Possibilité d'utilisation de la zéolithe NaP dans le traitement des effluents chargés en métaux : Essais en dynamique : Application pour des effluents industriels

Abstract

La zéolithe NaP est un matériau à préparer à l’aide de produits de départ courants. Elle présente un rapport Si/Al faible, ce qui lui confère une capacité maximale d’échange importante. L’objet de cette étude est la fixation, par la zéolithe synthétique NaP, d’ions polluants (la plomb, le cadmium, le fer, le cuivre, le zinc, le manganèse, le nickel et le mercure) dont la toxicité a conduit à imposer des normes contraignantes de concentrations maximales admissibles dans les eaux usées industrielles. Les études d’échange d’ions ont montré que le taux de remplacements des ions sodium atteint son maximum lorsque le rapport Co/Cz = 10. L’étude de l’abattement a montré, dans le cas du plomb, fer, cadmium et zinc, qu’il est possible de parvenir à des concentrations résiduelles inférieures aux normes exigées par la réglementation européenne relative aux rejets industriels. La sélectivité du matériau pour chacun des ions étudiés par rapport au sodium a été définie par le tracé des isothermes d’échange et par le calcul de la constante d’équilibre. La zéolithe NaP est très peu sélective des ions Mn, Ni et Hg, en revanche, elle a montré une préférence remarquable pour les cations Pb, Cd et Fe par rapport au sodium. Dans le cas des ions Zn et Cu les isothermes d’échanges dénotent une nette affinité à faible concentration qui diminue quant celle-ci augmente. Cette étude permet de dresser une liste classée par ordre de sélectivité décroissante : Pb²⁺ > Cd²⁺ > Fe²⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺ > Mn²⁺ > Ni²⁺ > Hg²⁺. La régénération avec des solutions de sels de sodium de concentration 120 meq Na⁺/l fournit un matériau dont l’aptitude à une nouvelle fixation d’ion polluant est analogue à celle de la zéolithe brute. Les essais d’élimination réalisés à partir de solutions polyioniques ont montré qu’il est possible d’envisager un traitement efficace d’effluent contenant plusieurs cations métalliques sans que les performances de la zéolithe ni l’ordre de la sélectivité soient affectés. Les essais en continu réalisés sur une colonne au laboratoire ont montré qu’il est possible d’éliminer les ions métalliques d’un effluent par passage sur lit de zéolithe NaP à la vitesse de percolation optimale de 11 V/V.h. Les teneurs résiduelles obtenus à la percée répondent aux normes excepté le nickel et le mercure. Le procédé de traitement par la zéolithe NaP s’est révélé dans l’ensemble appréciable pour un rejet industriel à caractère minéral. A la percée le volume traité est de l’ordre de 60V/V et on note une élimination de la majorité des cations étudiés. Cependant, les concentrations du fer et du zinc, initialement trop élevées, restent supérieures aux valeurs exigées mais leur pourcentage d’abattement à la percée est satisfaisant : 65% pour le fer et 53 % pour le zinc. Cependant, nous avons noté une nette diminution de la performance du lit de zéolithe lors le zinc. Cependant, nous avons noté une nette diminution de la performance du lit de zéolithe lors des essais de traitement appliqué à un rejet industriel à caractère mixte. Les concentrations résiduelles apparaissent élevées dès le début du cycle d’épuisement à l’exception du plomb pour lequel la concentration initiale est très faible d’une part et la zéolithe prouve une grande affinité à son égard d’autre part. Cette technique justifie l’intérêt que l’on peut porter à la zéolithe NaP quand à ses propriétés d’échange des ions métalliques tels que le plomb, le cadmium, le fer et à moindre degré le zinc, et le cuivre.