Elimination Des Métaux Lourds Par Complexation-ultrafiltration: Etude Expérimentale De L'ultrafiltration

Résumé: Le principe de ce procédé repose sur le couplage d'une complexation d'ions usuels (métalliques) par un ligand et d'une filtration du complexe formé par une membrane d'ultrafiltration. Contrairement aux ions qui traversent la membrane, le complexe ligand-cation est retenu par celle-ci. Le procédé permet alors de récupérer une solution épurée d'une part, et une solution concentrée en complexes d'autre part. Il est particulièrement adapté au traitement d’effluents contenant des métaux lourds en traces (rejets des usines hydro métallurgiques, rejets de l’industrie chlore-soude…). Les composés classiquement utilisés dans les opérations de complexation-ultrafiltration sont des polyélectrolytes, polymères à chaîne flexible possédant des groupements ionisables. De plus, la complexation est un moyen d'introduire une sélectivité dans la séparation des cations, en fonction de la stabilité des complexes ligand-cation formés. En effet, la rétention des cations métalliques par la membrane d’ultrafiltration dépend à la fois de la rétention du ligand (pas toujours totale) et de la stabilité des complexes formés, qui dépend de la nature du complexant ainsi que du pH et du rapport des concentrations ligand/métal. Dans ce présent travail, on s’intéresse tout particulièrement à la complexation du Co(II) et Ni(II) avec le ligand EDTA et leur récupération par ultrafiltration. Le but principal de la réaction de complexation est l’optimisation des conditions de complexation du métal avec ce ligand ; à savoir le pH, le temps, la concentration initiale du ligand, la température et la vitesse d’agitation et ceci pour obtenir les meilleurs taux de rétention du métal par ultrafiltration. L’étude est divisée en trois étapes : La première consiste en une modélisation des deux réactions de complexation basée sur les expressions des constantes de stabilités de toutes les espèces existantes dans le milieu et des bilans de masses des deux cations et le ligand. On a obtenu par la suite, une équation algébrique non linéaire dont la résolution s’est effectuée par un code de calcul écrit en langage MATLAB 7. Pour une concentration initiale du cobalt [Co2+]0=5.10-4 M =[Ni2+]0, les résultats obtenus ont montré que le complexe Co-EDTA atteint une concentration maximale et la meilleure stabilité dans le domaine du pH [6-13]. Le complexe Ni-EDTA donne quand à lui la meilleure stabilité dans le même domaine de pH [6-13]. La deuxième étape est celle de l’étude expérimentale qui montre que les concentrations résiduelles de cobalt, nickel diminuent avec l’augmentation de la concentration de l’agent complexant, avec l’augmentation du pH ainsi qu’avec l’augmentation de la température et la vitesse d’agitation. Pour une concentration initiale de cobalt, nickel de [Co2+] = 5.10-4=[Ni2+] M, les conditions optimales pour la complexation avec le cobalt sont (temps de contact= 30 min, [EDTA]0 = 5.66 10-4 M, pH=6.5, T=23°C et vitesse d’agitation = 500 tours / min) , et le nickel (temps de contact=45 min, [EDTA]0 = 5.66 10-4 M, pH=6.6, T=23°C et vitesse d’agitation = 700 tours / min) . La dernière étape consiste à la partie expérimentale de l’ultrafiltration du complexe Co- EDTA, le taux de rétention de la membrane peut atteindre 80% surtout pour la pression de 2.5 94 bar, le complexe Co-EDTA peut être récupéré par la membrane d’ultrafiltration. La comparaison entre les résultats expérimentaux et calculés a montré des écarts. La comparaison entre les réactivités du cobalt et du nickel avec l’EDTA a montré de faibles écarts, ceci montre que l’EDTA forme des complexes stables avec les deux cations métalliques étudiés.

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