Heavy metals removal from industrial phosphoric acid using ion flotation

Élimination des métaux lourds de l'acide phosphorique industriel par flottation ionique La contamination des acides phosphoriques industriels par les métaux lourds, en particulier le cadmium, le cuivre et l'arsenic, présente des risques importants pour la qualité des engrais et la sécurité environnementale. En réponse aux réglementations européennes strictes visant à réduire la teneur en métaux lourds, ces travaux de thèse explorent la technique de flottation ionique comme solution efficace et évolutive pour améliorer la qualité de l'acide phosphorique. La recherche se concentre sur l'évaluation des performances de divers collecteurs, l'optimisation des paramètres opérationnels et l'évaluation de l'évolutivité du processus de la flottation ionique. L'étude commence par une analyse des principes de la flottation ionique, en mettant en évidence les facteurs critiques qui influencent son efficacité. Le dodécyl sulfate de sodium (SDS) a été testé en tant que collecteur, atteignant des efficacités de récupération élevées allant jusqu'à 99,61 % pour le cuivre et 98,39 % pour le cadmium dans des solutions à métaux uniques. Cependant, les performances ont diminué dans des systèmes multi-métaux, notamment pour le chrome, ce qui indique la nécessité de stratégies de collecteur adaptées. Une analyse comparative des collecteurs dithiophosphinate et dithiophosphate a montré que le dithiophosphinate surpassait le dithiophosphate, avec des taux de récupération maximaux de 90 % pour le cuivre, 87 % pour le cadmium et 54 % pour l'arsenic, soulignant l'importance du choix du collecteur en fonction du type de métal et des conditions de la solution. L'optimisation supplémentaire a impliqué l'ajustement de paramètres tels que la température, la concentration du collecteur et le type de dispositif de flottation. Les résultats ont révélé que les colonnes de flottation offraient une meilleure récupération et un meilleur contrôle par rapport aux cellules de flottation, en particulier lorsque les vitesses de gaz et les niveaux de remplissage de la colonne étaient optimisés. L'introduction d'adsorbants solides tel que le phosphogypse et d'additifs tels que Fe (II) a considérablement amélioré la récupération des métaux, notamment pour le cadmium et l'arsenic. Le plan de Box-Behnken a facilité l'optimisation systématique des paramètres de flottation, permettant d'obtenir des conditions en adéquation étroite avec les résultats expérimentaux. Les évaluations de l'évolutivité ont confirmé la robustesse du processus de la flottation ionique, maintenant des taux de récupération élevés à différentes échelles et dans des conditions opérationnelles variées. Le processus a démontré son adaptabilité aux températures élevées et à l'augmentation de la taille des colonnes, atteignant des taux de récupération quasi-complets de 98,97 % pour le cadmium, 99,99 % pour le cuivre et 90 % pour l'arsenic. Ces résultats valident la flottation ionique comme une approche polyvalente, efficace et évolutive pour traiter la contamination par les métaux lourds dans l'acide phosphorique. Cette recherche établit la flottation ionique comme une technique viable pour améliorer la qualité de l'acide phosphorique industriel, en répondant aux normes réglementaires et en soutenant la production durable d'engrais. Les résultats apportent des informations précieuses dans le domaine du traitement d'acide phosphorique et de la dépollution environnementale, ouvrant la voie à de futures innovations dans des technologies de traitement des phosphates plus propres et plus efficaces.