Le gallium (Ga) et l’eau

Le gallium (Ga) et l’eau : présence, chimie et élimination

Le gallium est un élément présent à l’état de traces, principalement associé aux minerais contenant de l’aluminium et du zinc, et utilisé dans les semi-conducteurs. Les concentrations de gallium dissous dans les eaux naturelles sont généralement très faibles, mais l’exploitation minière, les drainages acides et les eaux de procédés industriels peuvent créer des exceptions locales. Le comportement chimique du gallium dans l’eau varie selon le pH et les ligands ; le traitement doit donc être conçu en fonction du flux à traiter.

Illustration de la production de semi-conducteurs, du traitement des eaux industrielles et de verrerie d’échantillonnage ; il ne s’agit ni d’un échantillon mesuré ni d’un test spécifique au gallium. — Illustration d’eaux de procédé de l’industrie des semi-conducteurs et de leur traitement ; elle ne représente pas des concentrations de gallium mesurées.

Comment le gallium pénètre-t-il dans l’eau ?

Dans plusieurs minéraux, le gallium se substitue à l’aluminium ou au zinc et il est principalement récupéré comme sous-produit de la production d’alumine ou du traitement du zinc. L’altération libère généralement peu de gallium dissous, car de nombreuses phases contenant du gallium sont peu solubles ; celui-ci peut être transporté avec des particules fines. Les drainages acides issus de déchets miniers riches en sulfures peuvent mobiliser davantage de gallium. Les eaux usées industrielles provenant de la fabrication de semi-conducteurs ou du raffinage de l’alumine peuvent présenter des concentrations supérieures à celles des eaux naturelles. Une synthèse de l’USGS signale des concentrations de gallium dissous et colloïdal supérieures à 10 µg/L dans les eaux souterraines à proximité de zones de fabrication de semi-conducteurs en Chine ; il s’agit d’une observation propre à ces sites, et non d’une valeur générale pour les eaux souterraines.

Chimie du gallium dans l’eau

Le gallium se présente couramment sous la forme Ga(III), et son comportement ressemble à celui de l’aluminium dans de nombreuses eaux naturelles. L’hydrolyse et la formation de complexes hydroxylés varient selon le pH ; les sulfates, les chlorures, les fluorures et les ligands organiques peuvent également modifier sa spéciation. Dans les cours d’eau, le gallium est souvent associé aux matières solides en suspension ou déposées, mais des solutions industrielles acides ou fortement alcalines peuvent maintenir différentes espèces du gallium en solution. Les mesures du gallium total et du gallium dissous peuvent donc différer sensiblement.

Comment éliminer ou récupérer le gallium ?

Dans les eaux de drainage minier, la neutralisation et la clarification peuvent réduire la teneur en gallium dissous par précipitation ou par sorption sur des solides riches en fer et en aluminium. Le résultat dépend du pH, des ligands et de la composition des solides, et les boues produites doivent être gérées. Pour les solutions industrielles concentrées, des études ont examiné l’échange d’ions, l’extraction par solvant et d’autres méthodes de séparation afin de récupérer le gallium. Les eaux usées de l’industrie des semi-conducteurs peuvent aussi contenir de l’arséniure de gallium ; tout procédé de récupération ou de traitement doit donc également évaluer et gérer l’arsenic. Ces procédés spécialisés de récupération ne sont pas équivalents à un schéma validé de traitement de l’eau potable.

Pour évaluer le procédé, caractérisez le gallium total et dissous, le pH, l’alcalinité, l’aluminium, le zinc, les sulfates, les chlorures, les fluorures, l’arsenic si nécessaire, ainsi que les matières en suspension. Pour en savoir plus, consultez les pages sur l’échange d’ions et sur les éléments et leurs interactions avec l’eau.

Dernière révision : 31 octobre 2026 par Lenntech.