Liquid–liquid extraction: An adsorption isotherm at divided interface?

We show that liquid–liquid extraction can be described as the equilibrium between two pseudophases of ions: the hydrated state in the water phase and the solvation state when the ions are adsorbed on an organized interface. The extractant is considered as a potential surface where the ions can adsorb. Unlike phenomenological binding “constants”, ion extraction/stripping can be seen as the sum of Langmuir isotherms. The number of aggregated extractants in one reverse micelle in the solvent is at least equal to or higher than the number of extracting molecules complexed at a given instant to the ion to be extracted. Considering extraction equilibrium as a sum of isotherms corresponding to the different states of aggregation of extractant molecule in the solvent, the resulting constant is representative of both the efficiency of the extraction and the structure of the solution. This is a first step toward the development of predictive models for the apparent distribution coefficients.

RésuméNous montrons que l'extraction liquide–liquide peut être décrite comme un équilibre entre deux pseudophases d'ions : les ions hydratés dans la phase aqueuse et les ions « solvatés », qui sont dispersés dans les cœurs polaires des micelles inverses. Les ions sont alors considérés comme adsorbés sur une interface eau–huile dispersée. Le nombre d'agrégation d'une micelle donnée est supérieur ou égal au nombre de liaisons complexantes impliquant un ion extrait. Considérant l'équilibre d'extraction comme une somme d'isothermes correspondant aux différents états d'agrégation dans le solvant, les constantes obtenues permettent de quantifier l'efficacité de l'extraction en relation avec la structure de la solution. Ceci est un premier pas vers le développement de modèles prédictifs des coefficients de distribution apparents.