Propriétés physico-chimiques d’acide phosphorique

L’acide phosphorique est un composé chimique qui présente une grande importance au niveau industriel car il intervient dans de nombreuses applications telles que la fabrication des engrais phosphatés, les traitements de surfaces métalliques, les synthèses organiques, lafabrication des détergents, dans les industries alimentaires, etc. L’acide phosphorique est essentiellement obtenu à partir de la roche de phosphate.Généralement il peut être produit selon deux voies principales. La première est connue commeétant le procédé humide (WPA, Wet process Phosphoric Acid). Elle consiste en l’attaque de laroche de phosphate par un acide fort, le plus souvent l’acide sulfurique. La deuxième voie estbasée sur un procédé thermique dans lequel la roche de phosphate est réduite à des éléments quisont ensuite oxydés et hydratés pour obtenir l’acide phosphorique.

Cependant le premier procédé (procédé humide) est le plus fréquemment utilisé et ce malgré le fait qu’il présente certains inconvénients. En effet l’acide phosphorique obtenurenferme inévitablement la majorité des impuretés préalablement présentes dans le minerai(roche de phosphate). Les contaminants sont principalement des cations de métaux lourds tels que (Cd2+, Pb2+, Zn2+……etccertains éléments radioactifs,ainsi que de la matière organique telle que le di-n-butylphtalate (DBP) dépendant de la nature de la roche utilisée.

Généralités sur l’acide phosphorique

Historique

En 1669, un alchimiste de Hambourg, Henning Brand, découvrit une extraordinaire substance. Le hasard de patients travaux, orientés vers la recherche de la pierre philosophale l’avait mis en présence « du phosphore ». Kunckel un autre alchimiste, il reprit le travail de Brand à son début et aboutissant un peu plus tard à l’obtention du même corps ; dès 1674, son nom se trouvait lié à celui du phosphore sous la première appellation de « phosphore de Kunckel ». À la même époque le chimiste Robert Boyle apprit lui aussi que le phosphore provenait d’un quelque chose appartenant au corps humain, il en fit une troisième découverte établit certaines de ses propriétés. En 1769 Scheele montra que le phosphore est un constituant de l’os, dés l’année suivante, il mit au point un procédé de préparation qui remplaça l’inconfortable méthode des alchimistes du XVII siècle. Aussi bien en Angleterre qu’en France les os étaient recommandés comme engrais. A partir de 1820 la collecte de tous les squelettes d’animaux abattus en Grande-Bretagne fournit une quantité d’os insuffisante à satisfaire la demande des agriculteurs anglais. C’est dans la décennie 1840-1850 que les phosphates se sont imposés en remplacement des os. Le premier brevet de fabrication de superphosphate pris par John Bennet Lawes en 1842. Citaient os, apatite et phosphorite comme justiciables d’une attaque par l’acide sulfurique pour obtenir un engrais phosphaté doué d’une grande efficacité. Des modifications successives apportées à ce brevet, en 1848 et 1851 aboutirent à un nouveau texte qui ne concernait plus que le traitement des « phosphates naturels». De très nombreux secteurs de l’économie moderne vont être intéressés par la demande sans cesse croissante de phosphates, dans le même temps l’importance du phosphore s’affirme dans les phénomènes de la vie.

Ainsi est née l’industrie des engrais phosphatés. L’industrie chimique naissante se saisit rapidement des phosphates extraits pour leur faire subir des traitements propres à rendre leur acide phosphorique plus aisément utilisable par les végétaux (Gervy,1970;Dumon, 1980).

Propriétés physico-chimiques d’acide phosphorique

Propriétés physiques

A l’état pur et anhydre, l’acide phosphorique se présente sous forme d’un produit cristallisé incolore et hygroscopique.A concentration identique, les caractéristiques physiques de l’acide phosphorique peuventlégèrement varier avec les impuretés résiduelles contenues dans l’acide, lesquelles sont fonction du procédé de fabrication et de la provenance du phosphate naturel utilisé. Ainsi comparativement, l’acide phosphorique procédé par voie humide (green acid) a une densité et une viscosité légèrement plus importantes, un point d’ébullition et un point de cristallisation plus faibles(Orenga, 1985;Bertheleme, 2008).

Utilisationde l’acide phosphorique

L’acide phosphorique, principal dérivé actuel de la chimie du phosphore, est un intermédiaire indispensable pour l’élaboration de plusieurs produits notamment(Pascal,1962;Perrin et al,1997):
➤ La fabrication des engrais et des sels phosphatés notamment avec l’obtention des superphosphates triples et phosphates d’ammonium.
➤ L’industrie pharmaceutique; pour la production de certain médicament à base de phosphate.
➤ La production des tripolyphosphates de sodium qui est la matière première pour la production des détergents.
➤ L’industrie textile et papeterie.
➤ Traitement des surfaces métalliques tels que le décapage, polissage, antirouille.
➤ Traitement des eaux usées.
➤ Il est aussi utilisé dans les industries alimentaires, les cosmétiques et les peintures.

