Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes

1. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Gérard COTE UMR ENSCP & CNRS n°7575 Paris, France (cote@ext.jussieu.fr)

2. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Diversité des systèmes - eau / diluant organique - systèmes aqueux / aqueux ; systèmes à point de trouble - sels fondus ; liquides ioniques basse température - fluides supercritiques - etc. Complexité des systèmes - multitude d’équilibres - organisation des phases

3. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Evolution des besoins Nouvelles données pour des systèmes conceptuellement connus (formation de complexes, précipités, redox, etc.) Nouveaux concepts pour de nouvelles réalités Nouvelles données pour de nouveaux concepts

4. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) SYSTEME LIQUIDE-LIQUIDE CLASSIQUE K [HL] K(25°C) = 0,13 (eau/n-hexane); 39,6 (eau/n-octanol), etc. Pour un diluant donné, la connaissance de K et de pKa suffit à modéliser le système, même si la température et la force ionique sont des paramètres à prendre en compte.

5. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes EXTRACTION PAR POINT DE TROUBLE (CPE) • The cloud point phenomenon • When a micellar solution of a nonionic or zwitterionic surfactant is • heated above a given temperature, it splits into two liquid phases : • - an almost micelle-free dilute solution of the nonionic surfactant • - a surfactant-rich phase

6. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

7. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) Pour une phase riche en surfactant donnée, le système se comporte comme un système diphasé simple : K(Ph) ≈ 35. Mais …. K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

8. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes EXTRACTION PAR POINT DE TROUBLE (CPE) • Many parameters influence the properties of the surfactant-rich phase (SRP) : • - The nature of the surfactant (CP temperature, SRP structure, • etc.) • - The presence of electrolyte (salting-out and salting-in effects) • - The presence of solutes (CP temperature) • - The overheating (T : VSRP ; Dsolute ; R%  constant) • - etc.

9. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) Le volume de la phase riche en surfactant varie beaucoup avec la surchauffe … Sa teneur en eau également. K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

10. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) D passe par un maximum lorsque T augmente K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

11. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) c = constant 2 =solute hydrogen-bond acidity 2 = solute hydrogen-bond basicity 2 = solute dipolarity/polarizability R2 = solute excess molar refraction Vx = McGowan characteristic volume (hydrophobicity) K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

12. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341

13. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction des phénols (dépollution) K. Materna, I. Milosz, I. Miesac, G. Cote, J. Szymanowski, Environ. Sci. & Technol., 2001, 35, 2341 Pour modéliser l’extraction des phénols (d’un soluté en général) dans un système à point de trouble, il ne suffit pas de connaître K et pKa, car les caractéristiques de la phase riche en surfactant varient beaucoup avec les conditions expérimentales (notamment selon la surchauffe)

14. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction de l’eau et de l’acide nitrique par le TBP Exemples : HNO3.TBP; HNO3.H2O.2TBP

15. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction de l’eau et de l’acide nitrique par le TBP Approche de Sergievskii-Dannus : degré moyen de solubilisation L’eau est dissoute en phase organique selon deux mécanismes : - la formation de solvates : - le phénomène de solubilisation

16. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction de l’eau et de l’acide nitrique par le TBP Une extension du concept précédent L’acide nitrique peut aussi être dissout en phase organique selon deux mécanismes : - la formation de solvates : - un phénomène de solubilisation F. MEZE, Thèse de doctorat, Université Paris VI, 06/02/04

17. Diversité des données à acquérir pour modéliser les systèmes complexes Exemple de l’extraction de l’eau et de l’acide nitrique par le TBP Les données suivantes permettent une bonne modélisation des courbes expérimentales : Constantes d’extraction Paramètres de solubilisation

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