Brevet FR2138461A1 — publié le 19730105

La présente invention,due aux travaux de Monsieur Dcminique uTc de la Société Potasse et Engrais Chimiques et de iadale Marie Louise ROLIAND et Monsieur Francis VAN KOTE du Commissariat à l'Energie Atomique, a pour objet un dispositif d'analyse chromatographique, plus particulièrement congru pour pouvoir traiter des solutions contenant des éléments nocifs tels que les solutions de produits de fission radioactifs, et pour pouvoir assurer d'une manière automatisée, les différentes opérations successives de l'analyse cbromatograpbîque. Ces opérations comprennent d'une manière générale, la fixation d'une solution à analyser sur l'échangeur d'ions d'une colonne chromatogra- phique, puis son élution, éventuellement par des éluants différents utilisés successivement, et la collecte de l'élut par fractions successives contenant respectivement des éléments différents provenant de la solution à analyser. Avant le dosage final, les fractions d'éluat recueillies séparément, doivent généralement subir une purification qui s'effectue sur un volume réduit par évaporation préalable. Grâce au dispositif selon l'invention, cette évaporation peut être couplée avec l'élution. L'invention propose, en effet, un dispositif d'analyse chromatographique, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une colonne remplie d' échangeur d'ions, des moyens d'introduction dans ladite colonne d'un échantillon de solution à analyser, puis d'un éluant capable d'éluer successivement des éléments différents fixés dans ladite colonne à partir de la solution, des vases de réception de lléluat à la sortie de la colonne, portés par un plateau rotatif permettant d'amener successivement chacun des vases sous la colonne pour recueillir lléluat par fractions successives contenant respectivement chacun desdits éléments, dans des vases différents, des moyens de chauffage desdits vases au moins lorsqu'ils sont en position sous la colonne et une hotte d'aspiration des vapeurs s'échappant desdits vases du fait chauffage. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte des moyens automatiques pour envoyer comme éluant dans la colonne, successivement différentes solutions capables d'éluer respectivement des éléments différents contenus dans la solution à analyser. De plus, il est avantageux de combiner dans le même dispositif, plusieurs colonnes chromatographiques analogues, en utilisant un même plateau rotatif pour porter les vases de réception d'éluat associés respectivement aux différentes colonnes. On décrit ci-après un mode de réalisation particulier du dispositif selon l'invention, choisi à titre d'exemple non limitatif et illustré par la figure unique jointe. Dans le cas particulier considéré, le dispositif selon l'invention comprend quatre colonnes chromatographiques identiques portant les références 1, 2, 3 et 4 Ces différentes colonnes sont chacune reliées, par l'intermédiaire de conduites munies de vannes à commande automatique, d'une part à une pompe 6 assurant l'alimentation en solution à analyser, et d'autre part, à une pompe 7 assurant l'alimentation en éluant. La pompe 6 est une pompe péristaltique multivoies, qui permet d'injecter simultanément dans les quatre colonnes, respectivement quatre échantillons de solution à analyser, préalablement introduits dans un pot d'alimentation 8, à quatre compartiments. Elle peut également être utilisée pour adresser à ces colonnes, une solution de rinçage en provenance d'un réservoir 9. La pompe 7 permet de son côté, d'envoyer respectivement dans les quatre colonnes, quatre volumes identiques d'un meme éluaiit préalablement reçu dans le pot de répartition 10. Ce pot de répartition peut en fait être alimenté successivement, et d'une manière automatique, à partir de plusieurs réservoirs 11 contenant des solutions d'élution de compositions différentes, adaptées aux différents éléments contenus dans la solution à analyser que l'on désire séparer. Sous l'ensemble des quatre colonnes chromatographiques, se trouve un plateau rotatif 12 portant des vases 13 pour la récupération de l'effluent des colonnes. Ces vases sont répartis sur deux cercles différents autour de l'axe de rotation du plateau et au cours de la rotation de ce dernier, ils sont amenés successivement sous les colonnes, ces dernières étant réparties en deux