First online X‐ray fluorescence characterization of liquid‐liquid extraction in microfluidics

Autor: Jean Duhamet, Thomas Zemb, Jean-Christophe P. Gabriel, Johannes Theisen, Asmae El Maangar, Varun Rai, Fabien Olivier, Ange Maurice
Přispěvatelé: Nanyang Technological University [Singapour], Université Grenoble Alpes (UGA), Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM), Université de Montpellier (UM), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences et technologies pour une Economie Circulaire des énergies bas carbone (ISEC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Département de recherche sur les procédés pour la mine et le recyclage du combustible (DMRC), European Project: 320915,EC:FP7:ERC,ERC-2012-ADG_20120216,REE-CYCLE(2013), Nanyang Technological University (NTU), Nanyang Technological University, Energy Research Institute at NTU (ERIAN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), CEA- Saclay (CEA), Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Energy Research Institute @ NTU (ERI@N), SCARCE Laboratory
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Nano Select
Nano Select, 2022, 3 (2), pp.425-436. ⟨10.1002/nano.202100133⟩
Nano Select, Wiley, 2021, ⟨10.1002/nano.202100133⟩
Nano Select, Wiley, 2021, 3 (2), pp.425-436. ⟨10.1002/nano.202100133⟩
Nano Select, Vol 3, Iss 2, Pp 425-436 (2022)
ISSN: 2688-4011
Popis: Liquid-liquid extraction is a complex chemical purification process, which is associated with many thermodynamic and kinetic values. This makes its application in the recycling industry difficult, as it deals with waste streams that have highly variable compositions. In this regard, modelling an extraction process using microfluidics proves to be a useful approach to allow rapid adaptation to such composition changes, if development can be shown to be more accurate, faster, and safer than the classical batch approach with separate analysis. Here, the first automated microfluidic tool integrated with online X-ray fluorescence (XRF) is reported to study liquid-liquid extraction processes by enabling metal concentration quantification. The measurement is automated and performed for both aqueous and organic phases to improve accuracy. Overall, this fully automated approach shows that: (i) Thermodynamic and kinetic values associated with these processes can rapidly and efficiently be obtained simultaneously (in less than 13 hours with a resulting liquid use of less than 20 mL). (ii) Numerical simulations are consistent with the experimental data and provide rare insights regarding the respective contributions to the overall kinetic of the extraction system. Ministry of National Development (MND) Ministry of the Environment and Water Resources National Environmental Agency (NEA) National Research Foundation (NRF) Published version J.C.G., O.F., A.M., V.R. acknowledge financial support from SCARCE project, which is supported by the National Research Foundation, Prime Minister’s Office, Singapore, the Ministry of National Development, Singapore, and National Environment Agency, Ministry of the Environment and Water Resource, Singapore under the Closing the Waste Loop R&D Initiative as part of the Urban Solutions & Sustainability–Integration Fund (Award No.USS-IF-2018-4). J.D., J.C.G., A.E.M., J.T, T.Z acknowledge funding from the European Research Council under the European Union’s 7th Framework Program (FP/2007-2013)/ERC Grant Agreement N◦[320915] “REE-CYCLE”: Rare Earth Element reCYCling with Low harmful Emissions.
Databáze: OpenAIRE
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