Séparation de plusieurs métaux

[invite2245c947]

Bonjour à tous.

Je viens régulièrement sur le site pour éclaircir mes zones d'ombres, et cela m'aide beaucoup.

Aujourd'hui, je viens poser mon petit problème de chimie pratique que j'ai du mal à résoudre...

Après une osmose inverse, j'obtiens une solution concentrée en métaux (Cu, Zn, Fe, Mn, Al...). Je cherche à les valoriser.

Auriez vous une idée pour les isoler les uns des autres?

Si je fais s'évaporer l'eau, ce sera plus facile à séparer? Un aimant pour le fer, mais après comment séparer les autres?

Merci pour vos futures réponses.
Atollman
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[SEP12]

Si tu es callé en électrochimie pourquoi pas les réduire électro-chimiquement sur une électrode de platine ou d'or. Ensuite tu trempes l'életrode dans de l'acide nitrique pour récupérer ce que tu as réduit et surtout récupérer ton électrode. Il faut juste s'assurer que les potentiels de réduction sont assez éloignés les uns des autres.

[moco]

Il vaut mieux d'utiliser des recettes économiques. Il faut récupérer ce qui vaut la peine. Tu peux déjà récupérer le cuivre en trempant dans ta solution des morceaux de fil de fer ou des clous. Le cuivre se déposera au contact du fer, et tombera au fond sous forme d'une poudre brune.
le manganèse peut être récupéré ensuite en neutralisant la solution et en insufflant de l'air en solution. Si c'est trop lent, tu peux ajouter de l'eau oxygénée. Cette opération fera oxyder le manganèse, et il se déposera du bioxyde de manganèse brun qui tombera au fond.

A mon sens, le fer ne vaut pas la peine d'être récupéré. Et l'aluminium ne peut pas l'être. Et même s'il l'était, cela ne vaudrait pas la peine au niveau économique.

Il reste le zinc, qui lui vaut la peine d'être récupéré. Tu peux le récupérer en ajoutant de l'ammoniaque qui fera précipiter le fer et le zinc. Mais un grand excès d'ammoniaque redissoudra le zinc, et ne redissoudra que le zinc.

[invite2245c947]

Merci pour les réponses.

Moco, c'est exactement ce que je recherchais.

Mais ta réponse entraine d'autres questions.

- Le fait de tremper des clous et fil de fer dans l'eau fera précipiter le cuivre? Je ne savais pas. Y-a-t-il une raison que ce soit le Fer?

- Il n'est pas possible d'extraire l'aluminium? Même une fois extrait tout le reste, et en faisant d'évaporer l'eau?

- Pour le Zinc, si l'anomiac va dissoudre le fer et le zinc en même temps, ne vaut-il pas mieux utiliser l'électrolise à ce moment là? Pour ne récupérer que le Zinc?

Pour info, les concentrations initiales sont les suivantes:
mg/l
Arsenic 0.06
Fluor 2.79
Aluminium 0.52
Cadnium 0.0121
Zinc 11.5
Cianure 0.13
Plomb 0.024
Cuivre 1.8
Fer 1.3
Manganèse 0.46

[A voir en vidéo sur Futura]

[Follium]

Bonjour Atollman.

Je suis d'accord avec moco.

Pour ta première question, ce sont des propriétés intrinsèques aux différents matériaux, dépendant de la structure atomique qui conditionnent le comportement électrochimique (quel élément va se réduire par rapport à un autre).

Le problème concernant l'aluminium, c'est que tu va précipiter sous forme d'oxydes et non sous forme métallique. L'extraction de l'aluminium est long et très couteux (d'abord purifié Al2O3 puis il faut faire une électrolyse ignée pour éviter que l'aluminium ne se re précipite avec de l'oxygène).

On a le même problème avec le titane, c'est-à-dire que ces éléments ont une affinité très forte avec l'oxygène.

