Brevet FR3050827A1 — publié le 20171103

PROCEDE DE CAPTURE ET/OU DE DETECTION D'UN ELEMENT CHIMIQUE ET INSTALLATION POUR LA MISE EN OEUVRE DU PROCEDE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine des procédés de capture et/ou de détection d'éléments chimiques présents dans un échantillon donné. Ce procédé trouve un intérêt particulier dans la pré-purification, le raffinage ou encore la séparation des métaux dits « stratégiques », tels que notamment les terres rares qui sont issues de minerais ou de déchets technologiques. L'invention concerne, en outre, une installation mettant en oeuvre ledit procédé. ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE Aujourd'hui, les métaux tels que les terres rares ou encore les actinides font l'objet d'une demande croissante de la part des industriels. En effet, ils sont largement utilisés pour de nombreuses applications technologiques, notamment de pointe, telles que les batteries ou encore les aimants. Ainsi, le développement de procédés de recyclage de ces métaux apparaît comme un enjeu important. A la connaissance du Demandeur, deux classes de procédés continus de capture et séparation des métaux stratégiques ont été développées au cours de ces dernières années. 25 La première concerne un procédé biphasique d'extraction liquide-liquide. Ce procédé repose sur la technologie d'extraction liquide-liquide entre une phase aqueuse et une coupe pétrolière au moyen d'un tensioactif de synthèse. Ce procédé présente, toutefois, de nombreux inconvénients que sont : 30 - son faible rendement ; son coût relativement important ; son caractère énergivore ; et au demeurant son fort impact environnemental. 35 La seconde concerne un procédé qui repose sur la technologie de chromatographie d'affinité. Un support solide est greffé chimiquement par une molécule sélectrice et le support solide est déterminé selon la nature des métaux à séparer. Les métaux sont adsorbés sélectivement sur le support solide en fonction de la nature de leur greffage. La 3050827 2 séparation est réalisée par hydrolyse à l'aide d'une solution fortement saline, acide ou basique. Ce procédé bien qu'efficace est très coûteux et nécessite la mise en oeuvre d'effluents agressifs. 5 Le document WO 2014/188115 décrit un procédé adapté pour la détection, la capture et/ou le relargage sélectif d'éléments chimiques choisis parmi les métaux pauvres, les alcalins, les alcalino-terreux, les actinides et les terres rares. Ce procédé met en oeuvre un assemblage moléculaire formé d'au moins une amine, et au moins un aldéhyde et/ou une imine et/ou du CO2, ou un adduit formé par la mise en contact d'une amine et de 10 CO2, et au moins un de ces éléments chimiques. A l'issue de ce procédé, on récupère un précipité à partir duquel le métal peut être récupéré. Bien que ce procédé présente des avantages indéniables du point de vue économique, il reste souhaitable de l'optimiser pour pouvoir le mettre en oeuvre à l'échelle industrielle. 15 RESUME DE L'INVENTION Le problème que se propose de résoudre l'invention est donc de mettre au point un procédé industriel de capture et/ou détection de métaux dits stratégiques, types terres rares et actinides, à partir d'un échantillon. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un procédé dans lequel les réactifs organiques et les métaux précités sont mis en contact dans des conditions particulières générant un écoulement segmenté qui permet une capture en continu des métaux, et l'étape ultérieure éventuelle de relargage est également optimisée. Un tel procédé présente une productivité plus élevée et éventuellement une meilleure sélectivité que le procédé discontinu précité, permettant ainsi son utilisation à l'échelle industrielle. 30 L'invention concerne ainsi un procédé de capture et/ou détection d'au moins un élément chimique dans un échantillon, comprenant les étapes suivantes : a) on prépare une phase liquide L comprenant au moins : - une amine; - un échantillon comprenant au moins un élément chimique choisi dans le groupe 35 comprenant les métaux pauvres, les alcalino-terreux, les actinides, les terres rares, les métaux de transition, et leur combinaison; - éventuellement un solvant; b) on met en contact la phase liquide L avec une phase gazeuse G comprenant 20 3050827 3 avantageusement du CO2, dans des conditions entraînant la formation d'un écoulement segmenté, de sorte à former une troisième phase concentrant ledit élément chimique, dite « phase concentrée », en suspension dans une solution-mère ; c) on sépare la phase concentrée de la solution-mère. 5 L'invention a également pour objet l'utilisation du procédé ci-dessus pour séparer des éléments chimiques différents ou pour détecter la présence ou non d'éléments chimiques au sein d'un échantillon. 