Techniques récentes en analyses de l'environnement et des milieux biologiques : Contexte

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Auteur(s)

Maxime PONTIÉ : Professeur, Université d'Angers - Laboratoire GEPEA UMR-CNRS 6144

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INTRODUCTION

Résumé

ce dossier a pour ambition de jeter un pont entre les disciplines du génie des procédés et de la chimie analytique.

Dans le but de minimiser les grands volumes de solvants induits par les extractions liquide/liquide (L/L) successives et ainsi minimiser l'impact environnemental de la chaîne de mesure, les extractions L/L se découplent actuellement en extraction liquide/solide/liquide (L/S/L) soit in situ avec des membranes sélectives et sensibles positionnées à l'extrémité de capteurs chimiques ou biochimiques pour des analyses directes (sorte de chromatographie membranaire induite par les membranes des (bio)capteurs), soit avec des systèmes passifs d'accumulation non sélectifs (de types POCIS, SPMD ou DGT) qui sont ramenés au laboratoire pour désorption et analyse.

Dans le futur, en matière de contrôle et de surveillance de l'Environnement et de la Santé, les efforts de R vont se concentrer sur des systèmes autonomes, miniaturisés, plus rapides, plus sensibles et plus sélectifs, permettant de réaliser des multimesures en matière de suivi des variations spatiotemporelles des micropolluants dans l'environnement ou bien pour l'analyse in vivo de molécules d'intérêt.

Abstract

The main aim of the present chapter is to link chemical engineering and analytical chemistry in the field of environmental and biological analysis.

To limit solvent volume generation during L/L successives extraction and limit the environmental impact of theses operations, new approach engaged liquid/solid/liquid (L/S/L) in one step, in order to do in situ analysis in the place of external surface of sensors or biosensors for direct analysis or in in situ accumulated technics (POCIS, SPMD, or DGT) used to concentrate the micropollutants before their desorption and analysis in laboratory.

In the future, on-line monitoring of the environment and biological matrixes will take the advantage of micropollutants multidetection tools easy to handle and usable in situ to map their spatial-temporal variations in the environment or for in vivo analysis of biological molecules of interest.

Mots-clés

micropolluants ; analyse in situ ; microcapteurs électrochimiques ; chromatographie membranaire ; kit de mesure des pesticides ; environnement et santé.

Keywords

micropollutants ; on-line monitoring ; electrochemical microsensors ; membrane chromatography ; pesticide kit ; environment and health.

Points clés

Domaines : électrochimie analytique, génie des procédés, nanoscience, nanotechnologie

Degré de diffusion de la technologie : émergence

Technologies impliquées : microcapteurs, nanocapteurs électrochimiques ; extraction L/L, L/S/L

Domaines d'application : analyse de l'environnement et de la santé

Principaux acteurs français :

Pôles de compétitivité nanosciences et nanotechnologies : Microtechnic (Franche-Comté) et Minalogic (Rhône-Alpes)

Centres de compétence : Club Microcapteurs Chimiques (CMC2) http://www.cmc2.fr, GEPEA UMR-CNRS 6144 (ERT Interne CBAC) http://www.gepea.fr

Industriels : HEITO (Paris), Neosens (Toulouse)

Autres acteurs dans le monde : Radiometer Analytica, Millipore

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-in140

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Applications analytiques

1. Contexte

L'extraction liquide-liquide consiste à transférer, sélectivement et quantitativement un soluté, d'un solvant à un autre ; en général, d'une solution aqueuse vers un solvant organique.

Le but est de séparer un soluté valorisable des impuretés contenues dans la solution initiale, pour le purifier et le concentrer.

Une réextraction doit généralement pouvoir se faire en solution aqueuse et en effectuant une nouvelle concentration.

In fine, à partir d'une solution impure et diluée, on obtient une solution pure et concentrée du soluté d'intérêt.

Le principe est fondé sur la distribution du soluté d'intérêt entre les deux phases, en fonction de son affinité pour chacune d'elles. Souvent la technique d'extraction permet d'effectuer une préconcentration (ou enrichissement), étape indispensable lorsque la méthode de détection du ou des composés séparés n'est pas suffisamment sensible. Ce dernier aspect de l'extraction est particulièrement développé dans ce dossier.

1.1 Coefficient de distribution

Le coefficient de distribution D (encore appelé coefficient de partage, noté K_ow dans le cas particulier de l'interface octanol/eau), est le rapport des concentrations entre le solvant organique et l'eau, pour un soluté donné :

À l'équilibre, pour un soluté donné, les activités sont égales dans l'eau et le solvant :

d'où :

donc :

avec :

...

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