de préférence sous vide.Likewise generally, when said lanthanide cation to be separated is chosen from the lanthanide cations of the series going from the included terbium to the included lutetium and the other lanthanide cation (s) are chosen from the lanthanide cation (s) of the series going from lanthanum included to gadolinium included, then the purification step can be omitted. The process finally comprises a drying step carried out for example at a temperature of 50 to 80 ° C, preferably under vacuum.
Le complexe obtenu à l'issue du séchage peut être conservé, ou bien il peut subir d'autres traitements, par exemple, il peut être incinéré, ou bien ledit complexe peut être remis en solution aqueuse, et le sel de lanthanide initial ou un autre sel peut être régénéré ou généré à partir de cette solution, par traitement acide avec un acide adéquat par exemple avec de l'acide chlorhydrique ou de l'acide nitrique.The complex obtained after drying can be preserved, or it can undergo other treatments, for example, it can be incinerated, or else said complex can be put back into aqueous solution, and the initial lanthanide salt or a other salt can be regenerated or generated from this solution, by acid treatment with a suitable acid, for example with hydrochloric acid or nitric acid.
On a décrit ci-dessous le procédé de l'invention qui permet à partir d'une solution aqueuse contenant plusieurs lanthanides de séparer le cation de lanthanide ayant le numéro atomique le plus élevé.The process of the invention has been described below which makes it possible, from an aqueous solution containing several lanthanides, to separate the lanthanide cation having the highest atomic number.
Si la solution aqueuse de départ contient n cations de lanthanides différents, il suffira de répéter n-1 fois le procédé selon l'invention pour séparer successivement, individuellement, chacun des cations de lanthanide contenus dans la solution et ce dans l'ordre décroissant des numéros atomiques.If the starting aqueous solution contains n different lanthanide cations, it will suffice to repeat n-1 times the process according to the invention to successively separate, individually, each of the lanthanide cations contained in the solution and this in decreasing order of atomic numbers.
Dans ce qui précède, on peut séparer successivement tous les lanthanides d'une solution contenant jusqu'à 15 lanthanides, c'est-à-dire que n a une valeur de 2 à 15 inclus.In the foregoing, it is possible to successively separate all the lanthanides from a solution containing up to 15 lanthanides, that is to say that n has a value of 2 to 15 inclusive.
C'est là un des effets particulièrement avantageux du procédé selon l'invention que de permettre la séparation, successive, individuelle, de chacun des cations de lanthanide avec une grande sélectivité. De manière avantageuse et afin d'optimiser la séparation par la complexation successive des cations, il est possible de déterminer au départ, c'est-à-dire préalablement à l'étape de mise en contact la composition de la solution par exemple en pourcentage des cations de lanthanide présents.This is one of the particularly advantageous effects of the method according to the invention to allow the separation, successive, individual, of each of the lanthanide cations with high selectivity. Advantageously and in order to optimize the separation by the successive complexation of the cations, it is possible to determine at the start, that is to say prior to the contacting step, the composition of the solution, for example as a percentage of the lanthanide cations present.
Ainsi, on pourra utiliser la quantité juste suffisante de ligand (agent complexant) - déterminée en fonction de la concentration du lanthanide à séparer - et éventuellement de base annexe lors de chaque étape successive de complexation de cation de lanthanide, en sachant que le rapport agent complexant/ion métallique reste toujours de 2/3 dans le cas du schéma réactionnel (2).Thus, it will be possible to use the just sufficient quantity of ligand (complexing agent) - determined as a function of the concentration of lanthanide to be separated - and optionally of additional base during each successive stage of lanthanide cation complexation, knowing that the agent ratio complexing agent / metal ion always remains 2/3 in the case of the reaction scheme (2).
Les moyens de cette détermination relèvent des méthodes de dosages classiques de l'analyse de solutions ioniques aqueuses.The means of this determination fall under conventional assay methods for the analysis of aqueous ionic solutions.
L'invention va maintenant être décrite en référence aux exemples suivants donnés à titre illustratif et non limitatif.The invention will now be described with reference to the following examples given by way of illustration and not limitation.
