Contrôle de l'oxydation du fer ferreux en fer ferrique dans une cuve de réaction

[Soufloyd]

Bonjour tout le monde,
je traite des rejets liquides issus d'une activité de traitement de surface, ( des eaux de rinçage riche en HCl et Fer et des acides de décapage usés).
les effluents sont neutralisés par la chaux pour porter leur PH à 10, cette opération est contrôlée par un électrode de PH qui régule le fonctionnement des pompes de la chaux et des rejets, les effluents neutralisés sont transférés vers une cuve d'oxydation, l'oxydation s'effectue par injection d'un débit d'air et surtout par l'injection de peroxyde d’hydrogène. le fer ferreux est donc oxydé en fer ferrique qui précipite facilement. les effluents sont ensuite débités vers un décanteur à lamelle, connecté à un filtre presse.

mon problème se pose au niveau de la cuve d'oxydation ou je ne dispose pas de moyen pour contrôler l'oxydation. La qualité de la charge polluante traitée change énormément, et je me retrouve assez souvent avec des eaux chargé en fer dissous par manque d'oxydation, ou un excès de peroxyde d’hydrogène qui perturbe la décantation.

ma question est ce qu'il y un moyen de mesure en ligne qui pourra en même temps contrôlé l'oxydation dans la cuve et contrôler le débit de la pompe de peroxyde d’oxygène.
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[Soufloyd]

Rebonjour,
je me permets de relancer la discussion et d'exposer mon problème d'une autre manière.
Est ce que je peux contrôler l'oxydation du fe2+ en fe3+ dans le réacteur par une mesure continue du potentiel redox?

[moco]

Bonjour,
Bien sûr. Il suffit de mesurer le potentiel redox de ta solution en y plongeant une électrode de platine. Et tu y adjoins une électrode de référence genre électrode au calomel ou électrode au chlorure d'argent. La différence de potentiel mesurée dépend de la loi de Nernst, donc du logarithme du rapport de la concentration de Fe3+ sur celle de Fe2+. Mais il faut que la solution soit acide. Sinon le fer ferrique précipitera sous forme d'hydroxyde ferrique Fe(OH)3.

[Soufloyd]

Bonjour et merci de votre retour, le soucis c'est que les effluents sont d'abord neutralisés par la chaux. Le PH est porté à 10. puis l'oxydation + la précipitation du fer III font baissé le PH. Est ce que la transformation d'une solution de Fe2+ et de FeOH2 en suspension à une solution de FeOH3 en suspension ne peut pas être contrôlé par un saut du potentiel redox?

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

A pH 10, il n'y a plus de ions Fe2+ ni de Fe3+ en solution. Tout est précipité sous forme d'hydroxyde, tant Fe(OH)2 que Fe(OH)3

[Soufloyd]

à PH=10, j'obtiens une solution avec FeOH2( vert) en suspension ( agitation continue) et des Fe2+ soluble, quand j'ajoute du peroxyde d’hydrogène, je me retrouve avec un précipité orange FeOH3.

[Chalco]

Alors, il faut faire le montage indiqué par moco. Le potentiel de l'électrode de platine devrait augmenter au moment où tout l'hydroxyde ferreux est oxydé. Si tu arrêtes l'ajout juste à ce moment là, il n'y aura pas d'excès de peroxyde. Il serait même possible d'arrêter la pompe automatiquement à ce moment là.

[ecolami]

Bonjour,
J'ai ausi fait du traitement d'acides comme toi. Je ne vois pas l'utilité d'oxyder ton Fer II puisque tu précipite TOUT avec la chaux. Je ne me rapelle plus mais PH10 n'est peut être pas optimum, a Ph 12 (>>chaux en excès) tout est précipité. Une fois décanté/filtré il faut ajuster le ph du filtrat et les boues d'hydroxydes peuvent être envoyée en centre d'enfouissement technique.
La différence dans le traitement entre Fer II et Fer III est que l'hydroxyde Fer II précipite complétement au voisinage de la neutralité alors que pour le Fer II ce doit être (de mémoire, a vérifier) PH 9 a 11.
Si tu veux vraiment oxyder ton Fer II fait le en milieu acide ET LIQUIDE au lieu d'être en milieu BOUEUX de boues d'hydroxydes. En milieu acide le mélange ions de Fer II et Eau oxygénée forme un oxydant trés puissant (Mélange de Fenton) qui peut detruire des matières organiques très difficile a oxyder. Pour des acides de traitement de surface c'est interessant parce qu'il y des additifs organiques a chaque fois.

[Soufloyd]

Bonjour et merci de ta réponse très constructive.
pour l'oxydation en milieu acide, j'ai essayé à l’échelle laboratoire d'ajouter quelque gouttes de peroxyde d’hydrogène 50% sur de l'acide usé, la réaction était violente et décourageante pour une extrapolation industrielle.
Par rapport à l'option de tout précipiter sous forme d'hydroxyde ferreux. est ce que je peux me baser sur ce raisonnement afin de fixer un PH de précipitation totale?

Concentration finale en Fe2+ souhaitée: CfeF = 1mg/l
produit de solubilité FeOH2 : Ks= 7,9E-15

Le PH à fixer doit me fournir suffisamment de OH- pour assurer un début de précipitation [fe2+]= 1mg/l
soit [OH-]²[Fe-finale]> Ks
aprés calcul ça donne un PH de précipitation de l'ordre de PH= 9,34 pour la concentration souhaitée.

Est ce que cette approche est valable?

[ecolami]

Bonjour,
L'hydroxyde de Fer II précipite sans doute au PH que tu as calculé. Mais comme il s'oxyde facilement et qu'alors il est plus facile mettre en evidence le mieux est que tu fasse quelques essais à différent PH autour de cette valeur. Tu regarde si l'eau de filtration est LIMPIDE et si elle ne se trouble pas en couleur rouille au contact de l'air (ou avec un bullage d'aire pendant quelques minutes).
Tant que la solution filtrée n'est pas limpide on est dans la zone de précipitation mais pas au maximum de précipitation. Attention parce que si tu dépasse le ph du maximum, dans le cas du Fer, tu conserve une solution limpide parce qu'il ne se redissout pas avec un excès de base.

Remarque si jamais il y a des ions ammoniums il faut savoir qu'ils forment un complexe soluble avec le Fe II en milieu alcalin mais que ce complexe est oxydable et disparait avec la conversion de Fe II en Fe III.
Si tes acides déchets contiennent des complexants métalliques qui contrarient le traitement il faudra ajouter au filtrat du sulfure de sodium qui est (pratiquement) seul capable de précipiter les métaux restants.
ERRATUM +++ l'hydroxyde Fer II précipite complétement au voisinage de la neutralité+++ il faut lire l'hydroxyde Fer III précipite complétement au voisinage de la neutralité.
Sais-tu pourquoi le traitement actuel emploie de l'eau oxygénée et pourquoi vouloir convertir Fe II en Fe III?

[Soufloyd]

Bonjour,
non je ne pense pas que les rejets traités contiennent de l'ammoniaque, par contre les acides usés contiennent des produits antifumée et inhibiteur de corrosion organique.
l'oxydation a été installée apparemment pour mieux précipiter le fer, le process en résumé c'est Acide usé+ chaux = PH 10 injection du peroxyde d’hydrogène PH entre 6 et 9 en fonction de la consommation en OH- lors de l'oxydation.