BE407397A

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"PROCEDE DE FABRICATION D'UNE MATIERE POUR L'ECHANGE ET
L'ENLEVEMENT DES BASES, ET APPLICATIONS DE CETTE MATIERE"
L'emploi du charbon actif et des autres matières chimiquement indifférentes est connu, entr'autres pour la décoloration de liquides et de solutions, l'adsorption de gaz et vapeurs, et pour déodoriser l'eau et les liquides.

Pour la fabrication du charbon actif, on fait usage principalement de deux groupes de procédés : car- bonisation et l'activation par contact avec des gaz et vapeurs, ou la carbonisation et l'activation après imprégnation par des matières chimiques.

On emploie comme vapeurs et gaz activants: la

vapeur d'eau, l'anhydride carbonique, le chlore, l'oxygène, l'air, etc..., tandis que plusieurs matières chimiques sont employées, entr'autres la chaux, la soude, l'acide sulfuri- que, le chlorure de zinc.

Jusqutà maintenant on a envisagé la fabrication de matières actives à caractère indifférent en carbonisant les matières organiques à des températures élevées.

Selon l'invention, on obtient des matières à pro- priétés acides ayant un grand pouvoir d'adsorption et d'é- change et de fixation des bases et quton peut dénommer aus- si humus, matières humiques, acides humiques, d'une compo- sition inconnue et de propriétés variables.

La demanderesse a constaté que les matières humi- ques fabriquées selon le procédé ci-dessus ont une activité beaucoup plus grande que le charbon actif dans certains cas. Cette activité se révèle par un grand pouvoir d'échan- ge des ions. Cette matière sera dénommée humus actif ou ac- tivé.

Les matières humiques selon l'invention diffèrent du carbone et sont caractérisées par: a. Leur oxydabilité partielle ou totale par ltaci- de nitrique à chaud. b. Leur solubilité partielle ou totale dans la soude caustique.

Elles sont fabriquées, généralement parlant, par réaction entre des matières contenant du carbone et des ma- tières chimiques hygroscopiques ou même capables de fixer l'eau chimiquement : entre autres l'anhydride sulfurique, l'acide .concentré ou sulfurique/ fumant, le chlorure de zinc, le chlorure de chaux, l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique, la mas- se en réaction étant portée à des températures comprises

entre 60 et 250 C.

En fabriquant ces matières actives il faut avoir soin que la matière obtenue ait une résistance et une structure suffisantes ; leproduit est généralement employé dans des filtres en couche de grande épaisseur et doit résister à la pression. La demanderesse a constaté que pour les buts de la présente invention la houille, l'anthracite sont de bonnes matières premières, tandis que le bois, la sciure de bois, la tourbe, les feuilles, le lignite, l'amidon, les mélasses, etc... donnent des produits ayant les mêmes propriétés, mais qui ne sont pas physiquement aussi résistants. On obtient un très bon produit en exposant l'anthracite à la réaction de l'acide sulfurique fumant ou de l'anhydride sulfurique (SO3) pendant quelques heures.

La réaction produit des matières de couleur foncée, analogues à celles provenant des feuilles pourries.

Etant donné que le produit de décomposition des feuilles .est depuis longtemps dénommé humus, matières humiques, acides humiques, on peut également faire usage de ces noms pour les produits obtenus selon l'invention.

Finalement on donnera des exemples de fabrication;
1 - De la houille en grains est exposée pendant plusieurs heures à la réaction de SO3 gazeux. La réaction donne un grand dégagement de chaleur, l'élévation de température est limitée par une réfrigération appropriée.

Le produit est brassé avec de l'eau après réaction et lavé pour enlever l'acide libre formé pendant la fabrication, puis on le sèche à basse température.

2 - Une partie en poids d'amidon est mélangée avec 5 à 6 parties d'acide sulfurique fumant et le mélange

est amené à une température d'environ 2006 C en choisissant convenablement la quantité d'acide ajoutée à la fois et en la laissant agir suffisamment longtemps sur ltamidon.

Il est possible, de cette manière, de se dispenser de tout apport de chaleur de l'extérieur. Le produit de la réaction est lavé et séché à basse température.

Afin d'élever la température finale obtenue par la réaction, la matière utilisée pour la préparation peut être séchée et/ou chauffée au préalable.

Le pouvoir adsorbant peut être entièrement ou partiellement détruit par un chauffage trop violent pendant la préparation, ou par un séchage trop énergique après la préparation.

La partie active de l'humus peut être extraite par la soude et la neutralisation peut avoir lieu ensuite.

En ajoutant du sel à cette solution, on obtient l'humus actif à l'état concentré, qui présente cependant une activité inf érieure .

En ajoutant à la solution entièrement ou partiellement neutralisée, des matières indifférentes, telles que le charbon, la terre à foulon, le silicate d'aluminium, des phosphates de chaux, etc..., l'humus actif se précipite sur ces matières et se répartit sur une surface beaucoup plus grande. Ce fait est souvent cause d'une plus grande activité.

On peut, non seulement obtenir l'humus actif de la manière artificielle sus-décrite, mais également l'obtenir en activant l'humus naturel contenu dans les feuilles, la tourbe, le lignite et la houille, par un traitement à l'acide dilué. Après la neutralisation et la dissolution des car-
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En plus de ces deprocédés selon les exemples sus-décrits, (à savoir : lafabrication de l'humus artifi- ciel et de l'humus naturel), on pourra découvrir d'autres procédés pour fabriquer des matières humiques ayant des propriétés zéolithiques, mais il va sans dire que la présente invention pour l'échange et la fixation de matières en solution dans des liquides, vise également l'application des matières humiques obtenues selon tout autre procédé.

Cette application va maintenant être décrite. par sa propriété d'échanger les ions, qu'on a également dénommée propriété d'échanger les bases ou propriété zéolithique, l'humus actif est très apte à améliorer l'eau pour certains buts, par exemple pour l'adoucissement de celle-ci; grâce à ce que les matières humiques ont des propriétés acides, on peut les appliquer également pour l'enlèvement de matières alcalines.

Lorsqu'on fera usage de ce pouvoir pour l'enlè- vement d'alcalis et d'ammoniaque, l'eau aura une réaction neutre.

En enlevant les bicarbonates de chaux et de magnésie et les oxydes de fer et d'aluminium, l'eau perdra sa dureté temporaire.

En passant sur l'humus, neutralisé par les carbonates de soude ou de potasse, de l'eau ayant une dureté permanente (causée par la présence de sels de chaux et de magnésie des acides minéraux), les ions de calcium et de magnésium sont échangés contre les ions de sodium et de potassium et l'eau perd sa dureté permanente.

En appliquant des humus acides, aussi bien que

des humus neutres, on obtiendra une eau douce neutre, contrairement au résultat de l'emploi des zéolithes, qui donnent une eau alcaline.

En faisant passer sur l'humus actif saturé d'ions de calcium et de magnésium,de cette manière, une solution de sel marin, ces ions sont échangés contre les ions de sodium et l'humus actif peut ensuite servir de nouveau à adoucir l'eau (régénération).

En faisant passer de l'acide dilué sur l'humus actif saturé d'ions de calcium et de magnésium, ces ions sont échangés contre les ions d'hydrogène; l'humus peut alors de nouveau exercer son pouvoir neutralisant et adoucissant.

Cette propriété d'enlever les ions est tellement prononcée, que l'humus actifest capable de remplacer l'ion métal des solutions de sel par l'ion hydrogène, ce qui donne au liquide traité une réaction acide.

D'après ce qui précède, il est évident qu'on peut échanger des cathions divers entre eux. Les conditions dans lesquelles cela a lieu, dépendent de la concentration des cathions dans le liquide, c'est-à-dire qu'à partir d'un maximum déterminé de cathions d'une sorte, contenus dans le liquide, un cathion de la même sorte, fixé par l'humus actif, ne peut plus être remplacé par un cathion d'une autre sorte contenu dans le liquide. Ainsi, l'humus actif n'a pas de pouvoir adoucissant à partir d'une certaine teneur du liquide en chlorure de sodium.

L'influence de la concentration des cathions est même si grande qu'à un certain degré de concentration, non seulement la substitution des cathions de la même sorte,

fixés par l'humus actif n'a pas lieu par les ions de l'au- tre sorte contenus dans le liquide, mais qu'encore, même au cas où des ions de l'autre sorte seraient déjà fixés préalablement par l'humus actif, ceux-ci seraient expul- sés par les ions présents en excès dans le liquide. On applique ce fait pour régénérer l'humus actif.

En outre, ltaffinité de l'humus actif pour les divers ions de métaux, diffère. On peut faire une liste de ces ions, dans laquelle chaque membre suivant a une plus grande affinité pour l'humus actif. Le premier membre de cette série est l'hydrogène, le dernier un des métaux lourds. Un métal situé plus loin dans la série, peut rem- placer un métal qui précède, sans qu'un excès de ses ions dans le liquide soit nécessaire, par exemple le fer peut remplacer le sodium ou le calcium.

Claims

RESUME 1. procédé pour la fabrication d'une matière ad- sorbante, échangeant et fixant les bases, procédé caracté- risé par le fait qu'on fait réagir des matières chimiques hygroscopiques et fixant l'eau par réaction chimique, sur des matières contenant du carbone, la réaction ayant lieu à une température de 60 - 250 C dans la masse en réaction.

Ce procédé peut être caractérisé, en outre, par le fait qu'on prend la houille, le charbon de terre ou l'anthracite comme matière contenant du carbone, et comme matière hygroscopique et fixant l'eau par réaction chimi- concentré ou que, l'acide sulfurique/fumant ou l'anhydride sulfurique (SO3).

2. Procédé pour l'échange et la fixation des ma- tières en solution dans les liquides, procédé caractérisé <Desc/Clms Page number 8> par le fait qu'on met en contact avec ces liquides la matière adsorbante (humus actif) obtenue selon 1 , ou de tout autre façon.

Ce procédé peut être caractérisé, en outre, par les points suivants, ensemble ou séparément: a) Les ions du métal qui doivent remplacer, dans l'humus actif, des ions d'une autre sorte, se trouvent en excès dans le liquide, de façon que l'humus actif soit régénéré. b) Le liquide contient des ions d'un métal d'une plus grande affinité pour l'humus actif que les ions fixés par l'humus actif, pour que ces ions soit remplacés par les ions qui ont une plus grande affinité. c) On met de l'humus actif, précipité sur des matières indifférentes insolubles et poreuses, en contact avec le liquide à traiter. d) pour l'adoucissement de l'eau, on met de l'humus actif ayant une réaction acide ou neutre en contact avec l'eau à adoucir.

e) On échange les ions de calcium et/ou de magnésium de l'humus actif contre les ions de sodium et/ou d'hy- drogène.de l'eau à traiter.

3. A titre de produit industriel nouveau, matière carbonée pour l'échange et la fixation des bases contenues dans des liquides.