EXEMPLE 1EXAMPLE 1
Dans cet exemple, on détermine par dosage potentiométrique les valeurs des constantes de formation (complexation) relative à l'équation (3) :In this example, the values of the formation constants (complexation) relative to equation (3) are determined by potentiometric dosing:
3Ln3+9N03 ~+2 (H3TATHC) 3++120H_→[ n3 (H.3TATHC) 2]3+ (N03 _ ) 3+12H20+12N03 " ( 3 )3Ln 3+ 9N0 3 ~ +2 (H 3 TATHC) 3+ + 120H _ → [n 3 (H. 3 TATHC) 2 ] 3+ (N0 3 _ ) 3 + 12H 2 0 + 12N0 3 " (3)
Le mode opératoire du dosage potentiométrique est le suivant :The procedure for potentiometric dosing is as follows:
Les dosages ont été effectués sur un potentiomètre automatique 751 GPD Titrino de chez Metrohm®. Une série de titrations par potentiométrie a été effectuée pour déterminer les constantes de stabilité des complexes de lanthanides trivalents en solution aqueuse . Pour chaque dosage, la force ionique a été maintenue par ajout de KN03 et la température a été régulée par un bain thermostaté à 25°C pendant toute la durée du dosage. Avant et après chaque dosage, l'électrode a été étalonnée avec deux solutions tampons standardisées à pH = 4 et pH = 7.The assays were carried out on an automatic potentiometer 751 GPD Titrino from Metrohm ® . A series of potentiometric titrations was carried out to determine the stability constants of the trivalent lanthanide complexes in aqueous solution. For each assay, the ionic strength was maintained by adding KN0 3 and the temperature was controlled by a bath thermostatically controlled at 25 ° C throughout the duration of the assay. Before and after each assay, the electrode was calibrated with two standardized buffer solutions at pH = 4 and pH = 7.
Les dosages ont été réalisés par 30 ajouts successifs de 0,05 ml d'une solution standardisée de KOH 0,1 N à une solution de (H3TATHC)3+ en présence de Ln(N03)3. Cette solution a préalablement été dégazée et a été maintenue sous atmosphère inerte d'argon pendant tout le dosage.The assays were carried out by 30 successive additions of 0.05 ml of a standardized 0.1 N KOH solution to a solution of (H 3 TATHC) 3+ in the presence of Ln (N0 3 ) 3 . This solution was degassed beforehand and was maintained under an inert argon atmosphere throughout the assay.
Lors du dosage, un temps d'équilibre de 1 heure a été imposé entre chaque ajout de KOH pour des raisons cinétiques. La dérive était alors inférieure à 1 mV.During the assay, an equilibrium time of 1 hour was imposed between each addition of KOH for kinetic reasons. The drift was then less than 1 mV.
Pour chaque dosage, la procédure suivante a été utilisée.For each assay, the following procedure was used.
- 1. Ajout de 10 ml de (H3TATHC)3+ à la concentration de 2.10"3 mol/1 ;- 1. Addition of 10 ml of (H 3 TATHC) 3+ at the concentration of 2.10 "3 mol / 1;
- 2. Ajout de 6 ml de Ln(N03)3 à la concentration de 5.10"3 mmol/1 ;- 2. Add 6 ml of Ln (N0 3 ) 3 to the concentration of 5.10 "3 mmol / 1;
- 3. Ajout de 4 ml d'eau ;- 3. Addition of 4 ml of water;
- 4. Ajout de 200 mg de KN03 (force ionique) ; - 5. Dosage.- 4. Addition of 200 mg of KN0 3 (ionic strength); - 5. Dosage.
Les valeurs des constantes de complexation K relatives à l'équation (3) pour divers sels de lanthanide sont indiquées dans le tableau I où elles sont exprimées en -log K. TABLEAU IThe values of the complexing constants K relating to equation (3) for various lanthanide salts are indicated in Table I where they are expressed in -log K. TABLE I
Valeurs des constantes de complexation relatives à l'équation (2)Values of the complexing constants relative to equation (2)
A partir de ces constantes de complexation (formation) on a pu calculé les valeurs des rapports des constantes de complexation (formation) entre les divers métaux de la série des lanthanides.From these complexation (formation) constants, it was possible to calculate the values of the ratios of the complexation (formation) constants between the various metals of the lanthanide series.