10 Elle a encore pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, comprenant : - une unité de stockage d'une phase liquide L comprenant au moins : - une amine ; - un échantillon comprenant au moins un élément chimique choisi parmi 15 les métaux pauvres, les alcalino-terreux, les actinides, les terres rares, les métaux de transition, et leur combinaison ; - éventuellement un solvant ; - une unité de stockage d'une phase gazeuse G comprenant avantageusement du CO2, 20 - une unité de réaction alimentée par deux entrées, respectivement une entrée de phase liquide L depuis l'unité de stockage de phase liquide L, et une entrée de phase gazeuse G depuis l'unité de stockage de phase gazeuse G, l'unité de réaction comprenant un micro-mélangeur, constitué d'une chambre de micro-mélange et de segmentation, connecté à une conduite tubulaire en sortie du 25 micro-mélangeur, - un moyen d'alimentation en continu en phase liquide L de l'unité de réaction, - un moyen d'alimentation en continu en phase gazeuse G de l'unité de réaction, - un moyen de séparation connecté à la sortie de la conduite tubulaire. DESCRIPTION DETAILLEE Le procédé selon l'invention comprend une étape de capture en continu d'un élément chimique, qui se caractérise par la formation d'un écoulement segmenté. L'écoulement segmenté ou écoulement de TAYLOR est bien connu et décrit précisément dans les documents Taylor, G. Journal Of Fluid Mechanics Volume: 10 Issue: 2 (1961-01-01) p. 161-165.) ou encore Kreutzer, M. T., Kapteijn, F., Moulijn, J. A., Heiszwolf, J.J., Chem. Eng. Sci., 60, 5895-5916, 2005. Son application à la 3050827 4 production d'un solide est par ailleurs décrit dans le brevet US-6,458,335. Il s'agit d'un type particulier d'écoulement piston, dans lequel au moins deux phases fluides non miscibles sont mises en contact dans des conditions permettant de générer 5 un écoulement constitué de segments constitués du mélange de réactifs contenus dans la première phase fluide, généralement un liquide, séparés les uns des autres par des segments constitués des autres phases fluides, notamment gazeuses. Ces différents segments occupent la quasi-intégralité de la section droite de la conduite dans laquelle ils s'écoulent et s'enchaînent de façon régulière, comme illustré sur la Figure I annexée 10 qui montre respectivement un écoulement biphasique et un écoulement triphasique. Un tel écoulement segmenté peut notamment permettre la production de poudre en continu. Dans le cas particulier de la présente invention, deux phases fluides non miscibles sont mises en contact et la seconde phase fluide, qui est gazeuse, a la 15 particularité de réagir avec les réactifs présents dans la première phase fluide, qui est liquide, pour former la poudre attendue. Le procédé selon l'invention met ainsi en oeuvre trois phases non miscibles : une phase liquide L et une phase gazeuse G destinées à former une phase concentrée solide. 20 Plus précisément, la phase liquide L comprend au moins: - une amine ; - un élément chimique à séparer quelle que soit la forme sous laquelle il est introduit ; - éventuellement un solvant. 25 Une amine selon l'invention est un composé comprenant au moins une, de préférence une ou deux fonctions amine primaire ou secondaire, et éventuellement au moins une fonction amine tertiaire. L'amine selon l'invention peut être de formule générale R2-NHR3, dans laquelle R2 est choisi parmi les groupes alkyles, alcényles, alcynyles, 30 cycloalkyles, cycloalcényles, cycloalcynyles et les groupes aromatiques, dont la chaîne hydrocarbonée est éventuellement interrompue par au moins un hétéroatome choisi parmi N, O et S, et éventuellement substituée par au moins un substituant, lequel substituant ne comprend de préférence pas d'aldéhyde ; R3 est choisi parmi un atome 3050827 5 d'hydrogène, les groupes alkyles, alcényles, alcynyles, cycloalkyles, cycloalcényles, cycloalcynyles et les groupes aromatiques, dont la chaîne hydrocarbonée est éventuellement interrompue par au moins un hétéroatome choisi parmi N, O et S, et éventuellement substituée par au moins un substituant. De préférence, les substituants 5 ne comprennent indépendamment pas d'aldéhyde. Avantageusement, l'amine comprend au moins deux fonctions amines, de préférence au moins trois, au moins quatre ou au moins cinq fonctions amines. En particulier, l'amine est telle que R3 est un atome d'hydrogène et R2 est un groupe alkyle dont la chaîne 10 hydrocarbonée est interrompue par au moins un atome d'azote. De préférence, une amine selon l'invention est choisie parmi les composés suivants : NH2 /--\ HN\__/ NH '."