Élimination des métaux lourds à l'aide du chlorure de fer (III) : que révèlent les dernières recherches ?
Par فريق Egy Chem HubMis à jour le 24 octobre 2026
Il n'existe pas de réponse unique à la question suivante : le chlorure de fer (III) (connu scientifiquement sous le nom de chlorure ferrique, Iron(III) Chloride ou Ferric Chloride) élimine-t-il les métaux lourds ? En effet, l'efficacité de l'élimination des métaux lourds par le chlorure ferrique (III) (Heavy Metal Removal with Ferric Chloride) dépend du métal, de sa forme chimique, du pH et de la composition de l'eau. Cet article présente les publications parues entre 2023 et 2026, ainsi que des références plus anciennes expliquant le mécanisme, et attribue chaque chiffre à l’étude correspondante.
Cet article fournit des informations générales et ne constitue pas une recommandation de dosage. De plus, Egy Chem Hub ne dispose pas de données d’essai concernant l’efficacité de son produit dans l’élimination des métaux ; c’est pourquoi aucun taux d’élimination ne lui est attribué ici.
Résumé rapide
- Le fer (III) se décompose en flocs d’hydroxyde de fer (III), et les métaux sont éliminés par adsorption, précipitation associée et rétention au sein des flocs.
- L’arsenic(V) As(V) est le mieux documenté : on observe une élimination supérieure à 90 % à un pH proche de la neutralité. L’arsenic(III) As(III) est quant à lui plus difficile à traiter.
- Le cuivre, le nickel et le zinc nécessitent généralement un milieu alcalin, l’effet du fer se combinant alors à celui de la précipitation hydroxydique. Le chrome hexavalent Cr(VI) est généralement réduit en premier lieu.
- Contraintes : ions concurrents, boues, fer et chlorure résiduels, impuretés du coagulant.
- La dose optimale est déterminée par un essai de dosage sur l’eau réelle et non par la littérature.
Comment les métaux sont-ils éliminés ?
Lors de l’ajout de la solution à l’eau, l’ion fer (III) s’hydrolyse et forme de l’hydroxyde de fer (III) (Fe(OH)₃) sous forme de flocons. Trois mécanismes interviennent :
- L'adsorption : les ions métalliques, ou les anions qui les transportent comme les arsenates, se fixent à la surface des flocons. Un résumé de l’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA, 2000) a suggéré que l’adsorption et la coprécipitation constituent le principal mécanisme d’action de l’arsenic pentavalent, ce que confirment les études d’Inam et al. (2021).
- La coprécipitation : le métal est piégé lors de la formation de la flocule ou se combine avec celle-ci pour former un composé peu soluble.
- Rétention par balayage (Sweep Floc) : à des doses plus élevées, le floc retient les particules et les colloïdes chargés de métal, selon le guide australien sur l’eau potable (NHMRC).
Quant aux cations, leur adsorption sur l’hydroxyde de fer (III) augmente avec l’élévation du pH : cuivre et plomb (Swallow et al., 1980), zinc et cadmium (Roberts, 1981, qui précise que le cadmium nécessite un pH plus élevé que le zinc pour atteindre la moitié de sa capacité d’adsorption).
