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" Perfectionnements aux procédés d'adoucissement de l'eau par la chaux et les zéolites ".
La présente invention se rapporte aux procédés d'adoucis- sement de l'eau par la chaux et les zéolites.
On a souvent suggéré qu'un traitement combiné à la chaux et aux zéolites constituerait un moyen utile et économique pour l'adoucissement de l'eau, la chaux étant employée pour suppri- mer la dureté temporaire et laissant à la zéolite la tâche de supprimer la dureté permanente. Si un tel procédé pouvait être appliqué avec succès, il présenterait les avantages suivants en comparaison de l'emploi de zéolite pour la suppression des deux duretés, temporaire et permanente:
1 - Le coût des opérations d'adoucissement se réduirait du fait que le prix de la chaux nécessaire pour la suppression de la dureté temporaire est inférieur de beaucoup à celui du sel nécessaire dans le cas où l'on emploie le procédé aux zéo- lites pour supprimer la dureté temporaire.
2 - L'alcalinité de l'eau adoucie serait considérablement
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plus faible que dans le cas où l'on emploie une zéolite pour toute l'opération d'adoucissement. Les zéolites transforment les bicarbonates de calcium et de magnésium en bicarbonate de sodium dont la présence, en proportions un peu considérable dans l'eau des chaudières, présente les inconvénients connus.
Une difficulté majeure a toutefois constitué un grand obstacle à l'application technique du procédé à la chaux et aux zéolites. Il n'a pas été possible d'adoucir l'eau par la chaux d'une façon si précise qu'aucun excès de chaux ne reste dans l'eau. En outre l'eau traitée à la chaux, même après un long dépôt pour l'élimination du carbonate précipité qui résul- te de l'action de la chaux sur le bicarbonate de calcium pré- sent dans l'eau, manifeste presque invariablement le phénomène de la précipitation subséquente ou de la précipitation à retar- dement du carbonate de calcium.
C'est pourquoi, lorsque de l'eau traitée par la chaux passe directement sur une zéolite, l'excès de chaux caustique fait apparaître de la soude aausti- que libre en quantité correspondante dans l'eau adoucie, tandis que la couche de zéolite finit par être complètement obstruée par le dépôt de carbonade de calcium; car la zéolite de son coté active la précipitation subséquente du carb onate de cal- cium sur elle-même. On a vu parfois le carbonate de calcium convertir une couche de zéolite presque à l'état d'une masse solide imperméable, et il n'était pas possible d'enlever de la zéolite, par @ un traitement à l'acide, le carbonate de cal- cium qui joue ici le rôle de ciment, parce qu'en général les zéolites elles-mêmes ne résistent pas à l'action des acides.
La présente invention a pour but d'écarter ces inconvé- nients, et on a constaté qu'ils pouvaient pratiquement être supprimés par l'élimination de la chaux libre et du carbonate de calcium contenus dans l'eau traitée par la chaux, avant que l'eau ainsi traitée soit amenée à passer sur la zéolite.
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Conformément à la présente invention, un procédé pour l'adoucissement de l'eau comporte d'abord le traitement de l'eau brute par la chaux pour supprimer la dureté temporaire, ensuite son passage sur du "charbon sulfoné", défini plus loin, pour supprimer la chaux libre et le carbonate de cal- cium, et enfin le passage de l'eau sur une zéolite (qui peut être soit unroduit naturel, soit un produit synthétique) pour la suppression de la dureté permanente.
L'expression "charbon sulfoné " désigne ici les produits obtenus par le traitement de la houille ( ce terme " houille " comprenant l'anthracide, mais non le lignite) par un agent de sulfonation tel que l'acide sulfurique ou l'acide chloro- sulfonique, jusqu'à production des propriétés d'échange des bases. La fabrication de tels produits est décrite par exemple dans les brevets britanniques n 455374 et 450575, où il est dit que les propriétés d'échange des bases augmentent avec le degré de sulfonation, mais que le traitement ne doit pas être poussé trop loin.
On a constaté que, dans la mise en oeuvre du procédé, 'on obtient des résultats particulièrement satisfaisants à l'ai- de du produit qui sera appelé dans ce qui suit " charbon sul- foné granulé " et qui est obtenu par le procédé décrit dans le brevet britannique n 455374. Suivant ce procédé, du charbon à l'état granulaire est traité à chaud par un agent de sulfona- tion, jusqu'à que les granules se soient dilatés, sans se désintégrer, l'excès d'acide étant éliminé ensuite . Un exem- ple particulier de production de tel charbon sulfoné granulé est le suivant :
Du charbon consistant en du fin ou du menu mixte du Lancashire a été broyé et la partie passant par un tamis (normes de la I.
M.M.) à trente mailles au pouce linéaire (140 mailles au cm2) et retenu sur un tamis à cinquante mail- les au pouce linéaire (388 mailles au cm2) a été traitée par 7,4 fois son poids d'acide sulfurique concentré, d'une densité
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de 1,84 . On a maintenu le mélange pendant trois heures à une température de 95 C, on l'a laissé ensuite refroidir et l'on a bien lavé à l'eau le charbon sulfoné pour en éliminer l'aci- de en excès.
Bien que le charbon sulfoné soit caractérisé par ses pro- priétés d'échange des bases, on ne l'emploie pas, dans le pro- cédé objet de la présente invention pour ces propriétés,mais pour celle d'adsorber la chaux et le carbonate de calcium.