........'.N1-12 15 H2N (154^NH2 H2N ...............'...........'NH2 H2N" NH2 NH2 H H2N NH2 NH2 20 1-12N -/N NI-12 25 H H2N^NNI-12 NH2 /--\ Fi2N\/N^/N\H2 NH HN H C D H2N_ /\ NH HN N\___/N-\._ \__/ NH2 1-12N.....,...,.....'..N1-12 H2NNH2 H2N NH2 30 H2NN H NH2 H2NN H NI-12 H2NN H NH2 35 F-12N Dans un mode de réalisation préféré, l'amine est choisie parmi l'éthylène diamine, la diéthylènetriamine, la triéthylènetétramine et la tris-(2-aminoéthyl)amine. 3050827 6 Bien que plusieurs des amines décrites ci-dessus puissent être utilisées dans le procédé selon l'invention, on préfère qu'une seule amine soit mise en oeuvre. L'expression "une amine" ou "l'amine" employée dans cette description doit être comprise comme signifiant "une ou plusieurs amines". 5 L'échantillon sur lequel le procédé de détection et/ou capture selon l'invention est mis en oeuvre peut être n'importe quel type d'échantillon susceptible de comprendre un ou plusieurs éléments chimiques. Il peut s'agir d'un échantillon de toute origine. 10 Cet échantillon peut se présenter sous une forme liquide ou encore solide. Dans l'hypothèse d'un échantillon solide, contenant en particulier un ou plusieurs sels métalliques, il est transformé à l'état liquide par solubilisation, soit en amont du procédé selon l'invention, soit lors de la formation de la phase liquide L utilisée selon l'invention. 15 Selon l'invention, l'élément chimique est choisi dans le groupe comprenant les métaux pauvres, les alcalino-terreux, les actinides, les terres rares, les métaux de transition. Dans le cadre de la présente invention, les métaux pauvres désignent les éléments métalliques du bloc p du tableau périodique. Le groupe des métaux pauvres comprend 20 l'Aluminium 13A1, le Gallium 3iGa, l'Indium 491n, l'Étain 50Sn, le Thallium 81T1, le Plomb 82Pb, le Bismuth 83Bi, le Polonium 84Po et le Flérovium 114F1. Dans le cadre de la présente invention, les alcalino-terreux désignent les éléments de la deuxième colonne du tableau périodique. Le groupe des alcalino-terreux comprend le 25 béryllium 4Be, le magnésium 12Mg, le calcium 2oCa, le strontium 38Sr, le baryum 56Ba et le radium 88Ra. Dans le cadre de la présente invention, les actinides désignent l'actinium 89Ac, le thorium 9oTh, le protactinium 9iPa, l'uranium 92U, le neptunium 93Np, le plutonium 94Pu, 30 l'américium 95Am, le curium 96Cm, le berkélium 97Bk, le californium 98Cf, l'einsteinium 99Es, le fermium iooFm, le mendélévium ioiMd, le nobelium io2No, et le lawrencium io3Lr. Dans le cadre de la présente invention, les terres rares désignent le scandium 215c, 35 l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides. Les lanthanides désignent le lanthane 57La, le cérium 58Ce, le praséodyme 59Pr, le néodyme 60Nd, le prométhium 6iPm, le samarium 62Sm, l'europium 63Eu, le gadolinium 64Gd, le terbium 65Tb, le dysprosium 66Dy, l'holmium 67Ho, l'erbium 68Er, le thulium 69Tm, l'ytterbium 70Yb et le lutétium 7iLu. 3050827 7 Dans le cadre de la présente invention, les métaux de transition désignent les éléments du bloc d. Il s'agit des 38 éléments des périodes 4 à 7 et des groupes 3 à 12 hormis le lutécium 7iLu et le lawrencium io3Lr. 5 En pratique, l'échantillon peut-être, selon les applications, composé d'un seul et unique élément chimique, d'une pluralité d'éléments chimiques de même nature ou encore d'une combinaison d'éléments chimiques de nature différente. 10 Selon un mode de réalisation particulier, l'échantillon est avantageusement composé d'éléments chimiques choisis parmi les métaux du bloc f (lanthanides et actinides) et les métaux du bloc d et leur combinaison. Dans un mode de réalisation particulier, l'échantillon contient exclusivement des 15 éléments chimiques appartenant au bloc f A titre d'exemple, l'échantillon contient deux éléments chimiques appartenant au bloc f, à savoir le praséodyme et le néodyme. Dans un autre mode de réalisation, l'échantillon contient exclusivement des éléments chimiques appartenant au bloc f et des éléments chimiques appartenant au bloc d. 20 Lorsque l'élément chimique se trouve sous forme de sel, l'anion X' associé à l'élément chimique sous forme de cation peut être tout anion de nature