Influence of marangoni effect on liquid-liquid extraction of copper(II) by sodium bis(2-ethyl hexyl) phosphate

¹ ISMRA-Université de Caen, LIRA 480 CNRS, 6, bd du Maréchal-Juin, 14050 Caen Cedex, France.
² Laboratoire de chimie analytique, URA 437 CNRS, ESPCI, 10, rue Vauquelin, 75005 Paris, France.

Abstract

The influence of spontaneous convection movements on the liquid-liquid extraction of copper(II) by sodium bis(2-ethylhexyl)phosphate (SEHP) is investigated by a kinetic study. Tire origin of the movements is related to a Marangoni effect which is caused by the surfactant properties of SEHP used as an extractant : a concentration gradient of SEHP occurs spontaneously at the interface when the two phases are put into contact and creates an interfacial tension gradient which promotes an interfacial movement. By a viscous dragging effect, this convection causes a stirring of the two phases of which efficiency is equivalent to that of two external stirrers running in opposite directions at 60 rpm. In these conditions adsorption of SEHP ion and the formation of an intermediate 1:1 complex at the interface are the rate controlling steps. However, a model taking into account a mixed regime seems to be more realistic for explaining the experimental observations than a pure kinetic model.

Résumé

L'influence de mouvements de convection spontanée sur l'extraction liquide du cuivre par le bis(2-ethylhexyl)phosphate de sodium (SEHP) a été suivie par une étude cinétique. L'origine de ces mouvements est liée à l'effet Marangoni qui est du aux propriétés tensioactives de SEHP utilisé comme extractant: un gradient de concentration de SEHP apparaît à l'interface lors du contact des deux phases et crée un gradient de tension interfaciale qui provoque un mouvement hydrodynamique interfacial. Par entrainement visqueux cette convection entraîne une agitation des deux phases dont l'efficacité est équivalente à celle de deux agitateurs tournant en sens inverse à 60 t/mn. On montre, que dans ces conditions, l'adsorption de SEHP et la formation d'un complexe intermédiaire 1:1 sont les étapes déterminantes de l'extraction, cependant qu'un modèle tenant compte d'un régime mixte semble plus adapté qu'un modèle purement cinétique pour interpréter les observations expérimentales.