Transfert de complexes métalliques en milieu acide phosphorique concentré ou dilué par membranes de nanofiltration : application à la production de l'acide phosphorique

par Houda Diallo

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Murielle Rabiller-Baudry et de Jean Koulidiati.

Soutenue en 2009

à Rennes 1 .


  • Résumé

    L’acide phosphorique industriel obtenu par voie humide contient des contaminants plus ou moins toxiques (Fe, Cd, F,…) à éliminer pour obtenir un acide de qualité alimentaire. La nanofiltration de la fraction de l’acide industriel brut de concentration intermédiaire H₃PO₄ ≤ 6 M n’est pas très sélective. Pour identifier les mécanismes de transfert, la spéciation des cations trivalent Fe ou divalent Cu a été déterminée en solutions modèles en faisant varier la concentration d’acide phosphorique de 5. 9 M à un milieu aqueux dilué 0. 12 M. Le fer est quasi-exclusivement sous la forme anionique tétradihydrogénophosphato ferrate(III) en milieu acide concentré (1. 2 M - 5. 9 M); le transfert suit le mécanisme d’exclusion de Donnan car les co-ions chlorures plus mobiles que le complexe anionique sont en rétention négative. En milieu 0. 12 M, la rétention des chlorures devient positive en accord avec les équilibres thermodynamiques déplacés vers la formation du cation divalent dihydrogénophosphato fer(III) aux dépens de l’hydrogénophosphato fer(III) et du tétradihydrogénophosphato ferrate(III). Ce mécanisme s’applique aux espèces dihydrogénophosphato cuivre(II) et Cu(II) libre moins retenues que les complexes du fer. Dans le cas de l’acide industriel, la rétention négative des chlorures est aussi observée, en bon accord avec la spéciation des solutions modèles 5. 9 M.

  • Titre traduit

    Transfer of metals bound to phosphoric acid in concentrated or diluted media by nanofiltration membranes : application to raw phosphoric acid


  • Résumé

    Raw phosphoric acid issued from wet process needs to uptake more or less toxic impurities (Fe, Cd, F) for achieving food grade. A nanofiltration step applied to an intermediate fraction of the raw industrial acid ≤ 6 M H₃PO₄ was not selective enough. In order to identify transfer mechanisms, the speciation of trivalent Fe or divalent Cu cations was achieved in model solutions ranging from 5. 9 M concentrated to 0. 12 M aqueous phosphoric acid. For 1. 2 M – 5. 9 M acidic range, iron specie is anionic tétradihydrogénophosphato ferrate(III) only; its retention follows Donnan exclusion mechanism, usually working in non extreme pH solution, because co-ion chloride which migrates faster than the anionic complex was negatively-retained. For 0. 12 M, chloride retention becomes positive in good accordance with the predominant cationic specie dihydrogénophosphato fer(III) in equilibrium with hydrogénophosphato fer(III), and tétradihydrogénophosphato ferrate(III). This mechanism can be applied to dihydrogénophosphato copper(II) and Cu (II) species which are less retained than iron species. For raw phosphoric acid, chloride negative retention was observed again in good accordance with anionic predominant metal specie close to that of 5. 9 M model solutions.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (IV-240 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 198-203

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  • Bibliothèque : Université de Rennes I. Service commun de la documentation. Section sciences et philosophie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TA RENNES 2009/169
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