Electropermutation d’une solution monocationique

Le but de l’association de l’ED à l’EI est de résoudre le problème de la faible conductivité des solutions diluées rencontré lors du traitement par ED conventionnelle, et d’intensifier le transfert de masse (Akrama et Andrew, 2012). Dans cette combinaison on s’attend à un échange d’ions sur le MEI et à une migration des ions sous le champ électrique. La technique associant l’EI à l’ED est appelée électropermutation (EP) (Ezzahar et al., 1996; Danielsson et al., 2006) ou encore électrorégénération (ER) continue (Wei, 2010). Dans ce chapitre on présentera les résultats d’une étude sur l’EP d’une solution monocationique. La solution étudiée est une solution de nitrate de cadmium de faible concentration. Le cation métallique à éliminer est le Cd(II). On s’intéresse également à l’étude de l’influence de quelques paramètres physico-chimiques sur les performances du procédé d’EP tels que la nature du MEI, le pH et le débit de la solution à traiter, la densité du courant, concentration initiale du Cd(II) dans la solution à traiter et dans la solution du receveur, la nature de l’acide d’ER. Ainsi, deux modes de fonctionnement de l’installation d’EP seront testés: mode de circulation de la solution en circuit fermé (CF) et mode de circulation de la solution en circuit ouvert (CO).

Influence de quelques paramètres physico-chimiques sur l’élimination du Cd(II) par électropermutation

Au cours de cette étude nous avons réalisé plusieurs types d’essais en faisant varier certains paramètres physico-chimiques pouvant influencer l’efficacité du procédé. Nous avons étudié l’effet de la nature du MEI et du mode fonctionnement, du débit de circulation et le pH de la solution à traiter, la densité du courant électrique appliqué, la concentration initiale du Cd(II) dans la solution à traiter et dans la solution du concentrât, et la nature de l’acide d’ER. Nature du matériau échangeur d’ions (MEI) L’objectif de cette étude est double : démonter l’efficacité de l’EP par rapport à l’ED conventionnelle et choisir le MEI qui assure une meilleure efficacité de traitement. Pour cela nous réaliserons une ED conventionnelle (En absence du MEI dans le compartiment central) et des EDs (en présence du MEI dans le compartiment central), c’est-à-dire des traitements par EP. Dans ce dernier cas, trois types de MEIs seront testés : deux REC (fortement acide et faiblement acide) et un TEC.Le matériau occupe tout le volume du compartiment délimité par deux membranes. Le MEI subit la percolation de la solution à traiter qui entraine un échange entre les ions fixés sur le MEI et les ions de la solution. Les protons arrivant du compartiment donneur s’échangent aussi avec les ions fixés sur le MEI. Ce sont des phénomènes qui sous l’effet du champ électrique détermine l’élimination des cations métalliques. Tout ceci rend le choix du MEI en une étape importante.

Toutes les courbes présentent une diminution de la tension durant une période initiale de 2 à 3 heures. Ensuite, après une courte stabilisation, la tension augmente légèrement. La baisse de la tension est due à l’arrivée des protons au compartiment central. Les protons sont des espèces très mobiles qui augmenteront la conductivité du milieu qui se traduit par une diminution de la tension. Parmi les trois MEIs étudiés, c’est la REC forte qui pour le traitement nécessite l’application d’une tension plus faible. Les figures IV.2 et IV.3 présentent la variation du pH et de la conductivité dans le compartiment diluât au cours le traitement avec les différents procédés. La figure IV.2 montre que pour toutes les configurations étudiées le pH diminue durant une période initiale (4 heures de temps environ) d’une façon importante pour se stabiliser ensuite, sauf dans le cas d’électrodialyse conventionnelle où l’on constate une légère augmentation. Cette diminution de pH est une due au transfert des protons du compartiment donneur au compartiment diluât.À partir des concentrations finales du Cd(II) dans le concentrât, nous avons déterminé la quantité transférées (nombre de moles) et le facteur de concentration de ce cation. Les résultats obtenus sont représentés dans le tableau IV.1. Ces résultats montrent que le transfert du Cd(II) est amélioré par la présence du MEI. Cependant, dans les différents cas d’EP, une différence de quantité transférée est observée. Le transfert le plus important est obtenu avec la REC forte. Les valeurs des facteurs de concentration montrent aussi que, la meilleure reconcentration du Cd(II) est obtenue par EP sur REC forte, cela est expliqué par le pouvoir de cette résine à fixer une grande quantité du Cd(II) qui sera par la suite déplacée par les protons et transférée dans le concentrât sous l’effet du champ électrique.