[PDF] MÉMOIRE DE MASTER I.5.Principales méthodes

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Université Mohamed Khider Biskra

Faculté des Sciences et de la Technologie

Département de Chimie industrielle

Sciences et technologie

Génie des procédés

Génie chimique

Réf. : Entrez la référence du document

Présenté et soutenu par :

Le : samedi 6 juillet 2019

Jury :

M. Pr Président

M. MCB Examinateur

M. MCA Encadreur

Année universitaire : 2018 - 2019

MÉMOIRE DE MASTER

Table de matière

Table de matière :

Dédicace i

Remerciement ii

Listes des figures iii

Liste des tableaux iv

Introduction générale 1

I- Extraction liquide-liquide. 3

I.1.introduction. 3

I.2.Définition. 3

I.2.1.Extraction: 3

I.2.2.solvant. 4

I.2.3.Extractant. 4

I.2.4.Diluant. 5

I.3.Principe physico-chimique. 5

I.4.1.Coefficient de partage ou de distribution. 6

I.4.2.Sélectivité. 6

I.1.5.1. Extraction simple. 7

I.5.2.Extractions multiples. 7

I.5.2.1.Extraction à contacts multiples. 8

I.5.3.Extraction à contre-courants. 8

Table de matière

I.6. Critères de Choix du solvant. 9

I.7.Critères de choix du diluant. 9

I.9.1. Avantage. 11

I.9.2.Inconvénient et solution. 12

I.10.Diagramme ternaire. 12

II-1-Introduction 14

II.2. Solutions électrolytes. 14

II.2.1.Définition. 14

II.2.2.propriétés des électrolytes. 14

II.2.2.1. force ionique. 14

II.2.2.3.coefficient osmotique. 15

II.2.2.4.Molalité. 16

II.3.1.Définition. 16

II.4.2. Théorie électrostatique. 16

II.4.3 .Théorie de pression interne. 17

II.4.4. Théorie van der Waals. 18

Table de matière

II.7. Solvatation dans les solutions aqueuses des sels. 20

III.1 Produits chimiques utilisés. 22

III.1.1.Eau. 22

III.1.2.solvant (butanone). 23

III.1.2.1.Formule, Proprieties et Structure. 23

III.1.2.2.Propriétés physiques. 24

III.1.1.3.Propriétés chimiques. 25

III.1.1.4.Utilisation. 26

III.1.3. chlorure de magnésium MgCl2. 26

III.1.3.Avantages du chlorure de magnésium 26

III.2. Mode opératoire 27

III.2.2.Construction des droites de conjugaison. 30 27 III.3. Equilibre liquide-liquide du système Eau-MEK-Sel. 31 28

III.3.1. Distribution de sel. 30

liquide-liquide du système binaire Eau+butanone. 31

Setschenow.

Conclusion

Référence

Résumé

33
35

Table de matière

i

Dédicace

Je dédie ce modeste travail à :

Tendresse, pour ces conseils et son soutient indéfectible. ses conseils. Mes - A mes chéré grands parents, mes oncles et tantes, mes cousines.

A mes amies et mes collègues

Amira ii

Remerciements:

Je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères force pour mener ce travail. Je tiens à remercier tout particulièrement monsieur, Dr.AbdelKrim bienveillance, ses conseils pertinents et son suivi. Je remercie également les membres de jury,Pr. Hasseine Abdelmalek et Dr. Laiadi Djemoui qui ont accepté de lire ce modeste travail et de Mes remerciements vont aussi à tous mes enseignants du département de chimie industrielle Med Khider Biskra, qui ont participé à ma formation, et Je tiens à remercier aussi et à témoigner toute ma reconnaissance aux travail.

Liste des figures :

iii

Liste des figures :

Figure I-1 : Extraction liquide-liquide.

-3 : Courbe de partage. -4: Extraction simple. -5: Extraction à contacts multiples. -7 : Système ternaire : diagramme triangulaire -8 : Diagramme ternaire. -II-2 : Représentation schématique de la théorie deThéorie électrostatique -II-3 : Représentation schématique de la théorie de la pression interne -II-4 : Représentation schématique de la théorie de Van Der Waals. structure de méthyle éthyle cétone (Butanone).