Nouveautés dans la recherche
| Étude | Eau et métaux | Conclusions | Remarque |
|---|---|---|---|
| Ibrahimi et al. (2026), PLoS One | Usine de galvanoplastie en Tunisie, 24 semaines ; chrome(III) 70–132 et nickel 33–92 mg/l | Comparaison entre le chlorure de fer (III) (0,864 kg/m³), le PAC et la chaux. Avec la chaux : plus de 99 % de chrome et environ 97 % de nickel, pour un coût des produits chimiques de 0,134 euro/m³ contre 0,432 avec le chlorure de fer (III). Les pics de résidus avec le chlorure de fer (III) au cours des premières semaines ont atteint 2–2,5 pour le chrome et 17 mg/l pour le nickel | Comparaison opérationnelle sur un seul site, et non une expérience contrôlée |
| Boguniewicz-Zabłocka et al. (2026), Processus | Eaux de galvanoplastie réelles : nickel, zinc, cuivre et chrome hexavalent | En laboratoire, le coagulant ferrique a éliminé la plus grande quantité de chrome, tandis que le PAC s’est avéré le plus efficace pour le nickel et le zinc. Après filtration sur charbon actif, l’efficacité totale a dépassé 90 % | Ce chiffre concerne le processus intégré et non la floculation seule |
| Karakaş et Kızıl (2024), Turkish Journal of Engineering | Eaux de galvanoplastie réelles : cuivre 88,67, nickel 438,10 et zinc 3,84 mg/litre | Solution de chlorure de fer (III) à 40 % (environ 5,8 ml/litre) avec de l’hydroxyde de sodium, de la chaux et un déshydratant : cuivre et nickel à 97–100 % en poids, 82–98 % | Réaction entre le fer et les alcalins (pH jusqu’à 12,3) ; formation d’un précipité de 67 ml pour 250 ml |
| Lan et al. (2023), Eau | Arsenic 5 mg/l | L’As(V) a été éliminé en 15 minutes avec une dose de 0,25 g/l de chlorure de fer (III) ou de sulfate d’aluminium ; le sulfate d’aluminium n’a pas été efficace avec l’As(III) | en laboratoire ; source : résumé de l’étude |
| Inam et al. (2023), Eau | Eaux souterraines contenant de l’antimoine trivalent (100–1 000 microgrammes/litre) et de l’acide succinique | À des doses de 20–100 mg/litre, la dose s’est avérée être le facteur ayant le plus d’influence sur l’élimination de l’antimoine et du carbone organique, et la charge de boues a atteint 0,45 ml/litre dans des conditions optimales | Modèle statistique ; source : résumé de l’étude |
| Gorman et al. (2023), AWWA Water Science | Chrome hexavalent dans l’eau potable | Réduction par le fer (II), puis floculation et filtration, avec oxydation du fer (II) en excès par l’hypochlorite avant la filtration | Concernant le fer (II) et non le fer (III) |
La revue d’El Ouadrhiri et al. (2025, Processes) estime que l’élimination des métaux lourds par floculation et décantation est généralement supérieure à 90 %, sans préciser de floculant. La revue de Sagar et al. (2026, Urban Science) décrit le traitement du chrome hexavalent par réduction au fer (II), puis par adsorption et précipitation associée ; les boues, les métaux résiduels et le coût constituent des problèmes récurrents. Nous n’avons pas trouvé dans les sources ouvertes suffisamment de données récentes sur le mercure, ni sur le plomb et le cadmium en association avec le chlorure de fer (III) en particulier.
L’arsenic : le cas le plus clair
La limite recommandée dans l’eau potable est de 10 microgrammes/litre (recommandation provisoire de l’Organisation mondiale de la santé, qui correspond à la limite maximale contraignante adoptée par l’EPA en 2001). L’Organisation mentionne la floculation et la décantation parmi les techniques d’élimination. Voici ce que rapporte le résumé de l’EPA (2000) à propos d’études antérieures :
- Une dose de 3 à 10 mg/litre de chlorure de fer (III) a permis d’éliminer 81 à 96 % de l’arsenic dans une station à grande échelle dont la charge était d’environ 2,1 microgrammes/litre d’arsenic, contre 23 à 71 % pour l’alun à une dose de 6 à 20 mg/litre.
- L'élimination de l'arsenic pentavalent a dépassé 90 % à des doses de chlorure de fer (III) supérieures à 20 mg/litre.
- Aucune élimination complète de l’arsenic trivalent n’a été observée dans les essais de Hering (1996) ; l’EPA suggère d’envisager d’abord son oxydation en arsenic pentavalent.
