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D’où vient le nickel?

Le nickel pur (Ni) est un métal blanc argenté que l’on trouve rarement comme métal pur à la surface de la terre car il s’oxyde au contact de l’oxygène. Le nickel pur se trouve à l’intérieur de plus grandes météorites nickel-fer qui n’ont pas été exposées à l’oxygène à l’extérieur de l’atmosphère terrestre ou dans des roches ultramafiques.

Le nickel est principalement extrait de deux groupes de gisements de minerai. Le premier groupe de gisements de minerai sont les latérites telles que la limonite (Fe, Ni) O (OH), un mélange nickelifère, ou la garniérite, un mélange de divers silicates riches en nickel et de nickel hydraté. Le deuxième groupe est constitué des minerais sulfurés dont le principal minerai est la pentlandite [(FeNi) ₉S₈].

Tableau 1: Minerais de nickel les plus courants

Latérites

Minerais sulfurés

Limonite 

Garnierite

Pentlandite

Le nickel métal ne réagit pas avec l’oxygène de l’air dans les conditions ambiantes. Le nickel métal est principalement utilisé pour la production d’acier inoxydable et d’alliages de nickel. Le cation nickel le plus courant est le Ni²⁺ mais d’autres états d’oxydation du nickel tels que Ni ³, Ni ⁴⁺ sont également produits pour différentes applications.

Comment le nickel est-il présent dans les eaux souterraines?

Le diagramme de Pourbaix ou potentiel / pH du nickel de la figure 1 montre la spéciation du nickel dans l’eau. La zone entre les lignes pointillées orange représente la zone de stabilité de l’eau. Le diagramme montre que la spéciation du nickel dans l’eau est dominée par sa forme élémentaire cationique Ni²⁺.

Figure 1: Diagramme de Pourbaix ou potentiel / pH des espèces de nickel

La concentration de nickel (Ni²⁺) dans l’eau naturelle est généralement inférieure à 20 ppb (µg / l), mais une zone contaminée peut contenir des eaux souterraines dont la concentration dépasse la recommandation de 70 ppm (µg / l) de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS).

Comment le nickel est-il retiré des eaux souterraines?

La forme élémentaire cationique du nickel (Ni²⁺) peut être efficacement capturée et éliminée des eaux souterraines à l’aide d’une résine chélatante sélective à cation d’acide faible (WAC) avec un groupe iminodiacétique, telle que Resinex™ CH-23.

Figure 2: Une résine chélatante sélective avec un groupe iminodiacétique

La capacité moyenne d’élimination du nickel cationique (Ni²⁺) du Resinex™ CH-23 est de 20 g de Ni²⁺ par litre de résine mais dépend de la matrice de l’eau. Souvent, l’eau contient d’autres cations qui contribueront à la saturation du lit; par conséquent, il est toujours recommandé de contacter nos experts techniques pour le dimensionnement d’un système d’élimination des métaux lourds car d’autres métaux peuvent influencer la consommation estimée.

Resinex™ CH-23 est une résine chélatante qui élimine également efficacement d’autres cations de métaux lourds tels que le cuivre (Cu²⁺), le vanadium (Va²⁺), le plomb (Pb²⁺), le zinc (Zn²⁺) et le cadmium (Cd²⁺) dans leur forme cationique élémentaire.

Conditions de fonctionnement recommandées pour l’élimination du nickel (Ni²⁺)

La sélection des conditions de fonctionnement d’un système d’élimination du nickel dépend: 

  • Du temps de contact superficiel minimum nécessaire à l’application 
  • Des autres espèces cationiques dans l’eau 
  • De la durée de vie du lit souhaitée 
  • Des conditions de fonctionnement (continu, discontinu) 

Un filtre AquaFlow™ peut être utilisé pour éliminer le nickel (Ni²⁺) avec un temps de contact superficiel d’au moins six minutes, mais généralement deux AquaFlow™ en série, fonctionant en carrousel sont utilisés avec un débit typique par récipient de 10-20BV / h. 

Comment calculer l’élimination du nickel (Ni²⁺) des eaux souterraines

Supposons une eau souterraine contaminée avec 0,3 mg / l de nickel (Ni²⁺) qui doit être purifiée avec les propriétés suivantes: 

  • Débit moyen de 30m³/ h 
  • Fonctionnement continu 24h / 24, 7j / 7 

La charge annuelle de nickel (Ni²⁺) est alors calculée comme suit: 

  • Concentration en nickel: 0,3 mg / l = 0,3 g / m³ 
  • Volume annuel d’eau souterraine contaminée par du nickel (Ni²⁺): 30 m³/ h x 8 600 hpa = 258 000 m³ 
  • La charge annuelle de nickel (Ni²⁺): 3g / m³ x 258,000m³ = 77,400g = 77,4kg Ni²⁺ 

Cela donne, à une charge moyenne de 20kg Ni²⁺ / m³ Resinex™ CH-23, une consommation d’environ 4m³ par an. Un filtre AquaFlow™ peut être sélectionné dans notre gamme de filtres mobiles industriels afin d’obtenir la fréquence d’échange souhaitée. 

Il est toujours recommandé de contacter notre expert technique pour le dimensionnement d’un système d’élimination des métaux lourds car d’autres métaux peuvent interférer dans la consommation estimée.