Se débarrasser du Dichlore

[OlivierSPb]

Bon dans une électrolyse utilisant de l'acide chlorhydrique dilué comme électrolyte, je vais dégager du Dichlore (Cl²) à la cathode.
S'agissant d'un gaz peu sympathique et pour éviter de transformer mes poumons en dentelle, plutôt que de ventiler et le balancer dans l'atmosphère, ce qui est quand même une pollution, j'envisage de le capter pour m'en débarrasser.
Mais en supposant que je capte bien le dichlore, qu'en faire?
Une solution serait de le faire barboter dans une solution de soude pour obtenir de l'eau de Javel.
Une autre solution serait d'essayer de refabriquer de l'acide chlorhydrique. Celui-ci se prépare par dissolution dans l'eau de chlorure d'hydrogène.
J'ai vu qu'il existait plusieurs méthodes pour faire du chlorure d'hydrogène avec du dichlore, quelqu’un connaît-il une méthode simple et praticable qui n'exige pas de construire une usine à gaz?
Sinon, s'il y a une autre idée pour éviter de balancer du chlore dans l'atmosphère en générant un produit utile, je suis preneur.
Merci d'avance<;

[Maurice]

Avant de répondre, il faudrait connaître le cadre de cette électrolyse. Tout d'abord on peut dire que tu ne connais pas vraiment la chimie, car le chlore ne se dégage jamais à la cathode, mais à l'anode.
Mais surtout, qui es-tu et que cherches-tu ?
Es-tu un journaliste qui se renseigne pour faire un article ? Un lycéen qui fait des expériences dans son garage ? Un amateur de science peu au courant de la chimie ? Pourquoi électrolyses-tu de l'acide chlorhydrique ? Que veux-tu en faire ? Si le chlore ne t'intéresse pas, c'est donc l'autre électrode qui t'intéresse, et c'est que c'est l'hydrogène qui t'intéresse. Mais dans ce cas, pourquoi ne pratiques-tu pas l'électrolyse de l'eau con tenant de l'acide sulfurique ou du sulfate de sodium. Tu aurais de l'Hydrogène, et pas de chlore...
On a de la peine à comprendre.-

[ecolami]

Bonsoir,
Pour ne pas avoir a du Dichlore il faut employer d'autres acides. L'acide sulfurique conviendra. De toute façon pour dissoudre le bronze ou le laion tu devra te placer dans les conditions nécessaire. tu obtiendra une solution de sulfates de cuivre, zinc et étain. Le cuivre étant majoritaire.
Il n'ya que pour le cuproaluminium que l'acide chlorhydrique te donnera le cuivre métal.
La séparation zinc etain par électrolyse est sans doute possible...
En mettant du Fer dans ton mélange tu pourra récupérer le Cuivre métal et avoir le fer en solution. apporte en dechetterie ce mélange...

[OlivierSPb]

Pour Maurice: Il est vrai que je ne suis pas un chimiste expert mais si j'en étais un peut-être que je ne poserai pas de question sur ce forum!
En plus je pense que tu n'a pas vraiment compris ma question. je ne cherche pas à faire de l'électrolyse d'HCl mais en fait de ZnCl².
Mon problème est simple. je veux raffiner du laiton, disons binaire 63% Cu et 37% Zn.
Pour raffiner le cuivre, je fais une électrolyse classique dans H²SO4 (20% de concentration) électrolyte chauffé à 60-65°, tension 1,1 V, densité de courant 280 A/m².
Dans une électrolyse classique en général cela ne marche bien que si les anodes de cuivre ont une pureté >99,4-99,6%. Et encore comme H²SO4 dissous tout, on est obligé de prélever régulièrement une partie de l'électrolyte , de le neutraliser, d'évaporer l'eau et ce qui reste part en général à la décharge.

Donc bien évidemment une électrolyse de ce type est impossible avec le laiton, car rapidement l’électrolyte ne contiendra plus que du sulfate de zinc.
D’où l'idée, HCl n’attaquant pas le cuivre en situation normale, de faire une première électrolyse en utilisant l'acide chlorhydrique, le cuivre se déposant alors dans la cuve et est récupéré par filtration. L’électrolyse du chlorure de zinc provoque un dépôt de zinc à la cathode avec dégagement de dichlore.
mais alors je reviens à ma question, que faire de ce dichlore?

