Ces technologies sont : l’évaporation, l’ultrafiltration, l'osmose inverse et l’électrodialyse.
Nous les décrirons sommairement.
L’ÉVAPORATION
Principe
Par effet de vide (30 torr), on alimente en continu un bouilleur où l’ébullition se fait, selon la capacité calorifique de l’électrolyte, entre 25 et 35 °C. Le vide créé permet de récupérer l’effet Joule du bain de travail, en évitant ainsi tout apport d’énergie au bouilleur. La solution concentrée est renvoyée par pompage dans le circuit de traitement ; les vapeurs engendrées par l'ébullition sont condensées sur un échangeur et l’eau distillée produite est extraite par pompage et peut être réutilisée.
[Photo : Évaporation sous vide]
Applications
Ce procédé est applicable aux bains de zinc, cadmium, argent et étain. La figure 1 montre le fonctionnement de l'ensemble.
L'intérêt est encore accru lorsque l’on est en présence de bains froids : l'évaporation sous vide crée une détente et donc un refroidissement ; il n’est alors plus nécessaire de refroidir le bain par un système extérieur coûteux en énergie.
[Photo : Évaporateur]
La figure 2 montre une installation d’évaporation sous vide sur un bain de cadmiage. Ses caractéristiques sont les suivantes :
— débit de la solution entrante : 15 000 kg/h ;
— débit de la solution sortante : 14 960 kg/h ;
— température à l’entrée de la solution : 30 °C ;
— température à la sortie de la solution : 29 °C ;
— débit d’eau de condensation : 2 950 kg/h ;
— température à l’entrée de l’eau de condensation : 10 °C ;
— température à la sortie de l’eau de condensation : 16 °C ;
— température d’ébullition : 25 °C ;
— consommation électrique : 10,2 kW.
Avantages de l’évaporation sous vide
— Faible coût énergétique ;
— chaleur de condensation récupérable (chauffage d’atelier par exemple) ;
- — absence de rejets ;
- — recyclage sans altération des constituants annexes du bain (mouillants, brillateurs...).
L'ULTRAFILTRATION
Principe
L’ultrafiltration est un procédé de séparation physique, dans lequel l’émulsion, sous pression hydrostatique, circule contre une membrane semi-perméable. Les molécules en solution et les substances à poids moléculaire élevé, telles que les huiles et les émulsifiants, sont retenues et concentrées. Le résultat est une séparation de l’émulsion en deux courants :
- — le filtrat, dans lequel les matières contenues ne se trouvent plus qu’en quantités très faibles ;
- — le produit concentré, qui contient les substances séparées à une concentration qui peut atteindre 50 à 60 %.
[Photo : Ultrafiltration sur bain de dégraissage]
[Photo : Dispositif d’ultrafiltration]
Les membranes
Deux types de membranes existent actuellement sur le marché :
- — les membranes organiques (acétate de cellulose, polyamide, polysulfone) moins coûteuses que les suivantes, mais d’utilisation limitée ;
- — les membranes minérales qui peuvent être utilisées à des températures élevées (jusqu’à 120 °C) ou en présence de solvants chlorés ou aromatiques.
Applications de l'ultrafiltration
Dans l’industrie du traitement de surface, l’ultrafiltration permet, sur un bain de dégraissage, de séparer les huiles des produits lessiviels et des solvants qui peuvent ainsi être recyclés.
Une unité d’ultrafiltration installée dans un atelier de mécanique possède une capacité de traitement de 34 m³ par semaine. Le temps de travail de cette installation est de 120 heures par semaine. Elle nécessite un rinçage de 5 heures par semaine.
Avantages principaux de l'ultrafiltration
- — économie de détergents ;
- — absence de rejets huileux qui perturberaient le fonctionnement de la station d’épuration ;
- — optimisation de la récupération des huiles ;
- — qualité constante du bain de dégraissage.
L'OSMOSE INVERSE
Principe
Comme l’ultrafiltration, l’osmose inverse est un procédé de séparation à membrane. L’osmose est le phénomène qui permet le passage d’eau d’une solution saline peu concentrée vers une solution plus concentrée, au travers d’une membrane semi-perméable. Ce passage caractérise l’existence d’une pression appelée « pression osmotique » et qui est directement liée à la concentration et à la taille des molécules en solution. Il est possible d’inverser ce flux d’eau en appliquant à la solution la plus concentrée une pression mécanique supérieure à la pression osmotique : c’est l’osmose inverse.
L’osmose inverse met en jeu des pressions nettement plus importantes que l’ultrafiltration.
Applications
L’osmose inverse peut être installée, par exemple, sur un bain mort après dépôt de nickel.
[Photo : Osmose inverse]
[Photo : Pilote osmose inverse]
Le concentrat, qui contient tous les éléments du bain de nickelage, est réintroduit dans le bain de dépôt. L’eau osmosée est réutilisée en rinçage.
Avantages de l’osmose inverse
- — recyclage sans modification de l’électrolyte (qualité et concentration) ;
- — récupération proche de 100 % (aux pertes d’entretien près) ;
- — pas de traitement d'eau ;
- — travail à la température du bain.
L'ELECTRODIALYSE
Principe
L’électrodialyse est aussi un procédé de séparation à membrane. Les membranes utilisées sont ici des membranes sélectives (anioniques ou cationiques).
Un module d’électrodialyse est un empilement alternatif de ces membranes entre deux électrodes. L’eau à traiter circule dans des compartiments dits « d’appauvrissement ». Les ions passent de chaque côté dans des compartiments dits « d’enrichissement ».
La figure 7 montre le fonctionnement d'une cellule d’électrodialyse.
[Photo : Fonctionnement d’une unité d’électrodialyse.]
[Photo : Electrodialyse.]
Applications
L’électrodialyse est utilisée pour la récupération de tous types de bains. Les principales applications sont le cuivre, le nickel, l’argent.
La figure 8 précise la situation d’un électrodialyseur dans une chaîne de traitement : il est interposé, en dehors de la chaîne, entre le bain de dépôt et le rinçage mort. L’électrolyte constitue la solution à enrichir et le rinçage la solution à appauvrir.
Avantages principaux
- — Recyclage immédiat sans modification de la structure de l’électrolyte ;
- — pas de traitement d’eau ;
- — travail à la température du bain ;
- — concentration constante du bain de dépôt et du bain mort ;
- — pas de traitement d’eau propre.
CONCLUSION
Ces quelques lignes montrent qu’il existe des techniques qui, non seulement permettent une dépollution de certains effluents issus des chaînes de traitement de surface, mais encore permettent de réduire les produits d’apports mis en œuvre, ainsi que les consommations de produits de dégraissage et de décapage.
Les quelques exemples donnés sont là pour le prouver.
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