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   "PROCEDE FOUR PURIFIER ET   DESACIDIFIER   DES SOLUTIONS 
ET EN PARTICULIER DE L'EAU"      
On a déjà proposé de nombreux procédés pour purifier l'eau pour les usages industriels et domestiques, en particulier pour l'alimentation des chaudières, procédés qui reposent en partie sur une précipitation chimique ou une adsorption des matières dissoutes dans l'eau ou qui, par échange de bases, enlèvent de l'eau, en particulier les durcissants. Tous ces procédés présentent l'inconvénient que les eaux obtenues renferment des quantités plus ou moins grandes de sels alcalins qui proviennent de la transformation, par les différents procédés, des sels alcalino-terreux,   c'est-à-   dire des durcissants de l'eau.

   A cela viennent encore s'ajou- 

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 ter les quantités de sels alcalins que contiennent presque toutes les eaux, en outre des sels occasionnant le durcissement, et qui ne peuvent être enlevés par aucun des procédés indiquésci-dessus. 



   Au moyen d'un échange d'ions d'hydrogène, on a maintenant le moyen d'enlever de l'eau, complètement   ou. pres-   que complètement, les cations de l'eau. Toutefois, en ce cas, les anions restent sensiblement en solution, -de' sorte que l'on obtient une eau qui renferme de l'acide carbonique libre provenant de la dureté en carbonate et des acides minéraux libres provenant de la dureté en sulfate ou de la dureté qui n'est pas due au carbonate. Alors que l'on peut enlever sans plus, l'acide carbonique libre, par exemple par aération, par le vide, par chauffage, etc...,cela n'est pas le cas avec des acides minéraux, car, ou bien ils ne sont absolument pas volatils, ou bien, même lorsqu'ils sont volatils, on ne peut pas les chasser par suite de leur dilution.

   Mais, comme dans la plupart des cas une eau contenant un acide minéral n'est pas utilisable, en particulier pour l'alimentation des chaudières, on était obligé de neutraliser les acides minéraux ou de réaliser l'opération d'échange, de façon telle que, pendant l'opération d'échange elle-même, il se produisait une neutralisation des acides minéraux. Dans tous ces cas, on introduisait dans l'eau au moins une quantité de sel qui correspondait à la dureté en sulfates.

   On peut bien débarrasser l'eau de l'acide sulfurique par précipitation avec des bases qui forment avec lui des sels difficilement solubles, ou avec des sels de bases telles que l'on peut enlever facilement leurs anions tels que   l'hydroxyde   de baryum ou le carbonate de 

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 baryum, mais cependant, en particulier lorsque l'on utilise du carbonate de baryum, l'opération est relativement lente et imparfaite. En particulier, le précipité très fin demande beaucoup de temps pour se déposer et, enfin, on a des diffi- cultés de dosage car on doit utiliser des quantités exacte- ment équivalentes, abstraction faite de ce que, lorsque l'on emploie du carbonate de baryum, il arrive toujours du carbo- nate de baryum dans le liquide par ruissellement.

   Enfin, onne peut absolument pas enlever de cette façon l'acide   chlorhy-   drique. 



   Conformément à l'invention, on obtient des eaux débarrassées de leurs sels ou ne contenant que peu de sels, grâce à ce que l'on amène des eaux qui, par échange d'ions d'hydrogène ont perdu leurs cations métalliques et ont pris des ions d'hydrogène, au contact de matières qui peuvent retenir les acides sans céder à l'eau de leur côté des constituants nuisibles. Comme matières de ce genre, on a trouvé en particulier les oxydes ou les hydroxydes de métaux qui peuvent former des composés basiques insolubles, tels que, par exemple, les oxydes et hydroxydes de fer, aluminium, zinc, étain, etc... qui ne sont pas nuisibles physiologiquement.

   On peut utiliser également d'autres oxydes ou   hydroxy-   des métalliques tels que, par exemple, les composés correspondants du cuivre et du plomb et d'autres, ayant la même action ou une action analogue. 



   Le procédé peut être mis en oeuvre de différentes façons. 