organique ou inorganique, de préférence organique. Il peut être formé in situ dans la phase liquide L lorsque celle-ci renferme, outre l'élément chimique, un acide de formule H.X. On pourra ainsi par exemple inclure dans la phase liquide L un acide organique, tel que l'acide 25 trifluoroacétique, pour former in situ un sel de trifluoroacétate de l'élément chimique. Le procédé est avantageusement conduit en présence de solvant. Il a en effet été observé que la dilution du mélange réactionnel permettait d'améliorer la sélectivité du procédé, c'est-à-dire l'efficacité de séparation des métaux. Le solvant peut être organique ou 30 aqueux. Il s'agit avantageusement d'un solvant choisi dans le groupe comprenant l'eau, le méthanol, l'éthanol, l'acétonitrile, le diméthylsulfoxide (DMSO), le diméthylformamide (DMI), le diméthylacétamide (DMA), le nitrométhane et leurs combinaisons. Le méthanol est préféré pour une utilisation dans la présente invention. 35 Bien que plusieurs des solvants décrits ci-dessus puissent être utilisés dans le procédé selon l'invention, on préfère qu'un seul solvant soit mis en oeuvre. L'expression "un solvant" ou "le solvant" employée dans cette description doit être comprise comme signifiant "un ou plusieurs solvants". 3050827 8 La phase liquide L est de préférence constituée uniquement de l'amine, de l'échantillon contenant au moins un élément chimique et éventuellement du solvant et/ou d'un acide. 5 En ce qui concerne la phase gazeuse G, elle renferme, avantageusement est constituée, de CO2 ou en variante de CS2 ou COS. Avant mise en contact des phases gazeuse G et liquide L : - dans la phase liquide L : 10 - la concentration molaire en amine peut être comprise entre 10' et 20 mol/L, avantageusement comprise entre 10' et 2 mol/L ; - la concentration molaire en élément chimique peut être comprise entre 10-5 et 7 mol/L, avantageusement comprise entre 5.10-5 et 0.67 mol/L ; - et/ou dans la phase gazeuse G: 15 - la pression partielle en gaz, avantageusement CO2, peut être comprise entre 0,1 bar et la pression critique à la température T de travail, avantageusement comprise entre 0,1 et 10 bar. Au cours de l'étape de mise en contact de la phase liquide L avec la phase gazeuse G, 20 par exemple par injection de la phase gazeuse G dans la phase liquide L, la température est généralement comprise entre -78 et 150°C, avantageusement comprise entre -20 et 50°C. De préférence, l'étape d'injection de la phase gazeuse G est réalisée à température ambiante, soit 25 ± 5°C. 25 Dans la suite de la description et dans les revendications, on désigne par « vitesse superficielle d'écoulement de la phase i ou "Vs,' », le rapport entre le débit volumique Qi de la phase i et la section S du réacteur, i pouvant être une phase liquide L ou une phase gazeuse G. 30 Ainsi, le procédé est avantageusement mis en oeuvre dans les conditions suivantes: - la vitesse superficielle d'écoulement de la phase liquide L, VS,L, est comprise entre 1 um/s et 10 m/s, avantageusement comprise entre 100 um/s et 1 m/s; - la vitesse superficielle d'écoulement de la phase gazeuse G, VS,G, est comprise entre 1 um/s et 10 m/s, avantageusement comprise entre 100 um/s et 1 m/s. 35 La phase concentrée qui se forme peut se trouver sous forme liquide ou préférentiellement sous forme de poudre. Elle contient un complexe chimique formé par l'élément chimique, l'amine et le gaz réactif (CO2, COS ou CS2). En pratique, on préfère 3050827 9 que l'élément chimique à séparer se lie avec un ou des adduits obtenus in situ entre l'amine et le gaz réactif par coordination. L'étape c) de séparation permet ensuite d'isoler la phase concentrée. La séparation de la 5 phase concentrée peut être conduite, soit en continu, soit en discontinu. Le solvant lorsqu'il est présent, l'amine n'ayant pas réagi et/ou les métaux non capturés et éventuellement le gaz peuvent être récupérés partiellement ou totalement et être réinjectés en amont du procédé, avant l'étape b). 