Plages de pH et doses
| Objectif | pH | Dose indiquée | Remarque |
|---|---|---|---|
| As(V) | Bonne entre 6 et 7, elle diminue à partir de 8 dans les études d’Inam (2021) et d’Amiri (2022) ; et l’EPA a cité d’anciennes études faisant état d’une efficacité jusqu’à 7,5–8 | Amiri et al. (2022) : 50–200 mg/l pour les eaux à forte teneur en arsenic | Les études divergent au-delà de 7 |
| As(III) | Non tranché : efficacité minimale proche de 6 dans les expériences citées par l’EPA, et amélioration entre 7 et 10 chez Inam (2021) | Pas d’élimination complète (Hering) | Oxydation préalable |
| Cuivre, zinc, cadmium, plomb | L’adsorption augmente avec l’augmentation du pH | De 864 mg/litre (Ibrahimi) à environ 8,3 g/litre de solution (Karakaş) dans des eaux industrielles fortement chargées | Fenêtres alcalines spécifiques à chaque métal |
| Nickel | 8,0–9,5 pour la solubilité minimale selon Ibrahimi, et 10 ou plus selon Karakaş d’après ses références | — | Varie en fonction de la composition et des coagulants |
Les dosages sont publiés en différentes unités (millimoles/litre, FeCl₃·6H₂O, mg de fer ou ml de solution) ; il convient donc de les convertir en fer avant toute comparaison. À titre d’exemple de calcul (sans constituer une recommandation) : 10 mg/l de fer correspondent à environ 71 à 77 mg/l d’une solution contenant 13–14 % de fer (teneur en fer du produit selon le TDS).
Contraintes pratiques
- Ions concurrents : les phosphates, la silice, les sulfates et les substances humiques réduisent l’adsorption de l’arsenic (Inam et al., 2021, et résumé de l’EPA). Les agents chélateurs tels que l’EDTA maintiennent une partie des métaux à l’état dissous (Ibrahimi et al.).
- Boues : chaque mg de fer donne jusqu’à environ 1,9 mg d’hydroxyde de fer (III) sec (calculé à partir d’une masse moléculaire de 106,87 et d’une masse atomique de 55,845). Les boues sont chargées en métaux ; Karakaş et Kızıl les décrivent comme difficiles à éliminer. L’EPA a indiqué que les boues de deux stations de traitement visant à éliminer l’arsenic n’avaient pas été classées comme dangereuses lors du test TCLP, mais ce résultat n’est pas généralisable.
- Fer résiduel : la limite esthétique pour le fer dans l’eau potable est de 0,3 mg/l selon l’EPA et les recommandations australiennes ; elle n’est pas contraignante. Le NHMRC indique que la présence de fer (II) dans le produit réduit son efficacité et peut entraîner la formation de fer dissous provoquant l’« eau rouge ».
- Chlorure : il est ajouté sous forme de chlorure de fer (III). La teneur en chlorure de l’eau traitée a diminué de près de moitié sur le site d’Ibrahimi lorsque celui-ci a été remplacé par de la chaux.
- Impuretés du coagulant : les produits à base de fer peuvent contenir des traces de métaux (dont la NHMRC a dressé une liste) ; un certificat d’analyse du lot est donc requis, en particulier pour l’eau potable.
- Eau réelle : Ibrahimi met en garde contre le fait que l’eau artificielle surestime les performances, et une partie des résultats d’Inam (2021) a été obtenue avec de l’eau déminéralisée.
Comparaison succincte avec l’alun et la chaux
- L'alun : le chlorure de fer (III) s'est révélé plus efficace que l'alun pour l'arsenic dans la synthèse de l'EPA, qui privilégie le fer à un pH supérieur à 7,6 ou en présence d'As(III). Une comparaison détaillée entre ces deux coagulants fait l'objet d'un article distinct sur le site.
- La chaux : elle repose sur la précipitation hydroxydique en milieu alcalin et n’ajoute pas de chlorure. Dans le cas d’Ibrahimi, elle s’est avérée moins coûteuse sur le plan chimique et plus stable, mais il s’agit d’un cas isolé. Quant au chlorure de fer (III), il produit un floculant qui se combine bien avec des anions tels que l’arsenic, proches du point de neutralisation.