Ces valeurs sont regroupées dans le tableau II suivant dans la partie située à gauche, et en basThese values are grouped in the following table II in the part on the left, and at the bottom
(grise) ; elles représentent les valeurs des rapports de constante de complexation entre le métal de la ligne et celui de la colonne. Comme on l'a déjà indiqué plus haut, les différences de grandeurs des constantes sont telles que du lanthane au lutétium tout élément peut déplacer spécifiquement ou sélectivement un élément de numéro atomique plus faible dans un complexe formé avec ce dernier, cela est indiqué dans le tableau II dans la partie située à droite, et en haut (blanche) avec sp pour "complexation spécifique" et si pour "complexation sélective" . (grey) ; they represent the values of the complexation constant ratios between the metal of the row and that of the column. As already indicated above, the differences in size of the constants are such that from lanthanum to lutetium any element can specifically or selectively move an element with a lower atomic number in a complex formed with it, this is indicated in the Table II in the part on the right, and at the top (white) with sp for "specific complexation" and if for "selective complexation".
TABLEAU II
Figure imgf000023_0001
EXEMPLE 2
TABLE II
Figure imgf000023_0001
EXAMPLE 2
Cet exemple illustre la synthèse d'un complexe selon le schéma réactionnel (1) . A une solution de TATHC (177 mg, 1 mmol) dans l'eau (4 ml) est ajouté du nitrate d ' europium hexahydraté (347,6 mg, 0,75 mmol) en solution dans l'eau (1 ml). La solution résultante est nommée Al.This example illustrates the synthesis of a complex according to the reaction scheme (1). To a solution of TATHC (177 mg, 1 mmol) in water (4 ml) is added europium nitrate hexahydrate (347.6 mg, 0.75 mmol) in solution in water (1 ml). The resulting solution is named Al.
On réalise le spectre de RMN H de la solution Al dans D20 (0,25 mmol de complexe +0,50 mmol de (H3TATHC)3+ qui est le TATHC protoné.The H NMR spectrum of the solution Al in D 2 0 is produced (0.25 mmol of complex +0.50 mmol of (H 3 TATHC) 3+ which is the protonated TATHC.
Le spectre montre les signaux du ligand protoné à δpp = 3,59 et 4,35. Ils correspondent aux protons des groupes CHOH et CHNH3 +. A 5 ppm se trouvent rassemblés les protons des sites échangeables (protons des OH etThe spectrum shows the signals of the protonated ligand at δpp = 3.59 and 4.35. They correspond to the protons of the CHOH and CHNH 3 + groups . At 5 ppm are gathered the protons of the exchangeable sites (protons of OH and
NH3 +) confondus avec le signal de H20.NH 3 + ) confused with the signal of H 2 0.
Enfin, lorsque le ligand est complexé, les signaux des protons du cycle subissent un fort déplacement paramagnetique vers les champs forts et se retrouvent à δppm = -14,35 et -21,80. Dans la solution Al sont donc présentes deux espèces distinctes.Finally, when the ligand is complexed, the signals of the protons of the cycle undergo a strong paramagnetic displacement towards the strong fields and are found at δpp m = -14.35 and -21.80. In solution A1, therefore, two distinct species are present.
EXEMPLE 3EXAMPLE 3
Cet exemple illustre la synthèse d'un complexe selon le schéma réactionnel (2) .This example illustrates the synthesis of a complex according to the reaction scheme (2).
A une solution de TATHC (177 mg, 1 mmol) dans l'eau (5 ml) et ajouté du nitrate d' europium hexahydraté (695,3 mg, 1,50 mmol) en solution dans l'eau (2 ml). Après quelques minutes une solution de potasse IN (3 ml) est ajoutée sous agitation. La solution résultante est nommée A2. On réalise le spectre de RMN 1H de la solution A2 dans D20 (0,50 mmol de complexe).To a solution of TATHC (177 mg, 1 mmol) in water (5 ml) and added europium nitrate hexahydrate (695.3 mg, 1.50 mmol) in solution in water (2 ml). After a few minutes an IN potash solution (3 ml) is added with stirring. The resulting solution is named A2. The 1 H NMR spectrum of the solution A2 in D 2 0 (0.50 mmol of complex) is produced.
