Sels d’uranium courants dans l’eau et technologies d’élimination et de purification
La teneur en uranium mesurée dans l’eau est généralement exprimée en uranium total, et non sous la forme d’un seul sel dissous. La forme de l’uranium en milieu aqueux dépend des conditions d’oxydoréduction, du pH et de ligands tels que le carbonate, l’hydroxyde, le sulfate et le phosphate. Ces facteurs influent sur sa mobilité et sur l’efficacité potentielle des procédés de traitement.
Pour les eaux souterraines contenant de l’uranium, les eaux de mine ou les saumures de procédé, le choix du traitement commence par une analyse représentative et une compréhension de la spéciation de l’uranium. Le traitement doit également prévoir la gestion des concentrats, des matériaux filtrants usagés et des boues contenant de l’uranium.
Espèces et composés de l’uranium courants dans l’eau
Le tableau distingue les espèces dissoutes en milieu aqueux des minéraux solides et des produits chimiques utilisés dans les procédés. La détection d’uranium dans un échantillon ne démontre pas à elle seule la présence d’un sel particulier : les résultats d’analyse sont généralement exprimés en uranium total (U).
| Espèce ou composé | Formule ou forme représentative | Contexte typique dans l’eau ou les procédés | Comportement dans l’eau |
|---|---|---|---|
| Complexes uranyle–carbonate | UO2CO3(aq), UO2(CO3)22−, UO2(CO3)34− ; des complexes calcium–uranyle–carbonate peuvent également se former | Eaux souterraines oxiques présentant une alcalinité due aux bicarbonates/carbonates ; certaines eaux de mine alcalines | Souvent solubles et mobiles. La répartition entre les espèces dépend du pH, des carbonates, du calcium et de la force ionique ; elle ne correspond pas à une concentration fixe en « sel de carbonate d’uranium ». |
| Espèces issues de l’hydrolyse de l’uranyle | UO22+ et formes hydrolysées telles que UO2OH+ ou complexes hydroxo neutres | Eaux oxiques pauvres en carbonates, les formes exactes variant avec le pH | La spéciation varie avec le pH ; l’hydrolyse, la sorption et la précipitation peuvent influer sur l’uranium dissous. |
| Complexes uranyle–sulfate | Par exemple, UO2SO4(aq) et des complexes à teneur plus élevée en sulfate | Drainage minier acide riche en sulfates, solutions de lixiviation de l’uranium et eaux de procédés métallurgiques | Les complexes peuvent maintenir U(VI) en solution. La concentration et la spéciation dépendent de l’acidité, des sulfates et des autres ions. |
| Espèces uranyle–phosphate et minéraux phosphatés d’uranium | Complexes uranyle–phosphate en solution aqueuse ; les solides comprennent des minéraux du groupe de l’autunite | Eaux souterraines et sédiments contenant des phosphates, ainsi qu’eaux influencées par un traitement aux phosphates ou par des minéraux uranifères | Le phosphate peut former des complexes avec l’uranium et, dans des conditions appropriées, des solides peu solubles. Le résultat dépend du pH et des ions concurrents ; il ne faut pas confondre la formule d’un minéral avec celle d’un sel dissous. |
| Nitrate d’uranyle | UO2(NO3)2 (souvent hydraté) | Solutions de laboratoire, du cycle du combustible nucléaire et de procédés chimiques spécialisés ; ce n’est pas un sel typique des eaux souterraines naturelles | Produit chimique de procédé facilement soluble. Une fois dissous, la spéciation de l’uranium dépend de la composition chimique de la solution : il ne reste pas uniquement sous forme de nitrate d’uranyle intact. |
| Oxyde d’uranium(IV) et minéraux silicatés | UO2(s) (uraninite) ; USiO4(s) (coffinite) | Aquifères réducteurs, sédiments, zones minéralisées et résidus miniers | Généralement peu solubles en conditions réductrices, bien que l’oxydation et les changements de composition chimique de l’eau puissent mobiliser l’uranium. |
| Concentrés d’uranium et produits de procédé précipités | Composition variable ; généralement des oxydes d’uranium ou des précipités contenant de l’uranium | Circuits d’extraction minière et de traitement de l’uranium, résidus et rejets miniers | Ce sont des solides, et non des sels couramment dissous dans l’eau ordinaire. Le contact avec des poussières, des lixiviats ou des eaux de procédé peut produire une eau contenant de l’uranium qui nécessite une évaluation. |
Point essentiel : En conditions oxydantes, U(VI) forme couramment des complexes uranyle. Les carbonates et les hydroxydes sont des ligands majeurs dans de nombreuses eaux souterraines ; les sulfates, les phosphates, les fluorures et la matière organique peuvent également influer sur la spéciation. En conditions réductrices, les solides d’U(IV) sont souvent moins solubles. Consultez la synthèse de l’USGS sur la spéciation de l’uranium dans les eaux souterraines et son étude de l’uranium et d’autres éléments dans les eaux souterraines.
Options d’élimination, de séparation et de purification de l’uranium
| Objectif | Technologie envisageable | Critères de sélection |
|---|---|---|
| Éliminer l’uranium dissous des eaux souterraines | Échange d’anions | Peut être efficace pour les complexes uranyle–carbonate chargés négativement. Le choix de la résine, l’alcalinité, les sulfates, les nitrates et les autres ions concurrents influent sur la capacité et la percée ; la régénération produit une saumure contenant de l’uranium. |
| Réduire la teneur en uranium et en autres ions dissous | Osmose inverse (RO) ou nanofiltration (NF) | La séparation membranaire peut réduire la teneur en uranium dissous, mais ses performances dépendent de la membrane, de la spéciation et de la composition de l’eau d’alimentation. Le concentrat contient les constituants retenus et doit faire l’objet d’une gestion appropriée. |
| Fixer l’uranium sur des solides en vue d’une séparation ultérieure | Coagulation, adsorption et filtration au moyen d’un traitement adapté à base de fer ou d’aluminium | L'élimination dépend du pH, de la dose de coagulant, de la forme de l'uranium et de la composition de l'eau. Des essais en laboratoire sont nécessaires ; les boues produites ou les eaux de lavage à contre-courant des filtres peuvent contenir de l'uranium concentré. |
| Éliminer l'uranium lors du traitement de la dureté | Adoucissement à la chaux ou à la chaux et à la soude | Peut entraîner la coprécipitation de l'uranium dans des conditions appropriées, mais l'efficacité est variable et dépend fortement du pH et de la composition de l'eau à traiter. Les boues résiduelles doivent être gérées de manière appropriée. |
| Récupérer l'uranium à partir de solutions minières ou de procédés | Échange d'ions, extraction par solvant et précipitation contrôlée | Il s'agit d'étapes de procédés hydrométallurgiques établies dans les circuits adaptés. Elles nécessitent une conception propre au procédé, des mesures de sécurité et la gestion des produits et résidus contenant de l'uranium ; elles ne sont pas interchangeables avec les traitements domestiques de l'eau potable. |
L'OMS et l'EPA des États-Unis recensent notamment l'échange d'ions, l'osmose inverse, la coagulation/filtration et l'adoucissement à la chaux comme méthodes de traitement. Leur efficacité varie selon la composition chimique de l'eau d'alimentation et les conditions d'exploitation du procédé. Vérifiez l'efficacité du traitement par des essais représentatifs et surveillez à la fois l'eau traitée et les flux de résidus. Pour les aspects propres à l'uranium dans l'eau potable, consultez la fiche d'information de l'OMS sur l'uranium et les recommandations de l'EPA des États-Unis sur les résidus de traitement.
Discuter d'un problème de traitement de l'eau
Discuter d'un problème de traitement de l'eau
Pour une eau ou un flux de procédé donné contenant de l'uranium, les options de traitement doivent être évaluées en fonction des résultats de son analyse, de la qualité visée et des exigences de gestion des résidus.
Dernière révision : 9 novembre 2026 par Lenntech.
Sources et lectures complémentaires
- Service géologique des États-Unis (USGS) : spéciation de l'uranium dans les eaux souterraines
- Service géologique des États-Unis (USGS) : uranium, chrome, arsenic et vanadium dans les eaux souterraines
- Organisation mondiale de la Santé : fiche d'information chimique sur l'uranium
- Organisation mondiale de la Santé : l'uranium dans l'eau potable — document de référence
- Agence de protection de l'environnement des États-Unis (EPA) : résidus du traitement de l'eau potable et radionucléides d'origine naturelle