Réduction chimique
Le borohydrure de sodium existe sous deux formes :
- — une poudre titrant 98 % en NaBH₄,
- — une solution fortement sodique titrant 12 % en NaBH₄.
C'est un produit stable et facilement manipulable en milieu alcalin ; par contre, il doit être bien séparé des réactifs oxydants ou acides.
La réaction de réduction d'un métal en solution sous forme cationique peut s’écrire comme suit en milieu aqueux :
8 Mⁿ⁺ + NaBH₄ + 2 H₂O → 8 Mⁿ + NaBO₂ + 8 H⁻
Les produits de décomposition du borohydrure présentent une toxicité analogue à celle du sel de table.
Le précipité est constitué par du métal facilement recyclable par fusion ou par hydrométallurgie. La boue métallique obtenue n’a pas à être confiée à une décharge agréée (avec le risque de dissolution ultérieure). Pour une tonne de cuivre présente dans les effluents, le procédé permet d’obtenir 2 tonnes de boues titrant 50 % en cuivre ; à titre de comparaison, un procédé classique de neutralisation à la soude produit 6 tonnes de boues pelletables titrant 20 % en cuivre (généralement non recyclable).
Les principaux cations réduits à l'état métallique par le borohydrure sont les suivants :
- — métaux précieux, argent,
- — cuivre, cobalt,
- — cadmium,
- — plomb,
- — mercure,
- — nickel.
De nombreux autres cations métalliques peuvent être réduits à des valences inférieures permettant une meilleure séparation. Le borohydrure permet aussi la réduction des métaux présents en solution sous forme complexée.
Nous examinerons ci-après le cas du mercure.
Recyclage du mercure
Les procédés classiques d'insolubilisation du mercure sous forme d’hydroxydes ne sont pas applicables dans ce cas, car la mise en décharge de déchets solides mercuriels est interdite. L'utilisation de borohydrure, par contre, permet le recyclage rapide du mercure après simple distillation. C'est ainsi qu'on a pu réaliser une installation industrielle entièrement automatique qui permet d’atteindre des teneurs inférieures à 0,05 ppm en mercure (figure 1) ; l'effluent traité répond ainsi largement aux exigences de la législation européenne.
La réaction chimique est facilement contrôlée par mesure du pH et du potentiel d’oxydo-réduction. Une procédure adaptée de coagulation et de floculation permet une séparation facile de la boue de mercure revalorisable.
Les différentes phases du procédé comportent les opérations suivantes :
- — régulation du pH,
- — réduction du métal au borohydrure de sodium par contrôle rH,
- — coagulation,
- — floculation,
- — décantation – conditionnement des boues mercurielles,
- — traitement de la solution décantée :
- • conditionnement,
- • précipitation des hydroxydes de métaux communs,
- • floculation,
- • décantation,
- • filtration des boues.
Récupération de l’argent
Les bains de fixation photographiques sont constitués de thiosulfate de sodium ou d’ammonium dissous dans une solution tampon de sulfite et de bisulfite de sodium.
Pendant le tirage de certains films noir et blanc, le sel d’argent non développé est extrait du film sous la forme d’un complexe stable d’argent, l’argent résiduel constituant l’image. Les centres hospitaliers restituent ainsi, par mois, de 1 à 10 mètres cubes de solutions usées contenant de 2 à 5 g/l d’argent. L’utilisation du borohydrure de sodium permet de récupérer ce métal sous forme métallique avec un rendement de 99,9 %.
Le procédé est très simple et peut être mis en œuvre dans un réacteur à fond conique. Le pH de la solution est éventuellement corrigé, puis la solution sodi-
que de borohydrure de sodium est introduite par pompe doseuse avec un léger excès par rapport à la stœchiométrie. La boue d'argent, qui est récupérée par simple décantation, contient de 96 à 98 % d'argent. L’opération, réalisée en moins de trois heures, peut donc permettre de récupérer jusqu'à 50 kg d’argent dans une production mensuelle de 10 m³ de solution usée.
Autres applications
De nombreuses installations industrielles utilisent également le borohydrure pour la précipitation du cuivre complexé. Le volume de boue est considérablement réduit et le cuivre est recyclable en seconde fusion.
Le borohydrure est largement utilisé pour la récupération de l'argent à partir de bains de rinçage et de fixateurs photographiques, de même que pour les effluents de miroiterie.
[Photo : Schéma simplifié d'une installation de traitement d’effluents mercuriels.]
Des études en cours prouvent que le borohydrure permet d’extraire le plomb métal d'effluents contenant du plomb organique non précipitable et extrêmement toxique.
Les possibilités d’application connues ou à découvrir sont certainement beaucoup plus diversifiées que celles déjà mentionnées. Dans la plupart des cas, un essai de laboratoire simple permet de vérifier la faisabilité du procédé ; les paramètres industriels peuvent être affinés sur unité-pilote.
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