Le fait que l'élimination de la chaux et du carbonate de cal- cium est surtout une question d'adsorption est démontra, par le fait que le charbon sulfoné peut être employé, et est em- ployé dans la pratique de préférence, à l'état "épuisé" c'est- à-dire après qu'il a été employé pour radoucissement de l'eau jusqu'au point de son épuisement complet par les sels de cal- cium et du magnésium. Le charbon sulfoné "épuisé" adsorbe toute la chaux libre et la majeure partie du carbonate de calcium, et l'eau qui découle du charbon sulfoné ne contient pas de chaux caustique, ni de soude caustique (car il n'y a pas eu échange de bases) et ne contient plus qu'une quantité fort réduite de carbonate de calcium.
Aussi, après son passage à travers la couche de charbon sulfoné, on peut en toute sécu- rité faire passer l'eau sur un type de zéolite quelconque pour la suppression finale de la dureté permanente, de sorte qu'on peut obtenir finalement une eau traitée qui n'est plus caustique, présente une alcalinité très faible et ne renferme plus de sels générateurs de la dureté de l'eau.
Lorsque, après un certain temps , la couche de charbon sulfoné employé conformément au présent @ procédé cesse d'agir avec une pleine efficacité, on peut (le charbon sulfoné résistant à l'acide) la régénérer en la traitant par un acide dilué qui élimine les composés de chaux adsorés' Après lava- ge, la couche est prête de nouveau à l'usage à la façon décri- te plus haut. D'autre part, si l'eau brute d'alimentation contient une quantité convenable d'anhydride carbonique libre,
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on peut l'employer pour régénérer la couche, l'anhydride carbo- nique transformant les composés de chaux adsorbés en bicarbo- nate de calcium soluble. On peut faire passer ensuite l'eau par le stade du traitement par la chaux, de sorte qu'un traite- ment cyclique est possible.
En tous cas, il importe de noter que si c'est nécessaire, la couche peut à n'importe quel mo- ment être traitée par un acide minéral pour être nettoyé à fond et être débarrassée du composé de chaux qui s'est déposé.
Ce qui suit est un ex,emple particulier montrant comment le procédé objet de l'invention peut être mis en oeuvre.
EXEMPLE.
De l'eau contenant environ 12 parties de dureté temporai- re et 12 parties de dureté permanente (exprimés en parties de C03 Ca par 100000 parties d'eau) et une faible quantité d'anhy- dride carbonique libre a été traitée par de la chaux en quan- tité légèrement supérieure à celle nécessaire théoriquement pour réagir avec les bicarbonates (qui provoquent la dureté temporaire) et avec l'anhydride carbonique libre. Après dépôt du précipité formé, l'eau contenait environ 2 parties de chaux libre et 4 parties de carbonates en solution ou en pseudo-solu- tion exprimés en C03 Ca pour 100.000 parties en poids d'eau.
La "causticité" , c'est-à-dire la valeur obtenue par le titra- ge à la phénolphtaléine correspondait à 4 parties pour 100,000 et " l'alcalinité totale " , c'est-à-dire la valeur obtenue par le titrage au méthylorange correspondait à 6 parties pour 100.000 ; la chaux libre toute entière et la moitié des carbo- nates avaient, au moment du virage de la phénolphtaléine, réagi avec l'acide employé pour la neutralisation pendant le titrage, et la moitié restante des carbonates avait réagi au moment du virage du méthylorange.
On a fait passer ensuite l'eau, à la vitesse correspondant à la pratique usuelle dans la technique de l'adoucissement de l'eau par les zéolites sur'--Lune couche de charbon sulfonégranu- lé, épuisé.
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Après son passage sur la couche de charbon sulfoné granu- lé, épuisé, elle n'était plus "caustique" à la phénolphtéléine et n'avait plus qu'une alcalinité totale de 1 à 2 parties pour 100.000 au méthylorange.
Pour supprimer la dureté permanente, on a fait passer ensuite l'eau sur un lit de zéolite et on a constaté alors que l'adoucissement était complet. L'eau effluente finale avait une dureté de zéro, n'était plus "caustique" et n'avait plus quune alcalinité totale correspondant à 1 à 2 parties (exprimée en parties de carbonate de calcium pour 100000 parties d'eau) effectivement présente, probablement sous forme de bicarbonate de sodium. Une telle eau convient très bien pour l'alimentation des chaudières.
Après une période de travail de longue durée, c'est-à-di- re lorsque l'eau provenant de la couche de charbon sulfoné granulé commençait à présenter un accroissement d' "alcalinité totale" , on a régénéré la couche en y faisant passer de l'eau brute contenant 2 parties d'anhydride carbonique libre pour 100000 . Dans d'autres expériences, on a effectué la régénéra- tion par un traitement par un acide minéral dilué, suivi d'un lavage à l'eau. Dans les deux cas, la couche a été remise en état d'être remployée pour l'élimination de l'excès de chaux, etc., de l'eau adoucie à la chaux et pour la production d'une eau finale non "caustique" et ne possédant que 1 à 2 parties d'alcalinité totale.
--- REVENDICATIONS.--
1.- Un procédé d'adoucissement de l'eau comprenant d'a- bord le traitement de l'eau brute par la chaux pour supprimer la dureté temporaire, ensuite le passage de l'eau sur du charbon sulfoné pour éliminer la chaux libre et le carbonate de. calcium et enfin le passage de l'eau sur une zéolite.