Par rapport à la solution Al, on voit que les signaux du ligand protoné (H3TATHC)3+ ont pratiquement disparus à δppm = 3,59 et 4,35, car le ligand a été consommé par l'ion métallique.Compared to solution A1, it can be seen that the signals of the protonated ligand (H 3 TATHC) 3+ have practically disappeared at δ ppm = 3.59 and 4.35, because the ligand has been consumed by the metal ion.
On note la quasi seule présence des signaux du ligand complexé à δppm = -14,35 et -21,30. Bien sûr le signal des protons échangeables subsiste confondu avec le signal de H20 à 5 ppm.We note the almost only presence of the signals of the ligand complexed at δ ppm = -14.35 and -21.30. Of course the signal of the exchangeable protons remains confused with the signal of H 2 0 at 5 ppm.
EXEMPLE 4EXAMPLE 4
Cet exemple illustre le déplacement du néodyme par 1' europium observé par RMN 1H. a) De manière analogue à l'exemple 3, on réalise la synthèse du complexe [Nd3 (H.3TATHC) 2]3+, 3N03 ", par addition à 1 équivalent de TATHC, de 1,5 équivalents de Nd(N03)3, 6H20 et de 3 équivalents de KOH. Le spectre de RMN XH montre qu'avec cet ion métallique le déplacement paramagnetique des signaux du ligand complexé se fait vers les champs faibles à δpPm = 19,30 et 21,80. On a laissé une petite part de ligand non complexé à δppm = 3,59 et 4,35 comme référence (pratiquement 2,9 équivalents de KOH). b) On ajoute à la solution précédente obtenue dans le paragraphe a), 1,5 équivalents de Eu(N03)3, 6H20.This example illustrates the displacement of neodymium by the europium observed by 1 H NMR. A) In a manner analogous to example 3, the synthesis of the complex [Nd 3 (H. 3 TATHC) 2 ] 3+ , 3N0 3 is carried out. ", by addition to 1 equivalent of TATHC, 1.5 equivalents of Nd (N0 3) 3 .6H 2 0 and 3 equivalents of KOH. the NMR spectrum X H shows that with the paramagnetic metal ion displacement of signals of the complexed ligand is made towards weak fields at δp Pm = 19.30 and 21.80. A small part of the uncomplexed ligand is left at δ ppm = 3.59 and 4.35 as a reference (practically 2.9 equivalents of KOH) b) To the preceding solution obtained in paragraph a), 1.5 equivalents of Eu (NO 3 ) 3 , 6H 2 0 are added.
Le spectre de RNN 1H démontre que le néodyme est déplacé par l' europium dans le complexe. En effet, l' europium ayant pris la place du néodyme dans le complexe, on observe la disparition des signaux du complexe du néodyme à δppm = 19,30 et 21,80, et l'apparition exclusive des signaux du complexe d'europium à δppm = -14,35 et -21,80, ce qui prouve que le néodyme est intégralement libéré dans le milieu sous forme de sel minéral libre (forme nitrate) .The spectrum of RNN 1 H shows that neodymium is displaced by europium in the complex. Indeed, the europium having taken the place of neodymium in the complex, we observe the disappearance of the signals of the neodymium complex at δ ppm = 19.30 and 21.80, and the exclusive appearance of the signals of the europium complex at δ ppm = -14.35 and -21.80, which proves that the neodymium is completely released in the medium in the form of free mineral salt (nitrate form).
EXEMPLE 5EXAMPLE 5
Cet exemple illustre la séparation spécifique de l'ytterbium, par le procédé de l'invention, à partir d'une solution aqueuse contenant des cations lanthane, néodyme et ytterbium.This example illustrates the specific separation of ytterbium, by the method of the invention, from an aqueous solution containing lanthanum, neodymium and ytterbium cations.
A une solution de LaCl3, 6H20 (112 mg, 0,33 mmol), NdCl3, 6H20 (114 mg, 0,33 mmol) et YbCl3, 6H20 (122 mg, 0,33 mmol) dans l'eau (1 ml) est ajoutée une solution de TATHC (38 mg, 0,22 mmol) dans l'eau (1 ml).To a solution of LaCl 3 , 6H 2 0 (112 mg, 0.33 mmol), NdCl 3 , 6H 2 0 (114 mg, 0.33 mmol) and YbCl 3 , 6H 2 0 (122 mg, 0.33 mmol ) in water (1 ml) is added a solution of TATHC (38 mg, 0.22 mmol) in water (1 ml).
