Les carboxylates ont trouvé de multiples applications qui mettent à profit les propriétés physico-chimiques dues à leur structure. La principale concerne les produits tensioactifs ou agents de surface. Les savons sont les plus anciens agents tensioactifs connus et utilisés [137]. Le Tableau VIII rassemble les applications industrielles des carboxylates.
Industries
concernées Utilisations Applications Composés employés
Réf. Cosmétique émulsionnants, épaississants, surgraissants, stabilisateurs de mousse shampoings, bains moussants, crèmes, laits de beauté, démaquillants, produits de rasage
stéarates de sodium, de potassium ou
de triéthanolammonium [26]
Textile
dispersants, adoucissants, assouplissants
protection de la fibre délicate de laine au cours d’opérations chimiques
sévères
carboxylates à longue chaîne d’aluminium, de calcium, de zinc et
de magnésium [26] Pharmaceutique antiseptiques, antibactériens, lubrifiants fabrication de dentifrice pommades formulation de suppositoires
oléate de cuivre et de zinc, acides nonanoïque et laurique
undécylénate de zinc,
stéarate, laurate et oléate de glycérol
[139]
[130]
Produits
ménagers détergents
élimination des taches, produits vaisselles
oléate de magnésium et de nickel,
naphténate de nickel [139]
Traitement de surface
inhibiteurs de
corrosion protection des métaux
heptanoate de fer(III), heptanoate de cuivre(II), monocarboxylates de plomb à
chaînes linéaires aliphatiques
[154] [158] [159 ] [160 ]
Chimique collecteurs Flottation des minerais
laurate, tridécanoate, undécanoate et myristate de potassium, oléate de sodium, stéarate de sodium laurate de sodium [161 ] [162 ] [163 ] [164 ] [165 , 166 ]
Tableau VIII : applications industrielles des acides carboxyliques et carboxylates
Industries
concernées Utilisations Applications Composés employés
Chimique sécheurs, liants pour revêtements de surfaces peintures, vernis, encres
palmitates d’aluminium, de calcium et de magnésium
stéarates d’aluminium, de calcium, de magnésium et de zinc
oléates d’aluminium, de calcium, de plomb, de manganèse, de nickel, et de zinc
naphténates d’aluminium, de cobalt, de calcium, de manganèse et de plomb [139, 26] lubrifiants, stabilisants thermiques, plastifiants, catalyseurs, antistatiques
additifs pour les matières plastiques
stéarates de calcium, de plomb, de magnésium et de zinc, acide stéarique, stéarate de sodium
stéarate de calcium, savons de type baryum-cadmium
stéarates de calcium et de plomb,
dérivés des acides caproïque et laurique [139] [167 ] [26] [26] lubrifiants graisses
laurate, palmitate et stéarate de calcium, laurate, stéarate et oléate d’aluminium, stéarate de lithium, palmitate et stéarate de baryum, oléate et naphténate de cobalt, stéarate de magnésium, stéarate et oléate de zinc
[139]
Tableau VIII : applications industrielles des acides carboxyliques et carboxylates (suite).
La description des propriétés spécifiques des acides carboxyliques et des carboxylates met en évidence certaines particularités de ces composés. Leur structure, par les différences de comportement du (des) groupement(s) fonctionnel(s) et de la chaîne carbonée à l’intérieur d’une même molécule, sont à l’origine de leurs nombreux domaines d’applications. De part leur propriété acido-basique, les carboxylates formés en solution possèdent un ou plusieurs site(s) nucléophile(s) capables de « piéger » les cations. Cette propriété peut être mise à profit
pour la précipitation des cations métalliques en solution. Un grand nombre d’études a déjà été mené sur des composés capables de précipiter les métaux en solution, certains sont d'ailleurs largement utilisés industriellement. Le paragraphe suivant s’attachera à recenser les principales techniques de précipitation, leurs avantages, leurs inconvénients et l’apport des carboxylates en tant que réactif de précipitation.
IV.Les carboxylates de sodium : réactifs de précipitation sélective
des métaux en solution aqueuse
Dans le domaine des effluents industriels liquides engageant des rejets de métaux, les déchets peuvent être classés en deux catégories : d’une part les bains usés de procédés qui présentent des concentrations élevées en métaux ainsi qu’une forte acidité, d’autre part les eaux usées (rinçages morts, eaux de rinçage des sols) qui sont nettement moins concentrées en métaux lourds mais dont les volumes générés sont plus importants. Les déchets liquides présentent des caractéristiques très variables en ce qui concerne leurs teneurs en métaux lourds. Ils peuvent également contenir d’autres composés minéraux et/ou organiques eux-mêmes sources de pollution. Il n’est par conséquent pas possible de tracer le profil type d’un effluent contenant des métaux.
Par ailleurs, les protocoles de traitement doivent tenir compte des normes de rejet établies par la législation. Ces normes de rejet correspondent à des concentrations limites maximales autorisées en métaux pour le rejet dans l’environnement. Elles ont été définies par l’arrêté du 26 Septembre 1985 relatif aux ateliers de traitement de surface [168
]. Le Tableau 17 regroupe les normes de rejet pour différents métaux et autres polluants.
CrVI CrIII Cd Ni Cu Zn Fe Al Pb Sn MT Critères de rejet (mg/L) 0,1 3,0 0,2 5,0 2,0 5,0 5,0 5,0 1,0 2,0 15,0 MES CN
-F P Nitrites DCO HT pH Température
Critères de rejet (mg/L)
30,0 0,1 15,0 10,0 1,0 150,0 5,0 6,5 à 9 < 30°C
MT = métaux totaux MES = matière en suspension
DCO = demande chimique en oxygène HT = hydrocarbures totaux
Tableau 17 : normes de rejet françaises relatives aux ateliers de traitement de surface
La difficulté à gérer les déchets liquides résulte en premier lieu de la multitude des sources de rejets. En effet, les métaux sont quasiment omniprésents dans les effluents liquides issus de l’activité industrielle. La diversité de ces métaux, leur toxicité et la complexité des mécanismes chimiques dans lesquels ils sont impliqués, sont à l’origine des préoccupations en
matière de protection de l’environnement. Depuis les années 70, les réglementations ont contribué au développement de diverses techniques d’élimination et/ou de récupération des métaux. La précipitation est basée sur des mécanismes physico-chimiques de transfert d’un cation métallique en solution vers une phase solide [169
], sans modifier le degré d’oxydation
du métal lors du changement de phase. Cette opération implique toujours l’ajout d’un réactif de précipitation permettant la formation de l’état solide désiré. La récupération finale du métal conduit à la mise en place d’opérations de filtration, de décantation et/ou de flottation. Ces procédés de précipitation ont l’avantage d’être relativement simples à mettre en œuvre d’un point de vue technique et d’être attrayants d’un point de vue économique.
Cette partie sera consacrée à un état de l’art synthétique recensant les divers procédés de précipitation des métaux contenus dans les effluents liquides. On distingue les réactifs utilisés industriellement de ceux étudiés au stade de la recherche et du développement. Dans ce cadre, un développement particulier sera consacré aux carboxylates.