10 De manière générale, l'étape de séparation peut être réalisée par des techniques connues de l'homme du métier. Elle peut être avantageusement réalisée par décantation, filtration, tamisage, centrifugation, évaporation et/ou distillation. Dans le cas où la phase concentrée est un liquide, la séparation peut aussi être réalisée par des processus basés 15 sur l'utilisation des forces capillaires. L'homme du métier saura adapter les paramètres de l'étape de séparation de manière à obtenir une séparation optimale. Dans le cas par exemple d'une séparation par filtration, l'homme du métier sait déterminer la nature du filtre et/ou la taille des pores. De la même manière, dans le cas d'une séparation par centrifugation, l'homme du métier sera apte à déterminer les paramètres tels que la 20 vitesse de centrifugation afin d'obtenir le résultat désiré. Après l'étape de séparation, il est alors possible de réaliser une étape supplémentaire de relargage, ou étape d), des éléments chimiques présents dans la phase concentrée. Cette étape peut être mise en oeuvre de manière continue ou non. Elle consiste à détruire la 25 phase concentrée par dissociation chimique, de manière à reformer les espèces chimiques qui ont originellement contribué à sa formation et que l'on cherche éventuellement à réutiliser en les réintroduisant dans l'étape b). En d'autres termes, l'étape de relargage permet de récupérer l'amine, l'élément chimique et éventuellement le CO2 ou leurs dérivés dans certains cas. L'expression « dérivés» désigne un dérivé 30 chimique de l'amine, à partir duquel l'homme du métier sait reformer l'amine. En pratique, l'étape d) de relargage est réalisée par hydrolyse et chauffage. L'hydrolyse est réalisée par mise en suspension de la phase concentrée dans une solution 35 de relargage comprenant l'amine, la même amine mais protonée et accompagnée d'un contre-ion, et le cas échéant un solvant, dans des proportions identiques à celles présentes dans la solution-mère après séparation de la phase concentrée. 3050827 10 La solution de relargage peut correspondre à une solution mère obtenue après l'étape de séparation de la phase concentrée. Dans ce cas, elle renferme également les éléments chimiques non capturés, dans une proportion identique à celle dans laquelle ils se trouvent dans le précipité. On préfère toutefois que la solution de relargage soit 5 constituée d'une solution neuve, reproduisant les caractéristiques de la solution mère mais ne renfermant pas d'éléments chimiques non capturés. L'homme du métier saura mesurer les quantités d'éléments chimiques et d'amine dans la solution-mère pour préparer une solution neuve de relargage présentant ces caractéristiques. 10 Dans un mode de réalisation particulier, l'amine protonée est un sel d'ammonium, en pratique un sel d'ammonium de l'amine de la phase liquide L qui est formé par protonation de cette amine par les ions Et produits lors de sa réaction avec le gaz réactif. Cette amine protonée a pour structure R-NH3-FX-, où X- désigne l'anion présent dans le sel d'élément chimique contenu dans l'échantillon introduit dans la phase liquide L. Cette 15 amine protonée est susceptible de réagir avec le complexe formé, de formule M+RNC0O-, où M désigne l'élément chimique capturé, pour reformer, par échange d'ions, le sel M+X- et dans le même temps régénérer l'amine RNH2 et libérer le CO2. La suspension du complexe dans la solution de relargage est chauffée à une température 20 qui dépend notamment de la température d'ébullition du solvant et est généralement inférieure ou égale à 100 °C, de préférence comprise entre 35 et 65°C. Dans tous les cas, le Demandeur a constaté que pour permettre le relargage effectif du ou des éléments chimiques présents dans la phase concentrée après séparation, il est 25 avantageux, pendant l'étape de relargage, que le rapport de la quantité molaire totale d'amine à la quantité molaire totale d'éléments chimiques soit compris entre 3 et 128, avantageusement compris entre 6 et 24. On désigne par « quantité molaire totale d'amine», la somme des amines présentes dans la phase concentrée, autrement dit celles ayant complexé avec les éléments chimiques, et des amines non complexées, composées 30 d'un mélange d'amines protonées et/ou d'amines non protonées, lesquelles sont présentes dans la solution de relargage (solution mère ou solution neuve). De même, on désigne par « quantité molaire totale d'éléments chimiques », les éléments chimiques présents dans la phase concentrée. 