Échanges d'ions Chromatographie ionique et mise en œuvre industrielle des résines

La chromatographie d'échange d’ions est une technique incontournable couramment utilisée en chimie analytique, notamment pour le contrôle de la qualité de l’eau. Ce livre a pour vocation de présenter les différentes techniques de chromatographie des ions que sont l’échange d’ions traditionnel ou en mode recul d’ionisation, l’appariement d’ions et l’exclusion ionique. L’utilisation des résines échangeuses d’ions dans un cadre industriel afin d’épurer des solutions aqueuses de leur contenu ionique est également abordée.
Les différents modes de détection de la chromatographie ionique sont traités, notamment la détection conductimétrique avec les phénomènes d’écart à la linéarité inhérents à ce mode de détection. La chromatographie d’échange d’ions traitant d’analyse dans l’eau, la chimie des solutions aqueuses constitue le fil conducteur de cet ouvrage.
Avant tout pédagogique et principalement destiné aux étudiants de l’enseignement supérieur qui souhaitent développer et approfondir leurs connaissances de la chromatographie liquide et plus particulièrement ionique, ce livre pourra également être utile aux techniciens et aux ingénieurs qui s’intéressent à l’analyse et à l’épuration de l’eau et qui souhaitent avoir des éclaircissements ou bien approfondir leurs connaissances dans ce domaine précis de la chimie.

Avant-propos
Abréviations
Introduction
1. Classification des techniques
2. Schéma d’un système de chromatographie en phase liquide
3. Chromatogramme
4. Résolution en chromatographie
4.1. Efficacité .
4.2. Facteur de rétention : k (ou k’)
4.3. Sélectivité
5. Optimisation des conditions d’une analyse
6. Choix de la technique appropriée en fonction de l’analyte
7. Quelques rappels de chromatographie liquide « classique »
7.1. Adsorption
7.2. Partage

Chapitre 1 - La chromatographie d’échange ionique
1. Rétention-séparation en chromatographie ionique
1.1. Généralités
1.2. Constante de sélectivité
2. Résines
2.1. Généralités
2.2. Synthèse des résines
2.3. Capacité d’échange d’une résine
2.4. Stabilité vis-à-vis de la température
3. Éluants employés en chromatographie ionique avec détection conductimétrique
3.1. Généralités
3.2. Problématique de la carbonatation des solutions éluantes basiques
3.3. Comparaison des principaux éluants
3.4. Génération automatique de l’éluant
3.5. Mode gradient
3.6. Phases mobiles isoéluantes
4. Problématique associée au caractère ionique de la phase mobile
4.1. Suppression par échange d’ions
4.2. Suppression par transfert d’ions au travers d’une membrane

Chapitre 2 - Différents modes de détection
1. Détection conductimétrique
1.1. Principe
1.2. Loi de Kohlraush
1.3. Problème de la non-linéarité de la réponse
1.4. Effet de la température
1.5. Exemples de chromatogrammes
2. Détection ampérométrique
3. Ampérométrie pulsée
4. Détection UV ou visible
5. Détection fluorimétrique
6. Détection par spectrométrie de masse
6.1. Principe
6.2. Nébulisation
6.3. Évaporation
6.4. Explosion coulombienne

Chapitre 3 - Autres modes de chromatographie d’échange d’ions
1. Chromatographie d’exclusion ionique
2. Chromatographie d’appariement d’ions
3. Chromatographie d’échange d’ions en mode recul d’ionisation

Chapitre 4 - Quantification
1. Étalonnage externe
2. Technique des ajouts dosés
3. Technique dite de l’étalon interne

Chapitre 5 - Caractéristiques d’une méthode d’analyse

Chapitre 6 - Épuration des fluides aqueux par les résines échangeuses d’Ions
1. Introduction
2. Comparaison de différents modèles permettant de décrire le processus d’échange d’ions
3. Analyse frontale
3.1. Cas d’un seul ion (B) présent dans la solution influente
3.2. Cas de deux ions
3.3. Cas de trois ions
4. Transposition à l’échelle industrielle
4.1. Masse de résine nécessaire à l’épuration
4.2. Réduction de la durée de l’opération d’épuration
4.3. Réduction de la quantité de résine nécessaire
5. Cas particulier d’une épuration en circuit fermé
Exercices corrigés
Annexes
Bibliographie générale

Etudiants de l’enseignement supérieur, ingénieurs et techniciens chimistes.

Alain Dodi est ingénieur diplômé de l’École supérieure de chimie industrielle de Lyon (aujourd’hui, CPE Lyon) et docteur en sciences de l’Université d’Aix-Marseille. Il a intégré le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) en 1990 à la direction des sciences du vivant (service des molécules marquées) où il a pu s’exercer à la synthèse organique asymétrique. Puis, toujours au CEA, à la Direction de l’énergie nucléaire (DEN) dans le laboratoire d’analyses radiochimiques et chimiques, il s’est spécialisé dans le domaine des techniques séparatives d’analyse, ce qui l’a amené à développer l’analyse des complexants organiques hydrosolubles en mettant en œuvre différentes techniques de chromatographie liquide, notamment ionique.