La solution est agitée pendant 5 minutes. 0,65 ml d'une solution de soude IN (0,66 mmol) est alors ajouté goutte à goutte sous agitation. De 1 ' isopropanol (5 ml) est ensuite ajouté et la suspension est agitée pendant 5 minutes.The solution is stirred for 5 minutes. 0.65 ml of an IN sodium hydroxide solution (0.66 mmol) is then added dropwise with stirring. Isopropanol (5 ml) is then added and the suspension is stirred for 5 minutes.
Le précipité est enfin filtré et séché sous vide.The precipitate is finally filtered and dried under vacuum.
On isole le complexe d' ytterbium sous forme d'une poudre blanche (115 mg, 95%) .The ytterbium complex is isolated in the form of a white powder (115 mg, 95%).
[Yb3(H-3TATHC)2(6H20)]Cl3 : XH RMN (200 MHz) : -46 ppm (3H, s), -42,5 ppm (3H, s). [Yb 3 (H- 3 TATHC) 2 (6H 2 0)] Cl 3 : X H NMR (200 MHz): -46 ppm (3H, s), -42.5 ppm (3H, s).

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de séparation d'un cation de lanthanide trivalent, à partir d'une solution aqueuse, contenant, outre, ledit cation de lanthanide à séparer, qui présente le numéro atomique le plus élevé parmi les lanthanides, un ou plusieurs autre (s) cation (s) de lanthanides, dans lequel on réalise la succession d'étapes suivantes : - mise en contact de ladite solution aqueuse avec une quantité suffisante d'un ligand, qui est un dérivé du tout-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6- trihydroxycyclohexane (TATHC) , pour complexer la totalité du cation de lanthanide à séparer de la solution, et former d'une part, essentiellement ou majoritairement, un complexe dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer, de numéro atomique le plus élevé, et éventuellement d'autre part, au moins un autre complexe dudit ligand avec un autre cation de lanthanide présent dans ladite solution ;1. Process for the separation of a trivalent lanthanide cation, from an aqueous solution, containing, in addition, said lanthanide cation to be separated, which has the highest atomic number among the lanthanides, one or more other (s) ) cation (s) of lanthanides, in which the following sequence of steps is carried out: - bringing said aqueous solution into contact with a sufficient quantity of a ligand, which is a derivative of all-cis-1, 3, 5 -triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane (TATHC), to complex all of the lanthanide cation to be separated from the solution, and form on the one hand, essentially or mainly, a complex of said ligand with said lanthanide cation to be separated , of highest atomic number, and optionally on the other hand, at least one other complex of said ligand with another lanthanide cation present in said solution;
- précipitation du ou desdits complexe (s) formé (s), à partir de ladite solution aqueuse ;- Precipitation of said complex (s) formed from said aqueous solution;
- séparation du ou desdits complexe (s) formé (s) de ladite solution aqueuse ;- Separation of said complex (s) formed from said aqueous solution;
- éventuellement, dans le cas où plusieurs complexes dudit ligand ont été formés, purification dudit complexe majoritaire dudit ligand par redissolution desdits complexes formés séparés, puis complexation, précipitation et séparation, ladite séquence de purification étant répétée jusqu'à ce que le précipité formé ne contienne plus essentiellement que ledit complexe majoritaire dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer ; séchage dudit complexe dudit ligand avec ledit cation de lanthanide à séparer.optionally, in the case where several complexes of said ligand have been formed, purification of said majority complex of said ligand by redissolution of said separate formed complexes, then complexation, precipitation and separation, said purification sequence being repeated until the precipitate formed does not contains more essentially that said majority complex of said ligand with said lanthanide cation to be separated; drying said complex of said ligand with said lanthanide cation to be separated.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit dérivé du tout-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6- trihydroxycyclohexane est choisi parmi les composés de formule (I)2. Method according to claim 1, in which said derivative of all-cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane is chosen from the compounds of formula (I)
Figure imgf000028_0001
Figure imgf000028_0001
/ \/ \
R2 RiR2 Ri
dans laquelle chacun parmi Ri et R2 est choisi parmi l'hydrogène et les groupes alkyle de 1 à 4 atomes de carbone.wherein each of Ri and R 2 is selected from hydrogen and alkyl groups of 1 to 4 carbon atoms.
