régénération du sulfate d'ammonium

[invite80ba2687]

Bonjour, à toutes et à tous!
Nouveau sur le forum, j'aimerais bien qu’on me donne un petit coup de pouce.
Étudiant en DEA chimie industrielle et environnement, pour mon mémoire de fin d’étude, mon encadreur pédagogique me propose un sujet sur la régénération du sulfate d’ammonium en acide sulfurique et ammoniac (gaz), bien que le sulfate d’ammonium est un engrais utilisé mondialement.
Le fait est que, auparavant pendant mon mémoire de fin d’étude en ingéniorat, j’ai eu le même thème mais que l’opération s’effectuait dans des conditions assez extrêmes : température et pression élevées, utilisation de catalyseurs minérales (puisqu’on est dans le domaine de la chimie minérale).
Et maintenant, le nouvel encadreur me propose d’essayer cette régénération avec des conditions plus douces : température ambiante, pression atmosphérique, et en plus utilisation de catalyseur organique (l’acide citrique) [le sujet sera plus écolo]
Le but étant de déprotoner l’ion ammonium (NH4+) issu de la dissolution du sulfate d’ammonium dans l’eau, puisque la réaction se fera en milieu aqueux.
L’acide citrique comme étant un catalyseur se doit d’être restituer à la fin de l’opération, mais selon moi, le pKa de NH4+/NH3 (pKa=9,3) est plus élevé que celui de l’acide citrique/citrate (pKa1=3,1 ; pKa2=4,8 ; pKa3=6,4), donc la réaction entre NH4+ et du citrate ne donnera pas du dégagement de NH3 et de l’acide citrique (règle de gamma) selon une réaction de neutralisation acide/base
Y a-t-il un acide organique très faible que NH4+/NH3 mais facile à trouver pour substituer l’acide citrique, et/ou pouvez-vous m’aider à améliorer l’acide citrique par transformation chimique (substitution, addition, réarrangement,…) pour qu’il soit plus alcalin (pKa du nouveau couple acide /base plus élevé que NH4+/NH3)?
Pouvez-vous expliquer, par ailleurs son idée de déprotoner l’ion ammonium par l’acide citrique?
Merci de votre aide! Et merci d’avance!
Cordialement!
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[moco]

La seule manière de régénérer NH3 à partir des sels d'ammonium est d'utiliser une base forte comme OH- qui est présente dans la soude NaOH ou la chaux Ca(OH)2. Les autres bases de force comparable seraient le carbonate, le phosphate et le sulfure. Le carbonate aurait un rendement assez faible, à cause de la proximité des pK. le sulfure produit H2S qui a une odeur insupportable. Le phosphate est équivalent à l'ion hydroxyde, car il est totalement hydrolysé dans l'eau en cet ion et en ion hydrogénophosphate. Il n'existe hélas pas de substance organique dont les pK serait assez élevé pour remplacer OH-.

[invite80ba2687]

Merci !
Certes ! Vous avez raison, mais le but étant de régénérer le sulfate d’ammonium en acide sulfurique et ammoniac ! Seul le problème de la transformation de l’ion ammonium en ammoniac qui a été élucidé. Mais encore, un nouveau problème se pose : les bases que vous veniez d’énoncer formerait un sel avec le sulfate [CaSO4 ; (Na)2SO4]
J’ai bien pris conscience de ces forces (les pKa), et c’est d’ailleurs pour cela que j’ai un peu insister sur le fait d’une transformation de l’acide citrique en un composé plus alcalin.
Quid des peroxydes ?
Merci encore !

[moco]

Il n'est hélas pas possible de transformer le sulfate d'ammonium en ammoniaque et acide sulfurique. C'est pareil pour tous les sels. Il n'est pas non plus possible de transformer le chlorure d'ammonium en acide chlorhydrique et ammoniaque.

[A voir en vidéo sur Futura]