[moco]

Oh la la !
C'est un cas assez spécial. Il y a surtout du Zinc et du Fluor dans ta solution. Les autres constituants sont quasiment anecdotiques. La présence de fluor complique la situation, car le fluor fait souvent des complexes avec de nombreux métaux comme l'aluminium et le fer.
Il y a aussi du cyanure, dont il faudrait se débarrasser en priorité en ajoutant du chlore, ou de l'eau de Javel plus de l'acide. Mais en petite quantité.
Tu peux bien sûr électrolyser ta solution. Mais tu obtiendras un dépôt de tous les métaux superposés et mélangés sur ta cathode. Et ce ne sera pas très facile, à cause du niveau élevé de la dilution : tes solutions sont très diluées, et le principal résultat de l'électrolyse sera de produire H2 et O2, avec des électrodes ordinaires. Si tu veux électrolyser et décharger tes ions de métal, il faut électrolyser avec des électrodes en forme de peigne qui s'interpénètrent sans se toucher. C'est ainsi qu'on procède dans les rejets industriels contenant du cuivre. Et le liquide circule très lentement entre ces peignes.

[wizz]

Pour info, les concentrations initiales sont les suivantes: mg/l
Arsenic 0.06
Fluor 2.79
Aluminium 0.52
Cadnium 0.0121
Zinc 11.5
Cianure 0.13
Plomb 0.024
Cuivre 1.8
Fer 1.3
Manganèse 0.46

bonsoir
vu les concentrations, et vu le cours des métaux, je crois que la conclusion se fait d'elle même
http://www.kme.com/fr/services/cours_des_metaux/

[invite2245c947]

bonsoir
vu les concentrations, et vu le cours des métaux, je crois que la conclusion se fait d'elle même
http://www.kme.com/fr/services/cours_des_metaux/

C'est exact, les concentrations sont pas exceptionnelles, mais le flux est à minima de 300 m3/j.

Soit pour le Zn un flux de 3,4 tonne/j et de 0,5 t/j pour le cuivre.
Ce n'est pas négligeable.

Mon objectif n'est pas de produire du cuivre et du zinc en quantité industrielle, mais d'amortir un système de potabilisation d'eau en utilisant les reliquats de l'osmose inverse.

Si j'arrive à extraire et à revendre ces métaux, la station d'eau potable sera moins chère aux habitants, et surtout, j'éviterai de rejeter ces métaux dans le cours d'eau, qui sert à d'autres personnes en dessous.

C'est un cas assez spécial. Il y a surtout du Zinc et du Fluor dans ta solution. Les autres constituants sont quasiment anecdotiques. La présence de fluor complique la situation, car le fluor fait souvent des complexes avec de nombreux métaux comme l'aluminium et le fer.
Il y a aussi du cyanure, dont il faudrait se débarrasser en priorité en ajoutant du chlore, ou de l'eau de Javel plus de l'acide. Mais en petite quantité.

Ha... je savais bien que ca aller se compliquer.

Donc pour toi, si je résume:
1- Ajout de Cl pour éliminer le Cyanure,
2- Éliminer le Fluor ?
3- Éliminer le Mn et Fe via de l'eau oxygénée,
4- Mettre des clous et fils de fer pour récupérer le Cuivre,
5- Ajout d'amoniac en juste quantité pour faire précipiter le Zn.

Tu peux bien sûr électrolyser ta solution. Mais tu obtiendras un dépôt de tous les métaux superposés et mélangés sur ta cathode. Et ce ne sera pas très facile, à cause du niveau élevé de la dilution : tes solutions sont très diluées, et le principal résultat de l'électrolyse sera de produire H2 et O2, avec des électrodes ordinaires. Si tu veux électrolyser et décharger tes ions de métal, il faut électrolyser avec des électrodes en forme de peigne qui s'interpénètrent sans se toucher. C'est ainsi qu'on procède dans les rejets industriels contenant du cuivre. Et le liquide circule très lentement entre ces peignes.

Si la solution est trop diluée, j'ai la possibilité de la réduire. Le contexte climatique fait que l'évaporation est conséquente. Je peux donc concentrer la solution.

Mais une fois déposé sur la cathode, il faudra encore séparer les métaux les uns des autres? Donc retour à la case départ?

Merci en tout cas pour vos réponses.

[moco]

Atollman devrait vérifier ses valeurs numériques avant de les publier.
Le 7. 9. 2010, à 15h24, il écrit que sa solution contient 11.5 mg de Zinc par litre. C'est fort peu.
Le 8. 9., à 06h46, il écrit que le débit d'eau usée est de 300 m³/j et que le rejet de Zinc est de 3,4 t/j. C'est énorme. Cela signifie que la teneur en zinc est de 11.5 g/litre.
Il faudrait savoir.
Est-ce que sa solution contient 11.5 milligramme ou 11.5 gramme par litre ?
Il y a un facteur 1000 de différence entre ces deux données.

Atollman ferait mieux de nous mettre mieux au courant sur ce qu'il fait, et en particulier sur les problèmes d'environnement. Jusqu'à aujourd'hui, je croyais qu'il s'agissait d'une recherche en laboratoire. Mais il n'en est rien. Traiter 300 tonnes d'eaux usées par jour est une entreprise considérable, hors de portée de nos petites considérations de laboratoire.

La phrase suivante écrite ce 8.9. à 06h46 laisse à penser que le problème dépasse nos compétences :

Si j'arrive à extraire et à revendre ces métaux, la station d'eau potable sera moins chère aux habitants, et surtout, j'éviterai de rejeter ces métaux dans le cours d'eau, qui sert à d'autres personnes en dessous.

Qui sont ces "habitants", ce "cours d'eau" et ces "autres personnes" ?

Ceci dit je reprends son approche de 06h46, que je cite en italique :

Donc pour toi, si je résume:
1- Ajout de Cl pour éliminer le Cyanure,
2- Éliminer le Fluor ?
3- Éliminer le Mn et Fe via de l'eau oxygénée,
4- Mettre des clous et fils de fer pour récupérer le Cuivre,
5- Ajout d'amoniac en juste quantité pour faire précipiter le Zn.


Je ferais les commentaires suivants.
1 - Il faut ajouter du chlore Cl₂ et non Cl.
2 - On ne peut pas éliminer le fluor, à mon avis.
3 - OK avec l'eau oxygénée. Mais cela va coûter cher. Et je ne suis pas sûr qu'on élimine le fer, à cause du fluor en solution !
4 - OK pour le cuivre récupére
5 - L'ajout d'ammoniac fera précipiter le fer, mais pas le zinc qui reste en solution sous forme de ion zinco-diammine.

[invite2245c947]

Oulalala...

C'est vrai que j'ai un facteur 1000 d'erreur dans mon calcul... Mon erreur est 1 mg/l = 1kg/m3... Quelle erreur d'amateur...

Tout mon raisonnement était basé sur une erreur monumentale... Alors là, vraiment désolé de vous avoir fait perdre du temps...

Toutes mes excuses... et je vous dois une explication.

Je n'ai jamais parlé de labo, ni même de recherche...
Je suis en stage dans l'humanitaire, et je travaille (enfin... dessine pour être exact) sur la mise en place d'une station d'eau potable (pas d'eaux usées) pour un village perdu.
L'eau est pompé d'un cours d'eau, rendue potable via un process d'osmose inverse, et les rejets d'osmose (300 m3/j minimum) sont reversées dans le cours d'eau. Cours d'eau qui est utilisé plus loin pour la même chose.

En faisant rapidement (trop rapidement, vue l'énormité de l'erreur) le calcul des rejets de l'osmose inverse, j'ai vu que les quantités de métaux lourds rejeté dans le cours d'eau étaient conséquents (maintenant je comprend pourquoi)...
Et je me suis demandé si les valoriser serait pas une meilleure idée que de les rejeter dans le cours d'eau... D'où mon idée d'extraire le Cuivre et le Zinc pour les revendre, et amortir la station d'eau potable.

Forcement avec cette énorme erreur de conversion, ce n'est plus de tout pareil. L'impact sur le cours d'eau est divisé par 1000. Et donc ma démarche est inutile...

Je vous renouvelle toutes mes excuses pour cette stupide erreur d'amateur qui vous a fait perdre du temps.

Vraiment désolé, mais merci beaucoup pour toutes vos réponses.
Cordialement,
Atollman.

[Gramon]

l'autre endroit ou tu peux récupérer les métaux c'est aux sources de pollutions, si c'est bien des usines ou des sources ponctuelles.

[chatelot16]

il n'y a pas de polution dans cette histoire

la purification d'eau par osmose inverse ne fait que concentrer dans l'eau de rejet les metaux naturellement present ... enfin concentrer est un bien grand mot puisque la concentration est trop faible pour en faire quelque chose

cette concentration est tellement faible que si le debit de la riviere est suffisant il n'y a aucun risque a rejeter dans la riviere