Optimisation et modélisation d’un procédé d’extraction par solvant

Abstract

This study focuses on the liquid-liquid extraction of nitric acid (HNO₃) from aqueous solution using two organic solvents: 1-2 Dichloroethane and Dichloromethane. The objective is to optimize the extraction yield by identifying the best operating conditions, through the application of a Box-Behnken design within the framework of Response Surface Methodology (RSM). Three main parameters were studied: acid concentration, phase volume ratio Vorg/Vaq, and settling time. The results showed a maximum extraction yield of 99.64% with Dichloromethane, and 97.49% with 1-2 Dichloroethane. The developed statistical models showed good agreement with the experimental data, particularly for 1-2 Dichloroethane (R² = 94%). These findings confirm that liquid-liquid extraction is an efficient method for recovering nitric acid from aqueous media, provided that operational parameters are controlled and solvent toxicity is properly managed. ----------------------------------------------------------------------------- يتناول هذا العمل دراسة تقنية الاستخلاص سائل-سائل لاسترجاع حمض النتريك (HNO₃) من محلول مائي، باستخدام مذيبين عضويين هما: 1,2-ثنائي كلور الإيثان وثنائي كلور الميثان. تهدف هذه الدراسة إلى تحسين مردود الاستخلاص وتحديد الشروط التشغيلية المثلى، وذلك باعتماد خطة Box-Behnken ضمن منهجية سطوح الاستجابة (RSM).

تمت دراسة تأثير ثلاثة عوامل رئيسية: تركيز حمض النتريك، نسبة حجم الطور العضوي إلى الطور المائي (Vorg/Vaq)، ووقت الترسيب. أظهرت النتائج أن أفضل مردود تم تحقيقه كان %99.64 باستخدام ثنائي كلور الميثان، في حين بلغ %97.49 باستعمال 1,2-ثنائي كلور الإيثان. كما أظهرت النماذج الرياضية تطابقًا جيدًا مع النتائج التجريبية، خاصة في حالة 1,2-ثنائي كلور الإيثان (R² = 94%).

تثبت هذه النتائج أن تقنية الاستخلاص سائل-سائل تُعد وسيلة فعالة لاسترجاع حمض النتريك من المحاليل المائية، شريطة التحكم في الظروف التشغيلية، مع ضرورة الانتباه إلى التأثيرات البيئية للمذيبات العضوية المستعملة. ---------------------------------------------------------------------------- Ce mémoire porte sur l’étude de l’extraction liquide-liquide de l’acide nitrique (HNO₃) à partir d’une solution aqueuse, en utilisant deux solvants organiques : le 1-2 Dichloroéthane et le Dichlorométhane. L’objectif est d’optimiser le rendement d’extraction en déterminant les conditions opératoires idéales, à travers l’application d’un plan Box-Behnken dans le cadre de la méthodologie des surfaces de réponse (RSM). Trois facteurs principaux ont été étudiés : la concentration en acide nitrique, le rapport volumique Vorg/Vaq, et le temps de décantation. Les résultats ont montré un rendement maximal de 99,64 % avec le Dichlorométhane, et 97,49 % avec le 1-2 Dichloroéthane. Les modèles statistiques ont montré une bonne adéquation avec les données expérimentales, en particulier pour le 1-2 Dichloroéthane (R² = 94 %). Ces résultats confirment que l’extraction liquide-liquide est une méthode efficace pour la récupération de l’acide nitrique, à condition de maîtriser les paramètres opératoires et de tenir compte de l’impact environnemental des solvants utilisés.