3. Procédé selon la revendication 2 dans lequel, dans la formule (I), les groupes3. Method according to claim 2 wherein, in formula (I), the groups
Figure imgf000028_0002
sont identiques et sont choisis parmi les groupes dialkylamino et monoalkylamino, les groupes alkyle ayant de 1 à 4 atomes de carbone, tels que méthyle éthyle, n-propyle, et i-propyle.
Figure imgf000028_0002
are identical and are chosen from dialkylamino and monoalkylamino groups, alkyl groups having from 1 to 4 carbon atoms, such as methyl ethyl, n-propyl, and i-propyl.
4. Procédé selon la revendication 2, dans lequel dans la formule (I) tous les substituants du cycle cyclohexanique sont en position cis.4. The method of claim 2, wherein in formula (I) all the substituents of the cyclohexane ring are in the cis position.
5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel ledit ligand est le tout cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6- trihydroxycyclohexane .5. The method of claim 4, wherein said ligand is the whole cis-1, 3, 5-triamino-2, 4, 6-trihydroxycyclohexane.
6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lesdits cations de lanthanide se trouvent sous la forme de sels, hydratés ou non, avec un anion.6. The method of claim 1, wherein said lanthanide cations are in the form of salts, hydrated or not, with an anion.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel ledit anion est choisi parmi les anions chlorure, nitrate, perchlorate et trifluorométhane sulfonate.7. The method of claim 6, wherein said anion is chosen from chloride, nitrate, perchlorate and trifluoromethane sulfonate anions.
8. Procédé selon la revendication 6, dans lequel outre lesdits sels de lanthanides, la solution aqueuse contient un ou plusieurs autres sels.8. The method of claim 6, wherein in addition to said lanthanide salts, the aqueous solution contains one or more other salts.
9. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la force ionique de la solution aqueuse est maintenue constante au cours de la ou des étape (s) de complexation.9. The method of claim 1, wherein the ionic strength of the aqueous solution is kept constant during the step (s) of complexation.
10. Procédure selon la revendication 1, dans lequel la mise en contact de la solution aqueuse avec ledit ligand est réalisée en ajoutant le ligand sous forme solide à ladite solution aqueuse.10. The procedure of claim 1, wherein contacting the aqueous solution with said ligand is produced by adding the ligand in solid form to said aqueous solution.
11. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la mise en contact de la solution aqueuse avec ledit ligand est réalisée en ajoutant une solution dudit ligand à la solution aqueuse.11. The method of claim 1 wherein the contacting of the aqueous solution with said ligand is carried out by adding a solution of said ligand to the aqueous solution.
12. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on ajoute en outre une solution de base annexe à la solution aqueuse.12. The method of claim 1, wherein a base solution is added additionally to the aqueous solution.
13. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la précipitation du ou desdits complexe (s) formé (s), à partir de ladite solution aqueuse est réalisée en ajoutant un alcool à la solution aqueuse contenant le ou lesdits complexe (s).13. The method of claim 1, wherein the precipitation of said complex (s) formed from said aqueous solution is carried out by adding an alcohol to the aqueous solution containing the said complex (s).
14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ledit alcool est choisi parmi les alcools aliphatiques linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 4 atomes de carbone.14. The method of claim 13, wherein said alcohol is chosen from linear or branched aliphatic alcohols having from 1 to 4 carbon atoms.
15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la valeur numérique du rapport de la constante de formation du complexe du cation de lanthanide à séparer, de numéro atomique le plus élevé, et de la constante de formation de tout autre complexe de cation de lanthanide de numéro atomique inférieur se trouvant dans la solution, est égal ou supérieur à 10, moyennant quoi le procédé ne comporte pas d'étape de purification. 15. The method of claim 1, wherein the numerical value of the ratio of the formation constant of the complex of the lanthanide cation to be separated, of highest atomic number, and the formation constant of any other lanthanide cation complex with a lower atomic number in the solution, is equal to or greater than 10, whereby the process does not include a purification step.
16. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit cation de lanthanide à séparer est choisi parmi les lanthanides de la série allant depuis le lanthane inclus jusqu'au gadolinium inclus, et le ou les autre (s) cation (s) de lanthanide est (sont) choisi (s) parmi les lanthanides de cette même série et de numéro atomique inférieur moyennant quoi le procédé ne comporte pas d'étape de purification.16. The method of claim 1, wherein said lanthanide cation to be separated is chosen from the lanthanides of the series ranging from lanthanum included to gadolinium included, and the other lanthanide cation (s) is (are) chosen from the lanthanides of this same series and of lower atomic number whereby the process does not include a purification step.
17. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit cation de lanthanide à séparer est choisi parmi les lanthanides de la série allant depuis le terbium inclus jusqu'au lutétium inclus et le ou les autre (s) cation (s) de lanthanides est (sont) choisi (s) parmi les lanthanides de la série allant depuis le lanthane inclus jusqu'au gadolinium inclus moyennant quoi le procédé ne comporte pas d'étape de purification.17. The method of claim 1, wherein said lanthanide cation to be separated is chosen from the lanthanides of the series ranging from the included terbium to the included lutetium and the other lanthanide cation (s) is ( are) chosen from the lanthanides of the series ranging from lanthanum included to gadolinium included, whereby the process does not include a purification step.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans lequel à l'issue du séchage, le complexe obtenu est remis en solution aqueuse, et le sel de lanthanide initial ou un autre sel est régénéré ou généré à partir de cette solution par traitement acide.18. Method according to any one of claims 1 to 17, in which at the end of the drying, the complex obtained is redissolved in aqueous solution, and the initial lanthanide salt or another salt is regenerated or generated from this. solution by acid treatment.
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel la solution aqueuse de départ contient n cations lanthanides différents et l'on répète n-1 fois le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 pour séparer successivement, individuellement, chacun des cations de lanthanide contenus dans la solution dans l'ordre décroissant des numéros atomiques. 19. Process according to any one of Claims 1 to 18, in which the starting aqueous solution contains n different lanthanide cations and the process according to any of Claims 1 to 18 is repeated n-1 times to successively separate , individually, each of the lanthanide cations contained in the solution in descending order of the atomic numbers.
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel n a une valeur de 2 à 15 inclus.20. The method of claim 19, wherein n has a value of 2 to 15 inclusive.
21. Procédé selon la revendication 19, dans lequel préalablement à l'étape de mise en contact, on détermine la composition de la solution aqueuse en chacun des cations de lanthanides présents, moyennant quoi on utilise lors de chaque étape successive de complexation la quantité suffisante de ligand déterminée en fonction de la concentration du lanthanide à séparer. 21. The method of claim 19, wherein prior to the contacting step, the composition of the aqueous solution in each of the lanthanide cations present is determined, whereby the sufficient amount is used in each successive step of complexing. of ligand determined as a function of the concentration of the lanthanide to be separated.
