Brevet FR2629446A3 — publié le 19891006

FR 2629446 A3 19891006 FR 8804421 A 19880331 L'invention concerne le domaine du traitement des rejets industriels et plus pré.isément l'épuration des eaux chargées d'ions métalliques notamment de cuivre. L'épuration des effluents de rinçage acqueux chargés de cuivre est un impératif que l'on rencontre dans l'industrie du traitement de surface et plus précisément dans l'industrie de fabrication de circuits imprimés. Diverses méthodes de traitement sont utilisées jusqu'a ce jour, c'est ainsi que traditionnellement les effluents de rinçage acqueux sont conduits dans un réacteur pour subir une neutralisation telle que par la chaux entrainant la formation d'hydroxyde de cuivre qui précipite. Par incorporation d'un adjuvant organique on provoque la floculation du précipité, lequel, après décantation est filtré sur filtre presse. Ce procédé a pour inconvénient notamment de nécessiter l'investissement d'installation lourdes ainsi que la manutention , le stockage, le transport et l'élimination de boues résiduelles. Suivant un autre procédé connu on pourrait envisager de traiter les effluents acqueux sur des résines sélectives échangeuses d'ions qui ne retiendraient que les ions métalliques notamment le cuivre; mais ce procédé ne serait pas économiquement rentable et présenterait de plus l'inconvénient de nécessiter la régénération des résines, opération par laquelle on créerait également des concentrés à traiter. Par ailleurs, et de manière également. connue des effluents acqueux chargés d'ions métalliques peuvent être traités par électrolyse, le métal se déposant sur la cathode de l'électrolyseur; ce procédé est notamment utilisé pour la récupération des métaux précieux tel que l'or ou l'argent; toutefois ce procédé de récupération ne peut être utilisé dans lesdits ateliers en raison de la présence nécessaire dans les effluents à traiter de composés peroxygénés utilisés lors du décapage du cuivre et entrainant une redissolution dans l'électrolyte du cuivre déposé sur la cathode suivant les réactions:: La réaction globale peut s'écrire La présente invention vient apporter une solution int é- ressante à ce problème en proposant un procédé de traitement des effluents cuivrés comprenant un électrolyseur et caractérisé par le fait que l'on adapte le milieu à électrolyser par incorporation d'un agent réducteur cet agent réducteur pouvant être avantageusement du bisulfite de soude. Les réactions chimiques avant l'opération d'électrolyse peuvent s'écrire : La réaction globale d'oxydoréduction peut s'écrire Il n'y a plus de redissolution du cuivre dans le milieu, le rendement de l'électrolyse reste acceptable jusqu'à de très faibles concentrations en ions métalliques et permet ainsi une épuration quasi totale de 1 'effluent ; le cuivre électrolysé est récupéré sous forme métallique sur la cathode. L'invention sera mi eux comprise grâce à la deseription d'un exemple préféré de procédé de traitement plus spécialement adapté aux rejets d'ateliers de fabrication des circuits imprimés, en référence aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente sous forme de bloc diagramme les différentes étapes de traitement des effluents. La figure 2 représente schématiquiment un électrolyseur accompagné de la cuve d'adaptation du milieu. Sur les lignes de métallisation des circuits imprimés, les premiers bains de rinçage fonctionnent en circuit fermé de telle sorte que leur concentration en ions métalliques, ici du cuivre pour environ 90oxo, augmente progressivement; lorsque ces bains de rinçage, appelés bains de rinçage mort atteignent une concentration d'environ 20%, et détiennent de ce fait moins performants, il-s sont vidangés dans une cuve unique 1 équipée d'un agitateur 3 d'un contrôleur de potentiel d'oxydD- réduction 4 dit potentiel rédox, et d'un contrôleur de niveau 5. Lorsque le niveau requis est atteint dans la cuve 1, le contrôleur de potentiel rédox 4 autorise par l'intermédiaire de l'électrovanne 6 l'introduction d'un agent réducteur