Chlorure de magnésium MgCl2.

courbe d'étalonnage, Eau- butanone a 298.15 et 303.15K. Distribution de sel entre les deux phases, organique et aqueuse pour le système binaire, Eau +MEK à 25°C et 30°C. Système binaire, Eau +MEK à 25°C et 30°C.

Corrélation de Setschenow.

Liste des tableaux.

iv

Liste des tableaux :

Tableau I.1: -Liquide.

Tableau III.1. Caractéristiques des produits utilisés.

Tableau III.2.

Tableau III.3.Présenté les Propriétés physiques. Tableau III.4 : Données d'équilibre pour le système ; Eau/MEK/MgCl2 à T=25°C et 30°C. Tableau III.5 : Facteur de corrélation(R²) et coefficient de Setschenow (kS1) pour le système ternaire {Eau(1) +MEK(2) +MgCl2(3)} à T= 298.15 et 303.15K.

Introduction

générale :

Introduction générale:

Page 1

générale :

liquide, suivi de leur décantation puis de leur séparation afin de déterminer leurs

compositions respectives. Comme pour la distillation, des données faibles concernant sépare en deux phases liquide, la distribution de chaque constituant reflète les techniques séparatives les plus courantes, qui constitue une méthode de choix qui aqueuses. Elle repose sur la différence de solubilité du soluté entre deux phases non organique un comportement physique convenable [2]. Les solutions électrolytes (sels) sont rencontrées dans de nombreuses applications industrielles, et la détermination de leurs propriétés thermodynamiques est souvent modèles thermodynamiques précis prenant en compte des interactions très spécifiques entre les différentes espèces chimiques [3].

niveau moléculaire où les ions présents dans la solution sont généralement hydratés,

organiques. Par conséquent ces derniers sont encouragées à migrer hors du milieu aqueux, donnant ce qui connu comme étant le phénomène de "salting- (hydratation) peuvent être détruites, créant une certaine disponibilité de molécules phénomène de "salting-in» [4].

Introduction générale:

Page 2

Le travail présenté dans ce mémoire comporte donc deux aspects : expérimental et théorique. Ce mémoire sera organisé de la manière suivante:

Une introduction générale qui donne une idée sur l'importance et l'intérêt du

chapitre I. Nous présentons dans le deuxième chapitre une généralité sur les solutions Le troisième et dernier chapitre présente les résultats expérimentaux de que leurs discussions. Finalement le travail est abouti par une conclusion générale.

Chapitre I :

Généralité sur

O·H[WUDFWLRQ

liquide-liquide.

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 3

Extraction liquide-liquide.

I.1.introduction.

Définition.

I.2.1.Extraction.

L'extraction liquide-liquide est une opération qui permet la séparation d'un ou plusieurs constituants par l'utilisation de leur distribution inégale dans deux liquides pratiquement non-miscibles [6]. dont elle est difficilement séparable à un autre dont elle sera isolable. la phase aqueuse est dite "raffinat » et la phase organique " extrait » [8].

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 4

Extraction liquide-liquide.

I.2.2.Solvant.

métallique soluble dans la phase organique. Il présente des propriétés physico-

chimiques lui permettant de former une phase organique continue, non miscible à la phase aqueuse [8]. phase aqueuse un composé organométallique soluble dans la phase organique. Les ‡5HODWLYHPHQWSDVFKHU aqueuse, ‡6HFDUDFWpULVHSDUXQHJUDQGHVROXELOLWpGDQVOHVGLOXDQWV aliphatiques et aromatiques. Ce produit inflammable, non volatil et non toxique, est dissous ou dilué dans un Hydrocarbure de haute inertie chimique. Ses propriétés physiques sont favorables à

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 5

I.2.4. Diluant.

un grand avantage de former une phase organique continue non miscible avec une les solvants et surtout pour stabiliser les propriétés physico-chimiques de la phase essentielles:

Echange de cations: extractant acide.

Solvatation: extractant neutre.

Chélation: agent chélatant.

Toutefois une cinquième catégorie existe, mais elle est peu utilisée dite " extraction par substitution » [8].

Principe physico-chimique.

Généralement on met en contact intime la solution d'alimentation, contenant les

constituants à séparer (solutés) avec un autre solvant appelé solvant qui extrait

préférentiellement un ou plusieurs des solutés. Le solvant qui contient alors le ou les solutés est désigné sous le terme : d'extrait, la solution d'alimentation ayant perdu la majeure partie de ces mêmes constituants est appelé raffinat [6].