- Certaines usines combinent ces deux agents, comme chez Karakaş et Kızıl : le fer (III) pour la floculation, et la chaux et la soude pour ajuster le pH.
Solution de chlorure ferrique (III) à 40 % d’Egy Chem Hub
Egy Chem Hub fournit une solution de chlorure ferrique (III) à 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, nom commercial ECH-FR4014). La formule FeCl₃ correspond au composé anhydre, tandis que le produit est une solution aqueuse de couleur brun-rougeâtre. La fiche technique (TDS) indique :
- une concentration allant jusqu’à 40 % (±2 %) en poids, une teneur en fer (III) de 13 à 14 %, une teneur en fer (II) allant jusqu’à 1 %, une acidité libre allant jusqu’à 1 %, une densité relative de 1,42 (±0,02) à 20 °C, et une solubilité totale dans l’eau.
- La dose optimale est déterminée par un test de virulence ; le produit peut être injecté sous forme concentrée ou diluée.
- Conditionnement : fûts en PEHD de 280 kg, conteneurs IBC de 1 400 kg et en vrac. Origine : Égypte ; durée de conservation : 12 mois ; commande minimale : un fût.
- Le produit est fabriqué dans une usine certifiée NSF selon la norme NSF/ANSI/CAN 60 pour les applications de floculation et de décantation dans l’eau potable ; la limite d’utilisation maximale enregistrée est de 100 mg/l.
Ce que nous ne fournissons pas : la fiche technique (TDS) mentionne les utilisations de floculation et de clarification pour l’eau potable, les processus industriels et les eaux usées, mais ne comprend pas de résultats concernant l’élimination des métaux. Par conséquent, nous n’indiquons ni taux d’élimination ni dosage pour ce produit. La fiche technique (TDS) et la fiche de données de sécurité (FDS) sont disponibles sur demande.
Sécurité : la fiche de données de sécurité (version 2) attribue à la solution une classification de précaution provisoire : peut être corrosif pour les métaux (H290), nocif en cas d’ingestion (H302), provoque de graves brûlures cutanées et des lésions oculaires (H314), ainsi que des lésions oculaires graves (H318). Son pH est inférieur à 1. Il ne doit pas être stocké avec des métaux, des alcalis ou des agents réducteurs ; les conduites de chaux et de soude doivent donc être séparées de la conduite de la solution.
Questions fréquentes
Le chlorure de fer (III) élimine-t-il tous les métaux lourds avec la même efficacité ? Non. L’efficacité dépend du métal et de sa valence (As(III) par rapport à As(V), Cr(VI) par rapport à Cr(III)), ainsi que du pH, des ions concurrents et des agents de précipitation.
Quel est le pH approprié ? Cela varie. L’arsenic(V) est bien éliminé vers un pH de 6 à 7 selon plusieurs études, les cations nécessitent un pH plus élevé, et les plages varient même pour le nickel. C’est pourquoi l’essai est réalisé sur une série de valeurs et non sur une seule.
La solution Egy Chem Hub atteint-elle un taux d’élimination spécifique ? Nous ne disposons pas de données d’essais publiées concernant ce produit en matière d’élimination des métaux ; nous ne mentionnons donc ni taux ni dosage. Le dosage et la possibilité d’atteindre la limite de rejet sont déterminés par un essai de dosage sur votre eau, accompagné d’une analyse en laboratoire des métaux avant et après le traitement.
Qu’en est-il des boues produites ? Elles contiennent les métaux éliminés ; leur composition est analysée et leur gestion s’effectue conformément à la législation locale. Elles ne sont pas considérées comme dangereuses au regard des critères de l’EPA mentionnés.
Pour nous contacter
Pour demander un devis ou les spécifications techniques d’une solution de chlorure de fer (III) à 40 %, contactez l’équipe d’Egy Chem Hub et joignez les informations dont vous disposez : les métaux cibles, leurs concentrations et leurs formules chimiques, le pH et l’alcalinité, les ions concurrents, ainsi que la limite de rejet requise.