couples symétriques, de sorte que chacune voit défiler sous elle, la moitié des vases répartis sur une même demi-circonférence du plateau 1. Des plaques chauffantes symétriques 14 et 15, sont disposées sous les vases qui se trouvent en position pour recevoir l'effluent des colonnes. Ils assurent ainsi une évaporation partielle de l'effluent au moment même de sa récuperation dans le vase correspondant. Deux hottes symétriques 16 et 17, associées à un ventilateur non représenté, permettent l'aspiration des vapeurs ainsi dégagées. Un programmateur non représenté, permet d'effectuer une rotation pas à pas du plateau rotatif, de telle manière que les vases, amenés successivement sous les colonnes, reçoivent des fractions successives d'éluat correspondant aux différentes solutions éluantes successivement admises dans les colonnes. Le dispositif selon la réalisation décrite ci-dessus est avantageusement utilisé pour l analyse de solutions de produits de fission. A titre d'exemple, l'analyse s'effectue dans les conditions suivantes - Diamètre des colonnes ≈t cm - Hauteur d'échangeur dans chaque colonne : 10 cm - Température . SOOC - Débit t 60 ml/h - Echantillons analysés : solution de produits de fission dans HC1 6N - Solution de rinçage : HC1 5N, 5 volumes de colonne - Elution de Te par 5 volumes de colonne d'une solution HC1 0,03N, HF 0,05N - Elution de Cd et Pd par 4 volumes de colonne d'une solution NH4OH 4U - Elution de Mo par 4 volumes de colonne d'une solution NH4-C0 CH 6M - Elution de Ru par 3 volumes de colonne d'une solution NaOH 2M NaO C1 5%. L'introduction de quatre échantillons à analyser dans les quatre compartiments du pot d'alimentation 8,. s'effectue manuellement. Les différentes opérations se déroulent ensuite d'une manière entièrement automatique. Dans une première étape, les échantillons de 40 ml de solution active, sont envoyés par la pompe 6 aux différentes colonnes pour fixation sur l échangeur d'ions. L'effluent chlorhydrique s-écoule dans les vases 13 ou il s'évapore simultanément, du fait du chauffage assuré par les plaques 14 et 15. L'etape suivante consiste en un rinçage au moyen d'une solution d'acide chlorhydrique 6 N prélevée du réservoir 9. Cette solution de rinçage entraine les éléments non fixés par l'échangeur, soit essentiellement les alcalins, les alcalinc-terreux et les terres rares. Viennent ensuite quatre étapes successives d'élution par les quatre solutions d'éluant différentes. Le volume de chaque solution d'éluant est commandé par le programmateur qui agit sur le temps d'ouverture de vannes à commande automatique, prévues sur les conduites de liaison des différents réservoirs Il avec le pot de répartition 10. A la fin de chaque étape d élution, le plateau rotatif tourne d'un cran pour amener un nouveau vase de réception de i éluat sous chaque colonne. Chaque fraction d' éluat ainsi recueillie séparément, contient un des éléments à analyser. Ltévaporation continue, assuree par les plaques chauffantes, permet de réduire les volumes des différentes fractions finalement recueillies à 5 ml environ. REVENDICATIONS t.- Dispositif d'analyse chromatographique, caractérisé en ce qu' il comporte au moins une colonne remplie échangeur d'ions, des moyens d'introduction dans ladite colonne d:un échantillon de solution à analyser, puis d'un Quant capable d'éluer successivement des éléments différents fixés dans ladite colonne à partir de la solution, des vases de réception de l'éluat à la sortie de la colonne, portés par un plateau rotatif permettant d'amener successivement chacun des vases sous la colonne pour recueillir ltéluat par fractions successives contenant respectivement chacun desdits éléments, dans des vases différents, des moyens de chauffage desdits vases au moins lorsqu'ils sont en position sous la colonne et une hotte d'aspiration des vapeurs s'échappant desdits vases du fait du chauffage. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte des moyens automatiques pour envoyer commue éluant dans la colonne, successivement différentes solutions capables douer respectivement des éléments différents contenus dans la solution à analyser. 3.- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs colonnes chromatographiques analogues, le même plateau rotatif portant les vases de réception d'éluat associ srespectivement aux différentes colonnes.