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 6

I.4.1.Coefficient de partage ou de distribution.

Le coefficient de distribution ou de partage " D » représente le rapport entre la soluté dans le raffinat en équilibre (I.1) Où: (C)org :La concentration du soluté dans la phase organique. (C)aqu :La concentration du soluté dans la phase aqueuse [10].

3.Courbe de partage.

.4.2.Sélectivité. rapport à la concentration en soluté dans le raffinat après élimination du solvant. Ou plus simplement la sélectivité est le rapport des coefficients de partage du soluté et de diluant. (I.2)

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 7

DCDA, donc !1 (I.3) DCDA, donc 1 (I.4)

La sélectivité varie avec les facteurs dont dépendent DC et DA à savoir la température

et les titres en soluté [10]. suivante: (I.5) L'efficacité E met en évidence le rapport des phases organique et aqueuse. Quand les volumes des deux phases sont égaux Vaqu = Vorg [11]. (I.6)

I.5.1. Extraction simple.

Elle consiste à extraire en une seule opération un maximum de soluté S par le solvant B. La phase correspondant au solvant B qui a dissout une partie du soluté S est appelée couche extraite ou extrait. La phase correspondant au solvant A, appauvrie en substance S est appelée couche raffinée ou raffiné [17]. .4.Extraction simple.

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 8

rendement suffisant pour considérer que QA finale est négligeable par rapport à QB finale [17].

I.5.2.1.Extraction à contacts multiples.

successifs, il se forme le raffinat final Rn [15].

Figure. I.5.Extraction à contacts multiples.

xtraction à contre-courants. successifs circulent alors à contre-courants de façon à ce que finalement au contact avec le raffinat le plus pauvre, RnR. raffinat Ri et un extrait Ei qui sont supposés en équilibre. Ri-1et Ei se correspondent par la courbe opératoire [15].

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 9

.6. Critères de Choix du solvant. Le choix du solvant obéit à trois critères et nécessite la connaissance d'un paramètre physique caractéristique de ce solvant. Etat physique du solvant : Le solvant doit être liquide à la température et à la pression où l'on réalise l'extraction. Miscibilité du solvant : Le solvant doit être non miscible à la phase qui contient initialement le composé à extraire. Solubilité : Le composé à extraire doit être très soluble dans le solvant. C'est-à dire, beaucoup plus soluble dans le solvant que dans le milieu où il se trouve initialement (milieu aqueux en général). Densité du solvant : il est nécessaire de connaître ce paramètre car c'est lui qui détermine si la phase organique, contenant le composé à extraire, se trouve au dessus ou en dessous de la phase aqueuse (à éliminer) dans l'ampoule à décanter [12].

Critères de choix du diluant.

Les diluants jouent un rôle important au niveau du transfert du soluté entre les diluants : Diluants inertes (diluants) ; Diluants actifs (modificateurs). ¾ Les diluants inertes sont utilisés pour modifier les propriétés physiques

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 10

Les composés souvent utilisés sont des alcanes à longue chaîne carbonée comme le : n-dodécane, n-heptane, n-hexane ou des composés cycliques comme le : xylène, comme le : kérosène, benzène, paraffines à longue chaîne limitent la capacité du la réaction extractant-soluté. ¾ Les diluants actifs les plus souvent utilisés sont des composés organiques polaires, donneurs et accepteurs de protons comme les alcools à longue chaîne, les cétones, les esters et les composés organophosphorés. Dans la formation des complexes acide-extractant, les diluants actifs donnent des interactions chimiques plus fortes que les diluants inertes et ils participent à la formation de liaison hydrogène. Les principales qualités requises pour un diluant sont les suivantes : Une solubilité dans la phase aqueuse la plus faible possible. Un point éclair élevé (supérieur à 60°C) et une faible tension de vapeur Une faible viscosité, inférieure à 6 mPa.s. Une parfaite stabilité chimique et une absence de toxicité.

120kg/m3 [16].

améliorations portant sur la récupération et la purification de molécules chimiques ou de biomolécules [8].

Chapitre I : Extraction liquide-liquide.

Page 11

Industrie Pétrochimi

que

Chimique Alimentaire et

Pharmaceutique

Métallurgie

Nucléaire Environnement

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