Actinides and lanthanides extraction by ionic liquids

Cette thèse s'inscrit dans la perspective du renouveau de l'énergie nucléaire et du développement de procédés plus respectueux de l'environnement. Ceci passe notamment par le remplacement des solvants organiques volatils (COV) actuels, tel le dodécane utilisé dans le procédé PUREX, par des solvants plus verts . C est pourquoi un intérêt grandissant est porté aux liquides ioniques (LI) qui sont non-volatils, non inflammables et présentent une bonne tenue à la radiolyse. Ce travail possède ainsi un double objectif pratique et théorique : explorer de nouvelles voies de retraitement des déchets nucléaires et comprendre la chimie à l'oeuvre dans les LI. La présentation de cette étude se structure en six parties : dans les deux premiers chapitres sont présentées respectivement certaines propriétés physico-chimiques des LI et la bibliographie des LI en tant que phase d'extraction. Le chapitre suivant est consacré aux techniques expérimentales. Le quatrième chapitre rassemble les résultats expérimentaux sur trois des systèmes étudiés dans le cadre de cette thèse : TBP/UO22+/LI C4mimTF2N, C10mimTf2N et Me3BuNTf2N. Une cinquième partie expose les diverses tentatives de modélisation du mécanisme d'extraction du système UO22+/TBP/C4mimTf2N. Enfin dans un dernier chapitre, la capacité d'extraction de divers LI fonctionnalisés (TSIL) synthétisés au laboratoire, principalement vis-à-vis de U(VI) mais également de Am(III) et de Eu(III) a été étudiée. A travers cette thèse, la chimie dans les LI montre sa grande complexité de par l'observation d'espèces chimiques pas ou peu connues dans d'autres solvants. Cette étude expose également la faisabilité du remplacement des COV par des LI.Two of the main questions of this century are the increasing demand of energy and a best respect of the environment. To respond to the first one the development of the nuclear energy is considered by many countries. In this framework, the replacement of the classical volatile solvents, like dodecane used in the PUREX process, by "greener" ones must be the next step. Ionic liquids (IL) appear, through their properties (non volatility, non flammability, good radiation resistance) to be good candidates for the replacement. A great interest is then shown to this new class of solvents. This work leads to a practical and theoretical double objective: to explore some new ways for the retreatment of nuclear wastes and to understand the chemistry in ionic liquids. The presentation of this study comprises six parts: some principal properties of ionic liquids are exposed in the first chapter. Then the results of their utilisation as extraction phases are detailed in a second part. The next chapter is devoted to the experimental methods and techniques used in this study. The experimental results about three extraction systems: UO22+/TBP/IL C4mimTf2N, C10mimTf2N and Me3BuNTf2N constitute the fourth part. The mechanism of the first system in C4mimTf2N was attempted to be modelled in a fifth chapter. Finally in a last part the extraction capacities toward uranium, americium and europium of four functionalised ionic liquids were investigated. Through this thesis we show the complexity of the chemistry in ionic liquids. Indeed some new species have been observed and in many cases the mechanism of the extraction implies at least two extracted complexes. Moreover the feasibility of the replacement of classical organic solvents by ionic liquids has been proved