   On peut mélanger l'eau acide avec un excès d'hydroxyde de fer, par exemple en suspension , qui a été obtenu par 

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 précipitation par des matières alcalines à chaud ou à froid, à partir de sels contenant du fer trivalent, et effectuer une séparation par filtration de façon à obtenir une eau neutre qui ne renferme plus que des quantités très faibles de sels et qui est très analogue à de l'eau distillée..Cette similitude est d'autant plus grande que, du fait de l'action d'enlèvement de la silice par l'hydroxyde de fer, on a enlevé de l'eau, presque complètement, l'acide silicique. 



   Une autre forme de réalisation du procédé peut consister à sécher l'hydroxyde du métal, exprimé et de   préfé-   rence lavé, en ne poussant pas suffisamment le séchage pour que toute l'eau de constitution soit expulsée. Les matières obtenues, qui, par exemple, renferment encore 10 à 20 % d'eau pouvant être enlevée par chauffage à température   @   élevée, sont amenées à une grosseur de grain appropriée, et on filtre l'eau acide dans un filtre rempli de ces matières. 



  La filtration peut se faire aussi bien à chaud qu'à froid, mais il semble que l'action est meilleure à froid. 



   Une autre forme de réalisation consiste à faire passer l'eau acide elle-même sur des métaux, de préférence sous forme présentant une grande surface, ou à l'amener d'une autre façon au contact de ces métaux en ayant soin que le degré d'oxydation le plus élevé soit réalisé complètement, au moins dans l'eau obtenue finalement, dans le cas où il s'agit d'un métal présentant deux valences, tel que par exemple le fer, grâce à une amenée d'air ou un autre moyen d'oxydation approprié tel que le permanganate, l'acide permanganique, le bi-oxyde de manganèse, l'acide persulfurique et leurs sels et produits de transformation tels que l'eau oxygénée, ou 

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 encore l'ozone, le chlore, etc... ou une oxydation anodique, en ayant soin que le degré d'oxydation le plus élevé soit réalisé complètement au moins dans l'eau finale.

     On   obtient, dans cette forme de réalisation, la formation d'oxydes ou d'hydroxydes à partir des métaux eux-mêmes. On peut, en ce cas, utiliser tous les moyens qui servent à accélérer la formation d'hydroxydes. Au lieu des métaux purs, on peut utiliser des alliages métalliques, par exemple de zinc et d'aluminium, ou bien on peut, en utilisant plusieurs métaux que l'on mélange les uns avec les autres, former des couples produisant une tension, par exemple, à l'intérieur du filtre métallique, tels que le cuivre et le fer. 



   On peut aussi naturellement utiliser des matières naturelles qui présentent ces propriétés, par exemple la bauxite, le bi-oxyde de manganèse, la limonite ou encore la sidérose. Lorsque l'on utilise cette dernière, il est nécessaire d'effectuer un traitement subséquent par un agent d'oxydation tel que ceux indiqués ci-dessus pour passer du fer divalent au fer trivalent. Si l'on n'a pas enlevé préalablement l'acide carbonique libre, le carbonate de fer divalent est attaqué également par cet acide, et ces quantités de fer divalent sont également amenées par un oxydant sous forme de fer trivalent. 



   Si, du fait d'une concentration trop élevée en ions d'hydrogène (sensiblement point neutre), l'oxydation du fer n'a pas lieu, ou ne s'effectue que très lentement ou incomplètement, on donne à l'eau, à l'aide de faibles quantités d'alcali, une plus faible concentration en ions d'hydrogène, on la rend donc faiblement alcaline, après quoi l'oxydation ,par exemple à l'aide d'air, s'effectue rapidement. 

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   Si l'on a des solutions salines plus concentrées, comme cela est le cas par exemple avec l'eau de mer, on ne réussit pas en général à effectuer un enlèvement du sel à l'aide d'un seul traitement par un échangeur   d'ions     d'hydro-   gène et un absorbant de l'acide. Pour, dans ce cas, parvenir à un résultat satisfaisant, on doit envoyer la solution à travers un système dans lequel l'échangeur d'hydrogène et l'absorbeur d'acide alternent si fréquemment, par exemple de 3 à 10 fois ou plus, que l'on obtienne le résultat désiré d'enlèvement complet ou partiel du sel. On peut également, en ce cas, intervertir l'ordre dans lequel les différentes paires d'échangeurs d'ions d'hydrogène et d'absorbants d'acide peuvent être utilisées, de sorte que les dernières paires peuvent venir en premier lieu, etc... 



