Zeitschrift für Küstenzonenmanagement

Abstrakt

Auf dem Weg zu einer umweltfreundlicheren Flüssig-Flüssig-Extraktion durch Hydrotope und Synergismus zwischen Amphiphilen

Thomas Zemb, Daniel Meyer, Damien Bourgeois und Stephane Pellet-Rostaing

Die Hydrometallurgie beruht in hohem Maße auf der Flüssig-Flüssig-Extraktion. Die Flüssig-Flüssig-Extraktion ist ein kolloidaler und grenzflächenbezogener Prozess, der durch chemische Potentialunterschiede von in verschiedenen Flüssigkeiten dispergierten Kationen angetrieben wird. Die aktuelle Methodik im Labor-, Pilot- oder Anlagenmaßstab besteht aus systematischen Versuchsplänen zur Auswahl der besten Bedingungen. So allgegenwärtige Phänomene wie die Synergie zwischen Extraktionsmitteln haben keine Erklärung, ebenso wenig wie die Verwendung von Solvotropen1 oder Hydrotropen zur Steigerung der Ausbeute und Verringerung der Bildung einer dritten Phase.
Der „ieanics“-Ansatz geht über die klassische Modellierung durch supramolekulare Chemie und eine Reihe paralleler Transferreaktionen hinaus, die als Dekomplexierungs-Rekomplexierungsreaktionen modelliert werden, und berücksichtigt nur chemische Potentialunterschiede zwischen organisierten Flüssigkeiten (wie das Elektronenpotential in dotierten Halbleitern). Die Lösungsmittelphase enthält schwache Aggregate komplexierender Moleküle, die Eigenschaften mit wasserarmen umgekehrten Mizellen teilen 2. Das chemische Potenzial umfasst die Mischentropie in ungeordneten Flüssigkeiten 3. Dieser Ansatz basiert auf der Identifizierung der extrahierenden dynamischen Aggregate durch Röntgen- und Neutronenstreuung (sowie der genauen Messung der freien Übertragungsenergie4. Die relative Rolle der Entropie gegenüber der Solvatation wurde für Hydrotrope erst 2016 verstanden. 5
Die Gestaltung umweltfreundlicherer wissensbasierter Prozesse stützt sich stark auf diesen ieanischen Ansatz, der messbare Größen anstelle von Gleichgewichtskonstanten zwischen „Komplexen“ und „Speziation“ verwendet.
Es werden mehrere Beispiele für Prozesse gegeben, bei denen prädiktive Modellierung eine Minimierung der Abwässer ermöglicht:
Optimierung des Molverhältnisses zwischen solvatisierenden und ionenaustauschenden Extraktionsmolekülen: Entropie verbessert nur die Selektivität
Edelmetallrückgewinnung aus Abfällen unter Verwendung von Diamid unter Verwendung fortschrittlicher molekularer Topologie mit passender Affinität.
Untersuchung der Existenz von Uranyltrisulfaten in der AMEX-Prozess in Gegenwart von Modifikatoren 6
sowie neue Möglichkeiten durch die Verwendung von Hydrotropen in einer Formulierung, bei der kleine dynamische, ultraflexible Mikroemulsionen gebildet werden.