[OlivierSPb]

Donc sauf erreur de ma part, j'aurais du H² à l'anode lors de la dissolution du zinc: 2HCl+ Zn = > H² + ZnCl²
Et à la cathode ZnCl2²=> Zn+ Cl²

[ecolami]

Bonsoir,
Tu ne pourras pas dissoudre le laiton sans attaquer AUSSI le cuivre. Tu peux faire l'essai: le laiton en présence d'acide perd son zinc en surface et présente alors un aspect de cuivre. D'ailleurs tu auras le m^me résultat en milieu fortement basique avec formation du Zincate de sodium . Employer du HCl n'offre aucun avantage.

[OlivierSPb]

L'acide chlorhydrique n'attaque pas le cuivre mais uniquement le zinc.
L'acide sulfurique attaque les 2. C'est celui qui est utilisé pour le décapage des laitons après extrusions à chaud pour enlever la couche d'oxyde.
J'ai une expérience industrielle là-dessus. On électrolysait les bains de décapage (Une mini SX-EW en fait) non pas tant pour récupérer le cuivre que pour prolonger la durée de vie des bains. Quand les bains étaient trop chargés en Zinc on neutralisait et floculait pour ne rejeter que de l'eau propre. Les résidus solides (Sels,...) étaient mis en décharge contrôlée.
L'attaque à l'acide chlorhydrique donne bien un aspect cuivre, ce qui prouve que seul le zinc a été attaqué, l'attaque à l'acide sulfurique laisse l'aspect laiton puisque zinc et cuivre sont attaqués. C'est pour cela qu'il est utilisé pour décaper un donner un aspect plus ou moins brillant.

[ecolami]

Bonjour,
Le cuivre n'est attaqué par les acides qu'en conditions oxydantes: cela peut se faire par l'ajout d'un oxydant (eau oxygénéé, nitrates, bihromate etc...) ou par électrolyse. L'oxyde de cuivre est facilement attaqué par les acides puisque le cuivre est alors déjà oxydé. En présence d'acide sulfurique concentré et chaud une partie de l'acide se réduit en formant du dioxyde de soufre( gaz suffocant) et l'autre partie forme du sulfate de cuivre. L'acide sulfurique dilué (genre acide batterie) ne permet pas cette réaction.
Dans ce que tu décris le cuivre est bien récupéré et le zinc reste en solution: preuve que la séparation électrolytique est possible en deux temps. simplement vous ne faites pas ce second temps.
En mettant un morceau de zinc dans un mélange contenant du sulfate de cuivre et de zinc (avec ou sans acide) tu pourrais retirer le cuivre et n'avoir PLUS QUE du zinc a électrolyser si tant est que ça soit utile de retirer le cuivre. Evidemment en présence d'acide il y aura une attaque du zinc aussi. Mais une fois que la couleur bleue du cuivre a disparu tu sais qu'il ne reste plus que le zinc.

[OlivierSPb]

Tout d'abord merci pour la réponse.
L'acide sulfurique dilué laisse le cuivre impavide sauf si on chauffe ou si on barbote de l'air ou encore dans le cadre d'une électrolyse.
Les électrolyses de cuivre industrielles se font avec environ 25% d'acide (Donc moins que l'acide de batterie) chauffé à 63° nominal.
Quant à l'eau oxygénéé, s'il est vrai qu'en ajoutant de l'H²O² à l'acide sulfurique j'obtiens de l'H²SO5 (Acide peroxymonosulfurique ou acide de Caro) appelé aussi acide piranha car il "bouffe" tout... C'est très exothermique et relativement dangereux car cela se met à bouillir et dégage des vapeurs hautement toxiques... Certainement pas utilisable par centaines de kg...
Donc si on utilise les paramètres de l'électrolyse classique du cuivre, il va bien se passer ce que j'ai décrit, c'est à dire saturation de l'électrolyte par le sulfate de zinc.

Par contre je ne suis pas certain de comprendre ce que tu dis par faire les choses en 2 temps. Ce que je comprends, c'est que tu suggères de démarrer l'électrolyse par une électrolyse du cuivre et quand l’électrolyte ne contient plus que du sulfate de zinc, faire une électrolyse du zinc.