ici du métabisulfite de soude contenu par exemple dans un récipient 7 jusqu'au niveau de potentiel requis: lorsque celui-ci est atteint, le contrôleur de potentiel redox 4 ferme l'électrovanne 6, l'arrivée de métabisulfite de soude est interrompue et le contenu de la cuve 1 est conduit dans l'électrolyseur 2 dont le principe et le fonctionnement sont connus par l'homme de métier, par l'intermédiaire de l'électrovanne 8 et de la pompe 9 jusqu'à atteindre un niveau haut détecté par le contrôleur de niveau 20.Lorsque ce niveau est atteint, l'arrivée de l'effluent est interrompue, l'électrolyseur peut être mis sous tension et son contenu est mis en circulation fermée sous l'action d'un moyen approprié ici, une pompe 21 pilotée par un organe de commande 22 par exemple un ampère-heuremetre ou encore une horloge. La circulation de lteffluent s'effectue ainsi en circuit fermé pendant toute la durée de l'électrolyse, la fin de l'électrolyse est commandée par le même organe de co##- mande 22 qui coupe l'alimentation électrique de l'électrolyseur, arrête la circulation de lteffluent par fermeture de l'électrovanne 23 et autorise la vidange par ouverture de l'électrovanne 24 vers un lit de résines sélectives, avant mise a'à l'égout, pour complément d'épuration des traces restantes de cuivre et élimination par piègage des autres métaux tels que l'étain, le plomb ou le nickel qui interviennent à des concentrations beaucoup plus faibles. A titre d'exemple particulier, la demanderesse peut faire état d'essais réalisés sur un électrolyseur équipé de trois anodes en grillage de titane d'une surface d'environ 1600 cH et de trois cathodes en mousse de plastique nickelé, le courant d'électrolyse étant fixé à 45 ampères et le volume de l'effluent étant de 150 litres. Dans un premier essai, l'effluent contenait 1,3 Kg de Cu Sofa, 5H 0 et 1 1 de H# So4 représentant une concentration en cuivre de 1,47 g/l Après 24 heures d'électrolyse la concentration en cuivre est ramenée à 0,1 mg/l Dans un second essai on ajoute à la solution restante du premier essai 1,3 Kg de Cu So, , 5H *0 et 2,5 1 de cuivre chimique la concentration de cuivre résultante est de 2,26 g/l après 24 heures d'électrolyse, la concentration en cuivre est ramenée à 0,15 mg/l. Dans un troisème essai on ajoute à la solution restante du second essai 1,3 Kg de Cu 504 , 5H g0 O 1l de cuivre chimique et 1Kg de persulfate de sodium la concentration résultante d? cuivre est de 2,49 g/l. Après 24 heures d'électrolyse la concentration en cuivre n'est ramenée qu'à 1,7 g/l ce mauvais rendement étant comme il a été décrit précédemment dû à la redissolution du cuivre dans l'électrolyse de par la présence d'un composant peroxygèné, ici le persulfate de sodium. Dans un quatrième essai, on ajoute à la solution restante du troisième essai 0,7 Kg de métabisulfite de soude, après 20 heures d'électrolyse, la concentration en cuivre est ramenée à 1,33 mgJl ce qui permet l'évacuation vers un traitement complémentaire sur résines sélectives. A la fin de cet essai le poids du cuivre récupéré est d'environ 1,15 Kg. Ce procédé de traitement des effluents contenant des ions métalliques et notamment du cuivre est particulièrement bien adapté aux installations de traitement de rejets industriels de petite et moyenne dimensions telles que celles relatives aux ateliers de fabrication de circuits imprimés. REVENDICATIONS 1)- Procédé de traitement des effluents acqueux contenant des ions métalliques comprenant un électrolyseur (2) caractérisé par le fait que l'on adapte l'effluent à traiter en lui incorporant un agent réducteur. 2)- Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'agent réducteur est du métabisulfite de soude. 3i- Procédé selon la revendication 2 dans lequel les ions métalliques sont des ions cuivre. 4,- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'agent réducteur est mélangé à l'effluent à traiter dans une cuve (1) située en amont de 1 'électro- lyseur (2) et suivant une quantité fixée par le potentiel d'oxydoréduction du mélange.