35 Selon un mode de réalisation particulier, les éléments chimiques relargués peuvent être réinjectés au cours de l'étape b), dans la phase liquide L, de manière à procéder à une étape de purification supplémentaire. Le procédé incluant le recyclage des réactifs est ainsi conduit en continu et en circuit fermé pour obtenir un élément chimique de plus en 3050827 11 plus pur. Comme déjà dit, le procédé peut être utilisé non seulement pour séparer des éléments chimiques différents - en jouant sur leur compétitivité de complexation -, mais 5 également pour détecter la présence ou non d'éléments chimiques au sein d'un échantillon donné. La formation de la phase concentrée caractérise ainsi la présence d'éléments chimiques dans l'échantillon analysé. La mise en oeuvre du procédé précédemment décrit nécessite en pratique une installation 10 qui constitue un autre objet de l'invention. L'installation selon l'invention comprend : - une unité de stockage d'une phase liquide L, - une unité de stockage d'une phase gazeuse G, 15 - une unité de réaction, - un moyen d'alimentation en continu en phase liquide L de l'unité de réaction, - un moyen d'alimentation en continu en phase gazeuse G de l'unité de réaction, - un moyen de séparation. 20 L'unité de réaction comprend précisément un micro-mélangeur connecté à un réacteur tubulaire. Le micro-mélangeur est alimenté séparément par la phase liquide L contenant les réactifs et par la phase gazeuse G, éventuellement au moyen de pompes péristaltiques ou de vannes pneumatiques. Des détendeurs et débitmètres régulateurs peuvent être prévus pour permettre l'alimentation contrôlée des fluides. Le micro-mélangeur assure 25 le mélange des réactifs - contenus dans la phase liquide L et éventuellement dans la phase gazeuse G - et la segmentation du mélange réactionnel ainsi obtenu, de manière à former de petites sections identiques de mélange réactionnel (ou micro-réacteurs) séparées par de petits volumes de phase gazeuse G. Le micro-mélangeur comprend une chambre de micro-mélange et de segmentation, qui peut éventuellement comprendre une 30 zone de micro-mélange et une zone de segmentation distinctes. Le micro-mélangeur a généralement une forme de T ou en croix. Les débits d'alimentation en phase liquide L et en phase gazeuse G, ainsi que la forme et le diamètre interne du micro-mélangeur, sont choisis pour produire la segmentation recherchée. L'homme du métier saura ajuster ces paramètres opératoires pour obtenir un écoulement segmenté. Le fluide gazeux 35 assure ainsi la progression des petits volumes individuels du mélange réactionnel jusque dans le réacteur tubulaire, en évitant tout rétromélange. Au sein du réacteur tubulaire, la réaction qui se produit dans les micro-réacteurs, et/ou à l'interface entre les micro-réacteurs et la phase gazeuse G, entraîne la formation d'un précipité (ici, un complexe 3050827 12 métallique) sous forme de particules pulvérulentes. Le diamètre interne du tube peut être choisi en fonction du débit d'écoulement et du temps de résidence voulus. Un dispositif de contrôle de pression ou "déverseur" peut éventuellement être disposé en aval du réacteur tubulaire. 5 Dans un mode de réalisation particulier, l'unité de réaction comporte un contacteur pouvant se présenter par exemple sous la forme d'un T dont deux des extrémités ou entrées sont connectées aux moyens d'alimentation en phase gazeuse G et liquide L, respectivement. 10 L'unité de réaction présente préférentiellement : un diamètre hydraulique compris entre 50 um et 5 mm, avantageusement compris entre 300 um et 3 mm; une longueur comprise entre 1 cm et 50 m, avantageusement comprise entre 15 10 cm et 3 m. Selon un mode de réalisation particulier, plusieurs unités de réaction identiques ou différentes peuvent être assemblées en parallèle de manière à augmenter la capacité de production. 20 Conformément au procédé décrit, l'installation comprend également un dispositif adapté pour séparer la phase concentrée de la solution mère. Dans l'hypothèse où la phase concentrée se présente sous forme solide, il peut s'agir 25 d'un décanteur, auquel cas la phase concentrée se présente sous la forme d'un solide imprégné après séparation, ou alors d'un filtre, auquel cas la phase concentrée se présente sous la forme d'un solide sec après séparation. Comme expliqué précédemment, le procédé peut également mettre en oeuvre une étape 30 de relargage, qui correspond à la dissociation du complexe pour reformer les espèces qui ont originellement contribué à sa formation. Dans ce cas, l'installation comprend, en outre, un dispositif quelconque, adapté au chauffage d'une suspension, avantageusement un tube capillaire chauffé et/ou soumis au rayonnement micro-ondes et/ou soumis aux ultrasons, dans lequel s'écoule la phase concentrée, connecté à un dispositif de filtration 35 et/ou de décantation. 3050827 13 EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION I/ CAPTURE DES ELEMENTS CHIMIQUES : 5 Dans cet exemple, la phase liquide L est composée de deux métaux différents Nd et Pr mais appartenant à la même famille, à savoir au bloc f du tableau périodique. 