Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les méthodes séparatives sont utilisées par les industries pétrolières, chimiques, métallurgiques, pharmaceutiques, cosmétiques, agricoles ou alimentaires, pour obtenir de grandes quantités de produits purs. Les méthodes de tamisage, filtration, précipitation et distillation mises en œuvre sont rapidement décrites. L'article est orienté vers les méthodes séparatives à but analytique: les chromatographies en phase liquide, gaz ou CO2 supercritique, et les méthodes électrophorétiques. Les principes, les possibilités, et les variations de chaque méthode sont décrits. Des exemples illustrent le propos et le matériel moderne nécessaire à leur exécution est présenté.
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Alain BERTHOD : Professeur agrégé, directeur de recherche CNRS émérite - Institut des Sciences Analytiques, Université de Lyon 1, CNRS, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
L’eau de pluie est l’un des éléments naturels qui est le plus proche d’un corps chimiquement pur : elle provient de l’évaporation, et est composée au-dessus des océans à plus de 99,99 % d’eau, H2O. Au-dessus des terres, et surtout des zones habitées, l’eau pure, excellent solvant, se charge en polluants anthropogènes et en bactéries. Au point que l’eau de pluie collectée en citerne de récupération de descente de toit ne doit pas avoir d’usage alimentaire.
Ainsi, l’immense majorité des composés trouvés dans la nature sont des mélanges. Les méthodes de séparation sont critiques en chimie pour obtenir des composés purs.
Des méthodes de séparation sont utilisées pour obtenir de grandes quantités de produits purs. Par exemple, la métallurgie extrait le métal désiré d’un minerai qui en contient peu ; ou l’industrie pétrochimique produit, à partir des pétroles bruts, les tonnes de différents carburants nécessaires aux différents véhicules modernes. L’industrie chimique produit une grande variété de composés, en quantités allant du milligramme (principe actif pharmaceutique) aux milliers de tonnes (carburants, engrais, plastiques, détergents), avec des procédés qui utilisent des méthodes de séparation à très grande échelle. Ces méthodes sont brièvement listées dans cet article.
D’autres méthodes de séparation ont pour but de détecter d’infimes quantités d’un composé particulier dans différentes matrices : ce sol, cet aliment, cet air, est-il contaminé ? Ce sportif a-t-il pris un composé pour se doper ? La composition du produit de cette compagnie respecte-t-elle le brevet déposé par cette autre compagnie ? De l’arsenic a-t-il été administré à Napoléon pour hâter son décès ? Les réponses à ces questions font appel à des méthodes séparatives avancées pour des mélanges complexes. Ces méthodes font l’objet de la majeure partie de cet article.
L’anglais étant accepté internationalement comme langue de la science, les sigles anglais des techniques décrites sont le plus souvent utilisés en français. C’est le cas dans cet article.
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MOTS-CLÉS
Chromatographie liquide Chromatographie en phase gazeuse Chromatographie en phase supercritique méthodes électrophorétiques
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Méthodes séparatives avancées1. Méthodes séparatives classiques
Les méthodes séparatives classiques recouvrent les techniques à grande échelle, capables de produire les tonnages demandés par les différentes industries métallurgiques, chimiques, pétrochimiques, pharmaceutiques, alimentaires ou agricoles. Les techniques rapidement décrites sont :
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le tamisage ;
-
la filtration ;
-
la précipitation ;
-
la distillation.
Les techniques industrielles plus sophistiquées d’électrodialyse, d’ultrafiltration membranaire, ou d’osmose directe et inverse, utilisées à grande échelle surtout en dessalement de l’eau de mer, sont traitées comme des méthodes de séparation avancées. Une dernière partie mentionne seulement les nombreuses techniques industrielles couramment utilisées qui sont des variations, des associations ou des adaptations d’autres techniques.
1.1 Tamisage
Un tamis est une simple grille en métal ou en polymère, le plus souvent en nylon, qui sert à trier un mélange granuleux. La taille de la maille du tamis sépare le mélange en deux parties :
-
la partie qui reste dans le tamis, avec des grains plus gros que la maille ;
-
la partie qui traverse le tamis, avec des grains plus petits que la maille.
En utilisant une succession de tamis, on peut classer le mélange en fractions de granulométrie homogène. La fraction obtenue est référencée avec les deux valeurs de maille du tamis inférieur et du tamis supérieur. Par exemple, un granulat 10/14 est composé de tous les graviers plus grands que 10 mm, maille du tamis inférieur, et plus petits que 14 mm, maille du tamis supérieur. Sa granulométrie est une gaussienne bornée à 10 et 14 mm, avec un maximum à 12 mm.
Pour les granulométries les plus fines et pour les poudres, le système international d’unités (cm, mm, μm) est utilisé en Europe, mais l’unité américaine mesh est encore très utilisée internationalement. Le mesh est lié à l’inverse de la taille de la maille du tamis, exprimée en pouce (inch) selon la relation :
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Méthodes séparatives classiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REICHARDT (C.) - Solvatochromic Dyes as Solvent Polarity Indicators. - Chem. Rev., 94(8), p. 2319-2358 (1994). doi:10.1021/cr00032a005
-
(2) - HELLINGHAUSEN (G.) - Development, evaluation, and application of chromatographic resolution enhancement strategies. - PhD, Université du Texas à Arlington, USA (2020). https://rc.library.uta.edu/uta-ir/handle/10106/28840
-
(3) - PATEL (D.C.), WAHAB (M.F.), O’HAVER (T.C.), ARMSTRONG (D.C.) - Separations at the speed of sensors. - Anal. Chem., 90(5), p. 3349-3356 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04944
-
(4) - JAMES (A.T.), MARTIN (A.J.P.) - Gas-liquid partition chromatography : A technique for the analysis of volatile materials. - Analyst, 77, p. 915-932 (1952).
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(5) - BREITBACH (Z.S.), WEATHERLY (C.A.), WOODS (R.M.), VALE (G.), BERTHOD (A.), ARMSTRONG (D.W.) - Development and evaluation of gas and liquid chromatographic methods for the analysis of fatty amines. - J. Sep. Sci., 37, p. 558-565 (2014). https://doi.org/10.1002/jssc.201301265
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Agilent
Instruments UHPLC, GC, MS, colonnes https://www.agilent.com
Interchim
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.interchim.com/
Knauer
Instruments UHPLC, GPC https://www.knauer.net
Merck – Millipore – Sigma
Instruments, colonnes, produits https://www.sigmaaldrich.com
Perkin Elmer
Instruments UHPLC, GC, MS https://www.perkinelmer.com
Phenomenex
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.phenomenex.com/
Restek
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.restek.com/
Shimadzu
Instruments UHPLC, SFC, GC, MS https://www.shimadzu.com
Thermo Scientific
Instruments UHPLC, GC, chromatographie ionique avec Dionex https://www.thermofisher.com
Waters Corporation
Instruments UHPLC, MS, colonnes https://www.waters.com
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