Précipitation de NiS

Pour chacune des précipitations, effectuées à 20 °C, la solution de Na2S (50 mM) a été ajoutée

goutte à goutte à l’aide d’une pompe péristaltique (Ismatec JPN, 8 canaux) à un débit de 26,9

mL h-1 depuis la solution synthétique et le lixiviat et à 76,9 mL h-1 lors de la préparation du NiS

d’ensemencement. Après ajout du réactif, la solution a été maintenue sous agitation pendant

1 h, puis solide et liquide ont été séparés par filtratio. Le précipité a été séché jusqu’à masse

constante à 100 °C dans une étuve (pour les réactions sous air) ou à 80 °C dans un

dessiccateur purgé plusieurs fois à l’azote puis mis sous vide (pour les réactions en

atmosphère inerte). Le précipité a ensuite été analysé par CHONS et minéralisé pour être

analysé, de même que le filtrat et les eaux de lavage, par ICP-AES.

2.3.1 Précipitation de NiS à partir des solutions synthétiques

i. Effet du pH

Les trois solutions synthétiques à précipiter à pH 1,5, 3,5 et 7,5 ont été placées sous agitation

magnétique (400 tr min-1), la solution de Na2S a été ajoutée goutte à goutte pour atteindre un

rapport molaire Ni:S de 1:1 (Tableau 24). Une photographie du montage est présentée en

Figure 48. Solide et liquide ont ensuite été séparés par filtration sous vide avec un filtre en

acétate de cellulose de taille de pores de 0,45 µm.

Chapitre 5 : Récupération du nickel dans le lixiviat d’A. murale par précipitation sélective

sous la forme de sulfure de Ni (NiS)

ii. Effet de la stœchiométrie

L’effet de la stœchiométrie a été étudié sur une solution synthétique de 100 mL à pH 3,5. La

quantité de Na2S ajoutée a été contrôlée par le volume d’ajout du réactif (Tableau 24).

Tableau 24 : Durée d'ajout de Na2S (50 mM) pour un débit de 26,9 mL h-1 en fonction de la stœchiométrie de la

réaction de précipitation à partir de la solution synthétique (100 mL) à pH 3,5

Stœchiométrie

(Ni:S) ^{n(S2-) (mmol) V(Na2S) (mL)}

Durée de

l’ajout (min)

1:1 1,03 20,5 45,7

1:1,25 1,29 25,7 57,2

1:1,5 1,55 30,9 81,8

2.3.2 Précipitation de NiS à partir du lixiviat d’A. murale

i. Précipitation de NiS sans ensemencement

Deux solutions de lixiviat d’A. murale de 150 mL à pH 5,5 et 7,5, dont le pH a été ajusté avec

une solution de H2SO4 2 M, ont été placées sous agitation magnétique à 400 tr min-1. La

solution de Na2S a été ajoutée à chacun des deux lixiviats pour atteindre une stœchiométrie

Ni:S de 1:1. La suspension a été filtrée sous vide à l’aide d’un filtre en fibre de verre de taille

de pores 1,6 µm (diamètre 70 mm). La nature du filtre et la taille de pores ont été changées

car la présence de matière organique ne permettait pas une filtration à 0,45 µm, en raison d’un

colmatage.

Figure 48 : Photographie du montage lors de la précipitation de NiS

Na2S, xH2O

(50 mM)

Solutions à

précipiter

ii. Précipitation de NiS avec ensemencement

 Préparation de NiS pour ensemencer

Une solution de 500 mL de NiSO4 1 M ainsi qu’une solution de 500 mL de Na2S 1 M ont été

ajoutées goutte à goutte dans 250 mL d’eau ultra-pure agités à l’aide d’un agitateur à 4 pales

inclinées (vitesse d’agitation : 400 tr min-1) (agitateur à pale OS20). Une fois filtré en

surpression (2 bar d’azote) à l’aide d’une colonne en acier et d’un filtre en cellulose régénérée

de taille de pores de 8 µm (Figure 49), le précipité a été lavé deux fois.

Lorsqu’elle est conduite sous atmosphère inerte, la réaction est effectuée dans une boite à

gants purgée plusieurs fois à l’azote puis mise sous vide.

 Protocole de précipitation de NiS à partir du lixiviat d’A. murale avec

ensemencement

Le NiS d’encemensement a été ajouté humide à 300 mL de lixiviat. La masse ajoutée a été

déterminée par rapport à la teneur en eau du précipité de sorte à ensemencer à une

concentration en NiS sec de 100 g L-1. La solution de Na2S (50 mM) a été ajoutée goutte à

goutte pour obtenir un rapport molaire de Ni:S de 1:1. Le précipité a ensuite été lavé plusieurs

fois dans 500 mL d’eau. Solide et liquide ont été séparés par filtration en supression avec un

filtre en cellulose régénérée de taille de pores 8 µm. Le schéma du protocole est décrit en

Figure 50.

Chapitre 5 : Récupération du nickel dans le lixiviat d’A. murale par précipitation sélective

sous la forme de sulfure de Ni (NiS)

 Précipitation de NiS avec ajout de Na2S en excès

Un volume de 300 mL de lixiviat d’A. murale a été ensemencé comme précédemment à

100 g L-1 de NiS sec. Une solution de Na2S (50 mM) a été ajoutée goutte à goutte de sorte à

obtenir un rapport molaire Ni:S de 1:2,4. Des prélèvements de 2 mL ont été effectués toutes

les 30 min et filtrés à 0,45 µm avec un filtre seringue en cellulose régénérée.

3 Précipitation de NiS à partir de solutions synthétiques pour définir

les paramètres de précipitation optimaux

Les principaux paramètres à étudier pour optimiser la précipitation de NiS sont l’effet du pH et

de la stœchiométrie. S se présente sous plusieurs formes en fonction du pH. La solution de

Na2S doit donc être préparée de façon à favoriser une des formes déprotonées de H2S pour

permettre la réaction avec Ni. Un deuxième pH à contrôler est celui des solutions à précipiter.

En effet, il peut avoir un impact sur la forme des particules générées (Wang et al. 1997). Enfin,

Figure 50 : Schéma du protocole de précipitation de NiS à partir du lixiviat d'A. murale avec ensemencement

Alyssum murale

(Broyée à 2 mm)

Lixiviation à l’eau

NiS solide

Lixiviat

[Ni] = 10 mM

Lixiviat ensemencé

[NiS] = 100 g/L

Précipitation

sélective

Na₂S solution

[S] = 50 mM

Précipité P1 Filtrat F1

Filtration

Eau ultra-pure

Lavage / Filtration

Précipité P2 Eau de lavage L1

Eau ultra-pure

Lavage / Filtration

Précipité P3 ^{Eau de lavage L2}

le dernier paramètre étudié sera le rapport molaire Ni:S dans le but de maximiser le rendement

de précipitation tout en minimisant la quantité d’impuretés précipitée.

3.1 Effet du pH

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