   Du reste, on a constaté que, même lorsqu'on adoucit de l'eau ordinaire avec des échangeurs de base contenant l'ion hydrogène échangeable, la plus grande partie des durcissants est supprimée relativement vite, tandis que la partie restante nécessite une durée de traitement assez longue. 



   En conséquence, il est avantageux de traiter d'abord l'eau avec des échangeurs de base renfermant de l'hydrogène, sans pousser l'adoucissement aussi loin qu'il serait possible, puis de désacidifier cette eau et de continuer ensuite l'adoucissement. 



   La plus grande partie de l'acide contenue dans l'eau est l'acide carbonique que l'on peut enlever par les procédés habituels d'aération, de ruissellement ou de chauffage, et, dans certains cas, il peut suffire d'enlever uniquement l'acide carbonique; dans d'autres cas, au contraire, 

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 on peut considérer utile d'enlever également les autres acides, en particulier l'acide sulfurique, et cet enlèvement se fait de la façon indiquée plus haut. On poursuit ensuite l'adoucissement au moyen d'échangeurs de base donnant de l'hydrogène, à la façon connue. 



   De façon tout à fait générale, on peut dire que la régénération des échangeurs d'ions d'hydrogène doit se faire beaucoup plus fréquemment que celle des absorbants d'acide, lorsque pour ces derniers on travaille en utilisant des matières qui valent la peine d'être régénérées, soit par suite de leur prix élevé, soit par suite du mal que demande leur f abrication. 



   Comme on l'a déjà indiqué, avec ce traitement de l'eau acide, on a, non seulement un enlèvement des acides par fixation, mais encore un enlèvement de l'acide silicique par adsorption. On indiquera encore, en particulier, que par ce traitement à l'aide d'oxydes ou d'hydroxydes métalliques, on enlève en même temps d'autres impuretés de l'eau, telles que les substances humiques, pour autant que celles-ci n'ont pas été déjà précédemment enlevées. 



   On peut, de préférence, utiliser pour l'échange d'ions une eau dont on a enlevé au préalable l'acide silicique, par exemple une eau que l'on a traitée avec des composés de magnésium appropriés, ou des oxydes, des hydroxydes ou des gels métalliques. De même, on peut traiter l'eau, avant l'échange d'ions, par d'autres procédés d'adoucissement qui provoquent un adoucissement partiel, tandis que le restant de l'adoucissement se fait par échange d'ions. Toutefois, dans tous ces procédés, il faut avoir soin qu'il n'arrive pas, ou aussi peu que possible, de sels alcalins dans 

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 l'eau. 



   Le procédé ne s'applique pas seulement à une eau qui renferme des durcissants, mais encore à des eaux qui renferment éventuellement les autres sels, par exemple les sels alcalins en plus des durcissants, donc, de façon générale, à des solutions salines diluées qui renferment en outre, par exemple, de carbonates ou de bi-carbonates, des sels des acides minéraux ou d'autres acides. 



   La régénération des échangeurs se fait au moyen d'acides, tandis que celle des composés métalliques, pour autant que leur régénération est intéressante, peut se faire à l'aide de solutions alcalines, par exemple d'ammoniaque, de soude caustique, de carbonate ou de bicarbonate de sodium et produits analogues, les composés basiques étant ramenés de nouveau à l'état d'hydroxydes. 



   Par exemple on traite, conformément à l'invention, une eau qui contient, pour une dureté totale de 19  hydrotimétriques une dureté en carbonate de   13,80     hydrotimétriques   et une dureté non due au carbonate de 5,2  hydrotimétriques, une quantité de sels alcalins qui sont équivalents à une dureté d'environ 5,5  hydrotimétriques ainsi que 16 mg SIO2 par litre. 



   On a fait passer d'abord cette eau à travers un échangeur de base d'origine carbonée, régénéré à l'acide chlorhydrique, puis à travers un gel d'oxyde de fer séché, à grains fins. On a utilisé deux parties en volume   d'échan-   geur et une partie en volume de gel d'oxyde de fer, en faisant passer 200 parties en volume d'eau à une vitesse de 10 parties en volume à l'heure. La totalité de l'eau est sortie 

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 complètement neutre du dernier filtre. 