1/ PROCEDE DE CAPTURE EN DISCONTINU (BATCH) : 10 ETAPE A : Préparation d'une phase liquide L correspondant à la solution 1, de composition : 2,08 * 10-3 mole (soit 1,009g) de trifluoroacétate de néodyme ; 2,08 * 10-3 mole (soit 0,999g) de trifluoroacétate de praséodyme ; 15 - 0,05 mole (soit 5,158 g) de diéthylènetriamine ; 100 mL d'un solvant organique qui est du méthanol. ETAPE B : 20 La solution 1 est chauffée à reflux, mise sous atmosphère de CO2 puis ramenée à température ambiante. La suspension est centrifugée, le surnageant prélevé et le solide lavé trois fois avec 20 mL de méthanol puis séché. Résultats 25 Tableau 1 : Entré Solution débit gaz (ml/min) débit Masse % Nd % Pr S e solution (g) récupéré récupéré (Pr/Nd) (ml/min) 1 1 - - 1,811 84,5 87,3 1,26 Entrée Solution % CF3CO2- % DETA récupéré récupéré 1 1 26,2 28,4 3050827 14 Composition de la phase concentrée : Tableau 2 : Entrée Solution Masse (g) DETA Nd Pr CF3CO2- CO2 (mol%) (mol%) (mol%) (mol%) (mol%) 1 1 1,811 33,2 4,5 4,6 8 50,9 5 2/ PROCEDE DE CAPTURE EN CONTINU : On utilise l'installation suivante : 10 - l'unité de réaction se présente sous la forme d'un contacteur capillaire de 0,32 cm diamètre et de 3 m de long; le moyen d'alimentation de la phase liquide L est une seringue de 50 mL ; le moyen d'alimentation de la phase gazeuse G est un débitmètre de gaz relié à une bouteille de CO2 ; 15 - le dispositif de séparation est une lessiveuse. ETAPE Al: Préparation d'une phase liquide L correspondant aux solutions 2 et 3, respectivement de 20 composition : Solution 2 : 1,04 * 10-3 mole (soit 0,194g) de trifluoroacétate de néodyme ; 1,04 * 10-3 mole (soit 0,192g) de trifluoroacétate de praséodyme ; 25 - 0,01 mole (soit 1,03 g) de diéthylènetriamine ; 100 mL d'un solvant organique qui est du méthanol. Solution 3 : 4,16 * 10-4 mole (soit 0,504g) de trifluoroacétate de néodyme ; 30 - 4,16 * 10-3 mole (soit 0,500g) de trifluoroacétate de praséodyme ; 0,025 mole (soit 2,579 g) de diéthylènetriamine ; 100 mL d'un solvant organique qui est du méthanol. 3050827 15 ETAPES B) ET C) : On injecte une phase gazeuse G contenant du CO2 dans la phase liquide L (solution 2 ou 3) obtenue à l'étape A). La phase liquide L est injectée à un débit de 1,5 à 10 ml/min 5 tandis que la phase gazeuse G est injectée à un débit de 10 à 200 ml/min. Par ailleurs, la température de travail est la température ambiante, sensiblement voisine de 300 K, et la pression est sensiblement égale à la pression ambiante, légèrement supérieure à 1 bar. On observe alors la formation d'un précipité que l'on récupère en continu par filtration selon les modalités suivantes. 10 Les suspensions sont filtrées sur verre fritté en sortie de montage, lavées en trois fois : avec 10 mL de méthanol pour la suspension issue de la solution 2 ; avec 5 mL de méthanol pour la suspension issue de la solution 3. 15 Les précipités sont ensuite séchés. Tableau 3 : Entrée Solution débit gaz débit solution Masse % Nd % Pr (ml/min) (ml/min) (g) récupéré récupéré 2 2 200 10 1,388 85.1 86 3a 3 10 1,5 0,231 88,1 89,3 3b 3 100 5 0,450 90,6 91,5 3c 3 100 10 0,268 84,0 85,9 Entrée % CF3CO2- récupéré % DETA récupéré S (Pr/Nd) 2 11.1 33 1,08 3a 1,2 14,1 1,12 3b 4,5 29,4 1,12 3c 0 26,5 1,17 20 3050827 16 Composition de la phase concentrée (mol %): Tableau 4 : Entrée Solution Masse(g) DETA (mol Nd(mol Pr(mol CF3CO2- CO2(m %) %) %) (mol %) ol %) 2 2 1.388 39.0 4.7 4.5 3.2 48.5 3a 3 0,231 38,8 7,8 7,3 1,1 45,0 3b 3 0,450 39,7 6 5,7 1,7 46,9 3c 3 0,268 39,6 6,4 6,2 0 47,8 RELARGAGE EN DISCONTINU/BATCH : L'étape de relargage selon l'invention peut s'appliquer quelle que soit la méthode mise en oeuvre pour la capture. ETAPE D) : On suspend 200 mg du précipité issu de la solution 1 dans 25 ml d'une solution de relargage et on chauffe sous reflux à 65°C, pendant une durée de 10 min. Le précipité contient : - 8,54 * 10-4 mole de DETA ; - 2,3 * 10-4 mole de métaux. 20 La solution de relargage contient : 3,9 * 10-3 mole de DETA ; 7,62 * 10-4 mole de sel d'ammonium monotrifluoroacétate de DETA, ce qui représente environ trois fois la quantité molaire de métaux présents dans le précipité ; 25 - le tout dans du méthanol. En d'autres termes, la quantité molaire totale en amine dans le précipité et la solution de relargage est de 5,52 * 101 mole. Cette quantité molaire représente environ 24 équivalents molaires par rapport au métal total contenu dans le précipité. 