étude de la rétention par des phosphates de calcium, d’ions métalliques en solutions aqueuses : cas des ions nickel, cuivre et cobalt

Abstract

Le présent travail porte sur l’étude de la rétention en solutions aqueuses des ions Ni2+, Cu2+ et Co2+ par le phosphate tricalcique amorphe et par le phosphate tricalcique apatitique et des ions Ni2+ par le phosphate dicalcique dihydraté. Dans cette étude, les solutions des ions métalliques considérés sont traitées séparément par les phosphates de calcium solides pendant des durées déterminées. Après chaque traitement, les phosphates solides résiduels ainsi formés sont isolés des solutions par filtration, lavés, séchés puis ensuite analysés par diverses techniques d’analyse, notamment la spectroscopie de photoélectrons X, la diffraction des rayons X, la spectroscopie d’absorption infrarouge et la spectroscopie à plasma à couplage inductif. Les résultats de ces analyses mettent en évidence l’habilité de ces phosphates à immobiliser des quantités variables des ions métalliques considérés et permettent d’identifier les mécanismes qui interviennent dans ces processus d’immobilisation. Dans le cas de la solution de nickel traitée par le phosphate tricalcique amorphe ou par le phosphate tricalcique apatitique, ces mécanismes correspondent à un simple échange ionique avec le calcium et n’induisent aucun changement de structure des deux phosphates. Dans le cas des solutions de cuivre et de cobalt, ces mécanismes font intervenir la dissolution des deux phosphates et la précipitation de nouveaux phosphates métalliques dont les structures s’identifient respectivement à Cu2(PO4)(OH) et à Co3(PO4)2.8H2O. Pour ce qui concerne la solution de nickel traitée par le phosphate dicalcique dihydraté, les résultats obtenus montrent que le transfert de ces ions de la solution au phosphate solide est fortement conditionné par la durée de traitement. Pour des durées qui s’étendent jusqu’à 1200 minutes, le transfert est dominé par l’échange ionique entre le nickel et le calcium et produit des solutions solides de même structure que le phosphate dicalcique dihydraté et dont la composition limite est décrite par Ca0,75Ni0,25.(HPO4).2H2O. Au-delà de cette durée de traitement, le transfert fait intervenir la dissolution de la solution solide limite et la précipitation d’un phosphate mixte de composition donnée par Ca3-xNix(PO4)2.8H2O et de structure identifiée à Ni3(PO4)2.8H2O. Ce phosphate mixte, mis en évidence pour la première fois, se transforme ensuite progressivement et se convertit totalement en Ni3(PO4)2.8H2O après environ 8740 minutes de traitement.