PCT/FR1999/001386 1998-06-12 1999-06-11 Method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing WO1999065824A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9807436A FR2779711B1 (en) 1998-06-12 1998-06-12 PROCESS FOR SEPARATING TRIVALENT LANTHANIDE CATIONS BY SELECTIVE COMPLEXATION
FR98/07436 1998-06-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999065824A1 true WO1999065824A1 (en) 1999-12-23

Family

ID=9527325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1999/001386 WO1999065824A1 (en) 1998-06-12 1999-06-11 Method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2779711B1 (en)
WO (1) WO1999065824A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0004226A1 (en) * 1978-03-10 1979-09-19 Rhone-Poulenc Industries Process for separating elements in the group consisting of the lanthanides and yttrium
EP0190676A1 (en) * 1985-02-02 1986-08-13 Laboratorien Hausmann AG Cis-1,3,5-triamino 2,4,6-cyclohexanetriol derivatives, their use, process for their preparation and pharmaceutical preparations containing them
US4656012A (en) * 1982-10-29 1987-04-07 Ceca S.A. Process for the recovery of uranium from phosphoric acid solutions
EP0485256A1 (en) * 1990-11-07 1992-05-13 Rhone-Poulenc Chimie Process for the separation of the rare earths

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0004226A1 (en) * 1978-03-10 1979-09-19 Rhone-Poulenc Industries Process for separating elements in the group consisting of the lanthanides and yttrium
US4656012A (en) * 1982-10-29 1987-04-07 Ceca S.A. Process for the recovery of uranium from phosphoric acid solutions
EP0190676A1 (en) * 1985-02-02 1986-08-13 Laboratorien Hausmann AG Cis-1,3,5-triamino 2,4,6-cyclohexanetriol derivatives, their use, process for their preparation and pharmaceutical preparations containing them
EP0485256A1 (en) * 1990-11-07 1992-05-13 Rhone-Poulenc Chimie Process for the separation of the rare earths

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. HEGETSCHWEILER: "Polyalcohols and polyamoniapolyalcohols as selective receptors for metal ions.", BOL SOC CHIL QUIM, vol. 42, 1997, pages 257 - 279, XP002092339 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2779711B1 (en) 2000-07-07
FR2779711A1 (en) 1999-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Figura et al. Use of Chelex resin for determination of labile trace metal fractions in aqueous ligand media and comparison of the method with anodic stripping voltammetry
CA1233025A (en) Separation of rare earths by means of liquid-liquid extraction
EP0559537B1 (en) Process for the separation of elements from aqueous solutions coming from the reprocessing of nuclear fuel
JPS61272328A (en) Composition for extracting metal valuables
EP2459760A1 (en) Increase in the separation factor between americium and curium and/or between lanthanides in a liquid-liquid extraction process
Sürücü et al. Selective separation of cobalt and nickel by supported liquid membranes
WO2017017193A1 (en) Novel dissymmetric n,n-dialkylamides, the snythesis thereof and uses of same
FR2954354A1 (en) PROCESS FOR PURIFYING URANIUM FROM A NATURAL URANIUM CONCENTRATE
EP1183400B1 (en) Method for separating in an aqueous medium lanthanides and/or actinides by combined complexing-nanofiltration, and novel complexing agents therefor
EP0459854A1 (en) Use of thio-ether ligands for the isolation of palladium from aqueous solutions, particularly from nitric solutions of the irradiated nuclear fuel elements dissolution
EP0014629B1 (en) Process for the recovery of ruthenium present in an aqueous nitric solution and application of this process to a nitric solution obtained by dissolution of irradiated nuclear fuel elements
FR2748951A1 (en) PROCESS FOR THE SELECTIVE SEPARATION OF ACTINIDES (III) AND LANTHANIDES (III)
WO1999065824A1 (en) Method for separating trivalent lanthanide cations by selective complexing
Gherrou et al. Removal of gold as Au (Tu) 2+ complex with a supported liquid membrane containing macrocyclic polyethers ligands as carriers
EP0527685B1 (en) Process for the separation of the actinides from lanthanides by selective extraction of the actinides in an organic solvent comprising a propane diamide
Donnet et al. Development of the SESAME process
EP1349639A1 (en) Method of separating isotopes
EP1344228A2 (en) Method for dissolving solids formed in a nuclear installation
WO1999001591A1 (en) Method for separating technetium from a nitric solution
FR3070692B1 (en) PROCESS FOR SEPARATING PALLADIUM FROM OTHER METALLIC ELEMENTS PRESENT IN A NITRIC AQUEOUS PHASE USING AS SPECIFIC MALONAMIDES AS EXTRACTANTS
WO2017001494A1 (en) Method for separating iron from an organic phase containing uranium and method for extracting uranium from an aqueous solution of mineral acid containing uranium and iron
EP0266272B1 (en) Process for the recovery of acid organo-phosphorous compounds and/or organo-phosphorous ions from an aqueous solution, and its use in treating aqueous effluents
WO2012104246A1 (en) Process for separating at least one platinoid element from an acidic aqueous solution comprising, besides this platinoid element, one or more other chemical elements
JP3348808B2 (en) Separation and recovery of platinum group elements in solution
Shilov et al. Speciation, stability, and reactions of Np (III–VII) in aqueous solutions

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase