Are molecular solvents, aqueous biphasic systems and deep eutectic solvents meaningful categories for liquid–liquid extraction?

Abstract

Two categories of so-called innovative liquid–liquid extraction systems have recently been added to the classic and well-established category of water/molecular solvent systems: aqueous biphasic systems (ABS) and hydrophobic deep eutectic solvents (DES). Each class displays properties that apparently distinguish it from the other two. However, these three classes seem to be irrelevant because the properties of mutual solubilities in these systems are identical in nature and can be easily understood via a simplified phase diagram. This unifying view is discussed in the light of systems representative of the three categories usually recognised. Two systems are well known in the literature of liquid/liquid extraction of metal ions: (i) H 2 O/HNO 3 /TBP, the archetype of the so-called classical liquid–liquid extraction (ii) H 2 O/Na 2 SO 4 /PEG-4000, considered as an ABS. For the third system, H 2 O/decanoic acid/N 4444 Cl, presented as a hydrophobic DES by its discoverers, new experimental data have been acquired in this work. Supplementary Materials: Supplementary material for this article is supplied as a separate file: crchim-151-suppl.pdf Deux catégories de systèmes d’extraction liquide–liquide dits innovants sont venues s’ajouter récemment à la catégorie classique et bien établie des systèmes eau/solvants moléculaires : les systèmes biphasiques aqueux (ABS) et les solvants eutectiques profonds hydrophobes (DES). Chaque catégorie possède des propriétés qui apparemment la distingue des deux autres. Toutefois, ces trois classes semblent n’avoir pas de raison d’être car les propriétés de solubilités mutuelles dans ces systèmes sont de nature identique et peuvent être appréhendées aisément via l’établissement d’un diagramme de phase simplifié. Cette vision unificatrice est discutée à la lumière de systèmes bien connus dans la littérature et représentatifs des trois catégories usuellement admises pour l’extraction liquide/liquide des ions métalliques : (i) H 2 O/HNO 3 /TBP, archétype de l’extraction liquide–liquide dite classique (ii) H 2 O/Na 2 SO 4 /PEG-4000, considéré comme un ABS. Pour le troisième système, H 2 O/acide décanoïque/N 4444 Cl, présenté comme un DES hydrophobe par ses découvreurs, des données expérimentales inédites ont été acquises dans ce travail. Compléments : Des compléments sont fournis pour cet article dans le fichier séparé : crchim-151-suppl.pdf