Toxicité de l’acide phosphorique

L’acide phosphorique est corrosif pour les yeux, la peau et les voies respiratoires et corrosif par ingestion. Les risques pour l’homme et l’environnement sont donc surtout dus au caractère corrosif de l’acide phosphorique en cas de contact. Les solutions concentrées d’acide phosphorique sont responsables de lésions sévères des tissus. Les solutions diluées ne sont que modérément irritantes, un contact répété ou prolongé avec la peau peut causer une dermatite. Lors d’une combustion, il se forme des fumées toxiques comprenant des oxydes phosphoreux. La substance se décompose au contact d’alcools, d’aldéhydes, de cyanures, de cétones, de phénols, d’esters, de sulfures, de substances organiques halogénées, produisant des fumées toxiques (Bertheleme, 2008).

Risque d’incendie et d’explosion

L’acide phosphorique est non inflammable et non explosible. Par contre, son action sur lesmétaux s’accompagne d’un dégagement d’hydrogène qui est, lui, très inflammable et donne avec l’oxygène de l’air un mélange explosif entre 4 et 75 % en volume dans l’air. Il peut également donner des mélanges inflammables pouvant causer des explosions avec les nitrates, les chlorates et le carbure de calcium.

Corrosion
L’acide phosphorique est corrosif vis-à-vis des métaux ferreux, du zinc, de l’aluminium.L’acier inoxydable, le cuivre, le bronze, le laiton résistent bien a l’acide pur, mais à un degrémoindre par rapport a l’acide industriel, contrairement au plomb, au carbone, graphite, certains élastomères et a l’ébonite, qui sont beaucoup mieux résistantsàtempérature limite de 100 a110°C.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITES SUR L’ACIDE PHOSPHORIQUE ET LE CADMIUM
I.1. Généralités sur l’acide phosphorique
I.1.1. Historique
I.1.2. Propriétés physico-chimiques d’acide phosphorique
I.1.2.1. Propriétés physiques
I.1.2.2. Propriétés chimiques
I.1.3. Utilisation de l’acide phosphorique
I.1.4. Toxicité de l’acide phosphorique
I.1.5. Risque d’incendie et d’explosion
I.1.6. Corrosion
I.1.7. Procédé de fabrication de l’acide phosphorique
I.1.7.1. Matières premières
I.1.7.2. Procédé par voie thermique (sèche)
I.1.7.3. Procédé par voie humide
I.1.8. Les impuretés contenues dans l’acide phosphorique produit par voie humide
I.2. Généralités sur le cadmium
I.2.1. Propriétés physico-chimiques
I.2.2. Cadmium et ses principaux composés
I.3.3. Utilisations du cadmium et ses composés
I.3.4. Principales sources de contamination par le cadmium
I.3.5. Toxicité
CHAPITRE II : LES MATERIAUX ECHANGEURS D’IONS ET LES PROCEDES MEMBRANAIRES
II.1. Rappels sur les matériaux échangeurs d’ions
II.1.1. Définition
II.1.2. Classification par nature
II.1.2.1. Echangeurs d’ions minéraux
II.1.2.2. Echangeurs d’ions organiques
II.1.3. Propriétés mécaniques des résines et membranes échangeurs d’ions
II.1.3.1. Le squelette
II.1.3.2. La géométrie
I.1.3.3. La résistance mécanique
II.1.3.4. La stabilité thermique et chimique
II.1.4. Propriétés physico-chimiques des résines et membranes échangeuses d’ions
II.1.4.1. Caractéristiques statiques
II.1.4.1.1. La capacité d’échange
II. 1. 4. 1. 2. Le taux de gonflement ou teneur en eau
II. 1. 4. 1. 3. L’exclusion de Donnan
II. 1. 4. 1. 4. La constante d’affinité
II.1.4.2. Caractéristiques en régime stationnaire
II.1.4.2.1. Résistance électrique
II.1.4.2.2. Permsélectivité
II.1.5. La cinétique d’échange
II.2. Les procédés utilisant les matériaux échangeurs d’ions
II.2.1. Procédés séparatifs à membranes échangeuses d’ions
II.2.1.1. Dialyse
II.2.1.2. Electrodialyse (ED)
II.2.1.2.1. Principe de l’électrodialyse
II.2.1.2.2. Application de l’électrodialyse
II.2.1.2.3. Limite de l’électrodialyse
II.2.1.3. Electro-électrodialyse (électrodialyse à membrane)
II.2.1.4.Combinaison Echange d’ions-Electrodialyse
II.2.1.4.1.Electrodésionisation
II.2.1.4.2.Electropermutation
CHAPITRE III : ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE
III.1. Extraction liquide -liquide
III.1.2. Précipitation
III.1.3. Flottation
III.1.4. Adsorption
III.1.5. Echange d’ions
III.1.6. Technique électromembranaire
CONCLUSION

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