C'est en effet possible en théorie mais inapplicable à grande échelle. Une "petite" cuve d'électrolyse contient environ 5 tonnes d'électrolyte et une douzaine de tonnes d'anodes solubles. Quand c'est du cuivre 99,4% + le process dure environ 2 semaines. Vue la relative faible quantité d'électrolyte, je vais déposer relativement peu de cuivre avant de saturer en ions Zn l'électrolyte. A ce moment, je suis obligé de retirer les cathodes de cuivre et de mettre de nouvelles cathodes de départ pour le zinc (En remplaçant certainement l'anode soluble par une anode insoluble en plomb ou en graphite) et une fois que mon zinc est épuisé de remettre mon anode soluble et de rechanger les cathodes, et de boucler là-dessus.
Je n'ai pas fait le calcul exact mais grosso modo mes 5 tonnes d'électrolyte sont saturées avec 150 kg de cuivre donc pour électrolyser mes 12 tonnes d'anodes j'aurai plus de 50 cycles, en comptant 4h pour chaque changement d'anodes et de cathodes cela fait 8 jours de manipulations...
Ce qui marche sur 100 g en labo, n'est pas forcément utilisable à grande échelle.

D'où mon idée de virer d'abord le zinc en continu dans une électrolyse en dissolvant le zinc dans HCl.
Le problème ce sont les dégagements gazeux.
H² n'est pas vraiment un problème, si la cuve d'électrolyse est bien conçue avec un couvercle étanche et un système de captation des gaz, on fait péter l'hydrogène au fur et à mesure qu'il se dégage. J'ai vu cela dans une usine faisant du traitement de surface, c'est assez rigolo, il y a en permanence une série de petites explosions faisant ptt, ptt comme un moteur qui a des ratés. Le tout combiné avec un bon détecteur d'H², il existe donc des solutions industrielles permettant d'éliminer H² de façon simple et fiable.
Reste le dégagement de Cl² à la cathode dont je ne sais pas trop quoi faire et j'aimerais vraiment ne pas le balancer dans l'atmosphère...

[OlivierSPb]

Je ne suis pas un exacerbé de l'écologie mais quant on peut faire les choses proprement c'est aussi bien, car à ma connaissance ce dichlore si je l'envoies dans l'atmosphère, il finira par retomber, ce qui est moyennement cool...

[cycy]

Bonjour,

Pourrais tu nous mettre au fait de la quantité de réactifs que tu comptes utiliser? je ne suis pas sur d'avoir bien saisi... Sur de petites quantités il est a strictement parlé complémentent superflu de capter le dichlore car celui-ci est produit en quantités trop faibles pour être un problème. Cependant en effet si tu utilises des grandes quantités cela devient vite nécessaire aussi bien pur celui qui manipule que pour tous les gens autour que pour l'environnement ( même si quand tu prends 400ppm de dichlore dans la tronche ça devient le cadet de tes soucis. ). pour éliminer le dichlore tu as plusieurs solutions. L'hydroxyde de sodium en est une mais il y a aussi les réducteurs en solutions aqueuses tels que le thiosulfate de sodium ( qui se trouve bien dans le commerce étant justement utilisé pour les piscines au chlore ) ou encore des des réducteurs avec des propriétés similaires comme le dithionite de sodium ou le disulfite de sodium. L'emploi de ces méthodes te demandera donc de pouvoir clore ( sans jeu de mots ^^ ) ton milieux réactionnel et d'y introduire un tuyau dont l'autres bout barbote dans ta solution de réducteur.
Mais réfléchissons un peu en terme de volumes, c'est plus parlant : mettons que tu utilises 7L d'acide chlorhydrique à 35% ( soit environ 80mol d'HCl(aq)) tu vas produire si ton équation de réaction est juste 2fois moins de dichlore que tu n'as d'HCl soit 40mol. Or aux conditions de températures et de pression habituelles, le volume molaire d'un gaz est de 24L/mol donc 40 mol de dichlore représentent 960 L de dichlore ce qui est assez énorme ( bien qu,il soit un indispensable dans la chimie faut quand même se rappeler que le dichlore a été utilisé comme gaz de combat il y a un siècle environ.
Alors précise les quantités sur lesquelles tu souhaites travailler et si tu pouvais m'expliquer ce que tu entends par raffiner du laiton ( après lecture de la discussion je ne suis pas sûr d'avoir tout compris ^^ )

Merci d'avance,
Cyriac

[ecolami]

Bonjour,
J'ai expliqué plusieurs fois les moyens pour traiter ton problème mais il ne semble pas que tu en tienne compte en lisant tes réponses. Alors dans un premier temps essaye de dissoudre dans tes alliages JUSTE le zinc...