5 10 15 30 3050827 17 ETAPE E : La solution homogène résultante est alors traitée selon l'étape B) de capture comme décrite précédemment. 5 Dans ces conditions, on récupère 32,7 % de Pr et 35,6 % de Nd, soit une sélectivité de 1,14. Les métaux ainsi récupérés peuvent éventuellement être réinjectés dans l'étape B) pour 10 être de nouveau purifiés. La solution mère peut être réinjectée en amont du procédé et/ou subir au préalable une capture selon l'étape B). REVENDICATIONS1/ Procédé de capture et/ou de détection d'au moins un élément chimique dans un échantillon, comprenant les étapes suivantes : a) on prépare une phase liquide L comprenant au moins : - une amine; - un échantillon comprenant au moins un élément chimique choisi dans le groupe comprenant les métaux pauvres, les alcalino-terreux, les actinides, les terres rares, les métaux de transition, et leur combinaison; - éventuellement un solvant; b) on met en contact la phase liquide L avec une phase gazeuse G comprenant avantageusement du CO2, dans des conditions entraînant la formation d'un écoulement segmenté, de sorte à former une troisième phase concentrant ledit élément chimique, dite « phase concentrée », en suspension dans une solution mère ; c) on sépare la phase concentrée de la solution mère. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase concentrée se présente sous forme solide. 3/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'échantillon contient exclusivement deux éléments chimiques appartenant au bloc f 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux éléments chimiques sont le praséodyme et le néodyme. 5/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'avant mise en contact des phases gazeuse G et liquide L : dans la phase liquide L : - la concentration molaire en amine est comprise entre 101 et 20 mol/L ; - la concentration molaire en élément chimique est comprise entre 10-5 et 7 mol/L ; et/ou dans la phase gazeuse G: - la pression partielle en gaz est comprise entre 0,1 et 1 bar. 6/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que : la vitesse superficielle d'écoulement de la phase liquide L, VS,L, est comprise entre 1 !amis et 10 m/s, avantageusement comprise entre 100 !amis et 1 m/s ; la vitesse superficielle d'écoulement de la phase gazeuse G, VS,G, est comprise 3050827 19 entre 1 !amis et 10 m/s, avantageusement comprise entre 100 !amis et 1 m/s. 7/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de relargage consistant à suspendre la phase concentrée dans 5 une solution comprenant l'amine, la même amine mais protonée et accompagnée d'un contre ion, et le cas échéant le solvant, dans des proportions identiques à celles présentes dans la solution mère après séparation de la phase concentrée. 8/ Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pendant l'étape de relargage, 10 le rapport de la quantité molaire totale d'amine à la quantité molaire totale d'éléments chimiques est compris entre 3 et 128, avantageusement compris entre 6 et 24. 9/ Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que l'amine protonée se présente sous la forme d'un sel d'ammonium. 15 10/ Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins: - une unité de stockage d'une phase liquide L comprenant au moins : - une amine ; 20 - un échantillon comprenant au moins un élément chimique choisi parmi les métaux pauvres, les alcalino-terreux, les actinides, les terres rares, les métaux de transition, et leur combinaison ; - éventuellement un solvant ; - une unité de stockage d'une phase gazeuse G, 25 - une unité de réaction alimentée par deux entrées, respectivement une entrée de phase liquide L depuis l'unité de stockage de phase liquide L, et une entrée de phase gazeuse G depuis l'unité de stockage de phase gazeuse G, l'unité de réaction comprenant un micro-mélangeur, constitué d'une chambre de micro-mélange et de segmentation, connecté à une conduite tubulaire en sortie du 30 micro-mélangeur, - un moyen d'alimentation en continu en phase liquide L de l'unité de réaction, - un moyen d'alimentation en continu en phasegazeuse G de l'unité de réaction, - un moyen de séparation connecté à la sortie de la conduite tubulaire. 35 11/ Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'unité de réaction présente : - un diamètre hydraulique compris entre 50 iam et 5 mm, - une longueur comprise entre 10 cm et 50 m. 3050827 20 12/ Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 9 pour séparer des éléments chimiques différents ou pour détecter la présence ou non d'éléments chimiques au sein d'un échantillon. 5