   La première moitié de l'eau, c'est-à-dire 100 parties en volume, avait une composition moyenne de 15,5 mg/1   S04Na2   et   1,3   mg/1 SiO2 et la deuxième moitié, par consé- quent également 100 parties en volume, une composition moyenne de   70   mg/1 SO4Na2 et 5,2 mg/1 SiO2. La totalité de l'eau était douce. 



   L'exemple montre que, dans la première moitié de l'eau, presque la totalité du sel contenu dans l'eau brute sous forme de sel alcalin a été retenue, tandis que dans la seconde moitié, la teneur en sel correspond à celle des sels alcalins dans l'eau brute. 



   On peut soumettre à ce traitement, non seulement des solutions aqueuses, mais encore des solutions sans action en elles-mêmes au point de vue de l'échange d'ions, telles que, par exemple, des solutions de sucre qui doivent être débarrassées des sels de chaux ou des sels alcalins qu'elles contiennent. Ainsi qu'on le sait, ces sels rendent difficile la cristallisation du sucre. On remédie à cet inconvénient grâce au procédé ci-dessus décrit, car on peut obtenir des solutions de sucre débarrassées complètement ou presque complètement de leurs sels.

Claims

RESUME Procédé pour purifier et désacidifier des solutions et en particulier, de l'eau, caractérisé par les points suivants, ensemble ou séparément: 1 -. On désacidifie en amenant les liquides, en particulier l'eau, à réagir avec des matières qui sont suscepti- <Desc/Clms Page number 10> bles de se combiner aux acides, sans introduire dans les solutions, en quantité sensible, des constituants nuisibles.

2 - On purifie l'eau ou des liquides ne contenant pas ou contenant peu de sels en amenant les solutions débarrassées complètement, ou presque, de leurs cations métalliques qui réagissent de façon acide à réagir ensuite avec des matières qui peuvent fixer les acides sans introduire dans les solutions, en quantité sensible, des constituants nuisibles.

3 - Le traitement de l'eau réagissant de façon acide, se fait en amenant l'eau au contact d'oxydes ou d'hydroxydes ou de composés agissant de la même façon, même d'origine naturelle, de métaux tels, qu'ils forment des composés basiques insolubles.

4 - Le traitement s'effectue avec des oxydes ou hydroxydes de métaux en boues qui peuvent former des composés basiques insolubles.

5 - On utilise des gels séchés, amenés à une grosseur de grain appropriée, d'hydroxydes métalliques, à travers lesquels on fait filtrer l'eau acide.

6 - Le traitement ultérieur se fait à l'aide d'hydroxydes métalliques qui sont obtenus par traitement de l'eau acide, par les métaux eux-mêmes, ou par des alliages ou par des mélanges de métaux, de préférence sous forme comportant une grande surface, éventuellement en présence d'air et/ou d'autres agents d'oxydation.

7 - On utilise, en particulier, les hydroxydes métalliques qui adsorbent en même temps l'acide silicique. <Desc/Clms Page number 11>

8 - Avant le traitement par des matières fixant l'acide, on effectue l'enlèvement de l'acide carbonique.

9 - Dans le cas où l'on part de solutions salines concentrées, on effectue successivement plusieurs traitements par des matières fixant les cations et les anions.

10 - On opère, sur des solutions salines diluées, qui, en outre des sels, contiennent encore d'autres matières telles que, par exemple, du sucre.

Il - On effectue une régénération des matières fixant les acides, épuisées, par traitement au moyen de solutions alcalines.

12 - Une fois l'eau adoucie et/ou débarrassée de l'acide silicique, on a soin qu'il n'arrive pas dans l'eau de sels alcalins nuisibles.

13 - On favorise une oxydation nécessaire, par exemple de l'oxyde de fer, ou de ses sels, en réduisant la concentration en ions d'hydrogène.

14 - Après avoir traité l'eau par des échangeurs de base cédant des ions d'hydrogène, on enlève d'abord de l'eau l'acide carbonique, puis on enlève éventuellement les acides minéraux, en particulier l'acide sulfurique, qui se sont formés pendant la première partie du traitement, après quoi on continue l'adoucissement de l'eau.

15 - Pour cette neutralisation des acides minéraux, et en particulier de l'acide sulfurique, qui se sont formés pendant la première partie du traitement, on utilise des corps qui donnent, avec ces acides, des précipités inso- <Desc/Clms Page number 12> lubles, et qui n'introduisent pas dans l'eau de nouveaux ions indésirables.