Échangeur d'ions

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Les échangeurs d'ions sont des macromolécules insolubles (résine) comportant des groupements ionisables ayant la propriété d'échanger de façon réversible, certains de leurs ions, au contact d'autres ions provenant d'une solution.

Système d'échangeur d'ions
Résine échangeuse d'ions
Colonne utilisée pour la purification de protéines par échanges d'ions

Principe[modifier | modifier le code]

Le principe des systèmes échangeurs d'ions consiste à échanger le cation central d'un complexe pour en former un autre, dont la stabilité dépend des conditions opératoires (concentration, numéro atomique de l'élément).

Les résines échangeuses d'ions, comme la zéolithe, sont souvent synthétiques ; Un polymère est modifié de telle façon que des groupes ioniques soient présents sur ses chaînes. Si la résine est échangeuse de cations, le polymère attire les ions positifs par la présence de groupes chargés négativement.

Il existe également des procédés électrolytiques d'échange d'ions mettant en œuvre des membranes semi-perméables.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Les échangeurs d'ions sont utilisés :

  • d'une façon générale pour modifier la concentration et la composition ionique d'une solution, et notamment :
  • pour l'adoucissement et la déminéralisation de l'eau,
  • pour traiter des eaux industrielles chargées en métaux lourds avant leur rejet,
  • pour la séparation chimique à des fins analytiques,
  • pour la séparation d'éléments radioactifs (via des résines à squelette polystyrénique et des résines anionique DUOLITE A 101-OH- et/ou cationique DUOLITE C 20-H+, avec une difficulté qui et que le traitement en fait un déchet radioactif devant lui-même être traité. Pour dégrader ces résines devenues radioactives afin de détruire leur « matrice organique » pour concentrer la radioactivité afin de l'ensuite confiner[1]). Des tests ont porté sur divers procédés d' oxydation par voie humide (en conditions supercritiques : 380-435°C, 22-29 MPa, ou en conditions sous-critiques : 280-330°C, 10-15 MPa[1]) ; ces tests ont montré que la température a dans ces cas plus d'effet sur les rendements de dégradation que la pression partielle d'oxygène et que dans tous les cas la dégradation passe d'abord par une phase de solubilisation du polymère (« avec formation et début de dégradation des intermédiaires réactionnels » puis par une phase de dégradation de ces intermédiaires aboutissant à des composants tesls que acide acétique, acide benzoïque, acétophénone et benzaldéhyde)[1], à un rythme qui reste lent[1], ce qui limite les rendements d'OVH de ce type de polymères[1].

L'utilisation d'échangeurs d'ions est à la base d'une méthode chromatographique, mise au point pour des ions métalliques par Franck Arold Spedding (1940), chimiste américain né en 1902. Il utilisa cette méthode pour purifier les terres rares et séparer des isotopes. Il obtint l'isotope 15 de l'azote (15N) et permit la découverte du prométhium.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b, c, d et e Dubois, M. A. (1994). Dégradation des résines échangeuses d'ions par Oxydation par Voie Humide en conditions sous-critiques et supercritiques (Doctoral dissertation) (résumé Inist-CNRS)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]