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procédé de traitement d'eaux ou de solutions aqueuses*
Il est bien connu que la vitesse avec laquelle des eaux ou des solutions aqueuses réagissent avec des réactifs., précipitants, peut 'être accrue par la présence de catalyseur de même composa tion chimique que le précipité.. et est ainsi que dans le cas par-
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tjoulier de l'adoucissement de l'eau par traitement au moyen de chaux, (mise en oeuvre sous forme de lait de chaux ou d'eau de
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chaux, avec ou san s soude) ia réaction qui donne naissance à un précipité de carbonate de chaux peut être fortement accélérée si
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l'on opère en présence de carbonate de chaux;
ou de matière renex- mant du carbonate de ahaux>
On a proposé de réaliser cette accélération de la réaction en faisant passer rapidement de l'eau chargée d'agents précipitant. sur du marbre en grains. ces grains étant de grosseur suffisamment forte pour ne pas.agir comme filtre et la durée de contact étant
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suffisamment faible pour que la séparation s effeetue, non pas, sur le marbre, mais dans une chambre de précipitation séparée.
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On a proposé également de mettre l'eau additionnée de piéai- pités en contact prolongé avec des germes de cristallisation fonoa tionnant comme aata1Ysour<Wes germes de cristallisation peuvent "être,> par exelmelet, les boues précipitées résultant d'une opération antérieure; la plupart des procédés d'épuration à la chaux connus, depuis plus de 20 ans utilisent ce phénomène en réalisant-,, d'une
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façon ou d'une autre, le contact de l'eau et des réactifs avec les.. boues.
Les boues eatalysantes sont; généralement) mises en sa8 pension au moyen d'injection d'air ou bien., mécaniquement,au moyen d'hélices,, palettes, etc***., en vue de réaliser un brassage éner- gique et une circulation des boues
La littérature technique américaine mentionne différents pre-
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cédés de ce genre pratiquant@ai agitatiaa méaanigua.a mise en sas-1 pension des boues dans l'eau additionnée de iéaatifs, Certains de 1 ces procédés pratiquent en .me temps la circulation des bpuesb en reprenant celles-ci pour les réintroduire au contact de l'eau et des réactifs préelpitanteo Mu Amérique également.
des essais ont été faite, il y a une dizaine d'années consistant à faire circuler l'eau additionnée:! de réactifs de bas en haut à travers une massue cataiysante en grains) à une vitesse telle que le catalyseur soit mis en suspens sion, mais sans être entraîné en dehors de la chambre de >1'éac1itQ:
AL
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Les essais étaient faits avec des grains de Caoo2 et d'autres ma-
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térlauX6 tels que du charbon en poudre,, du charbon actif,,du sable etc**%. qui, se recouvrant de préoipités. constituent également des germes de cristallisation.
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On a pu, par de tels procédés, réaliser des réactions sutf1SaD ment rapides pour qu'elles soient pratiquement complètes à l'endroit ou l'eau cesse d'être en contact avec le catalyseur, ce qui permet de supprimer l'emploi de décanteurs et même de filtres.
La présente invention consiste en un procédé de traitement d'eau ou de solutions aqueuses par addition d'une solution ou d'une suspension de réactifs précipitant$ en présence d'un catalyseur en forme de grains maintenus en suspension dense, une partie de ces grains, non accompagnés de boues précipitées,étant entraînée hors de la chambre de réaction.et réintroduite dans celle-ci.
Il a été établi que la rapidité et l'achèvement de la réaction dépendent de la densité de catalyseur dans la chambre de réaction et principalement à l'endroit où l'eau entre en contact avec les
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réactifs. En effet, il y a intér3t. en vue de la réalisation d'une réaction rapide et complète, à mettre l'eau et les réactifs en contact avec un catalyseur qui se présente sous forme divisée et qui occupe une fraction aussi grande que possible du volume de la chambre de réaction.
0'est ce fait qui est exprimé ici lorsqu'on dit que la 'densité* du catalyseur dans cette chambre doit être forte*
Du fait d'une forte proportion de catalyseur dans la chambre de réaction et de la grande surface de catalyseur par litre qui en résulta chaque portion élémentaire d'eau mélangée de précipitant traversant la chambre de réaction sera très fréquemment mise en
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contact avec un élément de surface de cristallisation, et 1'sinter- Talle de temps entre deux tels contacts successifs pourra être in- térieur à la période d'induction nécessaire à la formation au sein de l'eau de germes autonomes de cristallisation du corps résultant
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de la précipitation (tel que Oao03J;
la séparation de ce corps s' effectue donc essentiellement sur les surfaces catalysantes et, si le temps de contact avec celle-ci est suffisant pour que la réac- tion soit complète* l'eau sera exempte de germes autonomes de cristallisation et par conséquent limpide lorsqu'elle quittera l'
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appareils Dans ce cas, le Oa00a se parera. non pas sous forme de boues, mais essentiellement sous une forme agglomérée et dense se développant sur les germes catalyseurs préexistants.
Pour une même vitesse ascensionnelle de l'eau, la densité de catalyseur réalisée est évidemment sensiblement plus forte avec des graine catalyseurs qu'avec les boues fines résultant de la précipi-
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tat3oz Cette densité est augmentée par une re-circulation de grains quittant 1'appareils
Il y a donc intérêt, d'une part à utiliser comme catalyseur de graine, constitués par exemple par du carbonate de calcium ou contenant une certaine proportion de carbonate de calcium, et à les
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mettre en suspension dans r'eau à une vitesse telle qu'ils soient agités..,, de fagon 1 éviter leur agglomération,
mais en adoptant néanmoins la vitesse minima en vue de réaliser la plus forte den- ÎÎÉkÎiSÉÎfiÎÎÎÙÉÎÎÉÀ ÉÉ dans l'appareil les grains qui ont quitté celui-cI. si l'on tient compte du classement des grains qui se produit, les, plus gros en bas, les plus fins en haut,, on conçoit que ce sont précisément les parties
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les plus fines, c'est-à-dire les plus actives, qui se trouvent les plus éloignées de l'endroit ou s'amorcent les réactions;
il y a donc intérêt à reprendre ces grains tins et à les réintroduire à
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la partie inférieure de la chambre de réaction. coest-4-d;Lre ik pratiquer la areciroUlation² des grains fins, de façon augmenter la densité et l'activité de la masse catalysante, notamment' l'
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endroit 6a l'eau entre en contact avec les l'éact1ts.
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On peut faire passer l'eau additionnée de réactifs de bas en
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haut au travers d'une masse catalysante en grains, l'eau et laa
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réactifs- étant mis en contact en présence de la masse catalysante
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et celle-ci assant une forte densité.
Les grains fins de la masse
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catalysante sont repris à la partie supérieure de *la chambre de
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l'éact1o et réintroduits par un moyen quelconque, POJI.P8. ejeoteur etc... à la partie inférieure, de préférence à proximité de le endroit OÙ sont introduits l'eau et les réactifs p:L'éc11iant8.
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La proportion de catalyseur désirée, qui est considérablement
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supérieure à celle qUr est réalisée par les procédés de l'ec11'oUlation de boues actuellement connug 0"U elle ne dépattte pango a 40 gr. par litre de capacité, pourra être réalisée comme suit:
:on in
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troduit dans la chambre de réaction une quantité de catalyseur en
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grains supérieure à la quantité déOJX66,kPn fait circuler de bas en,
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haut l'eau chargée de précipitant dans la chambre de réaction à une
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Vitesse suffisamment faible pour qu'une fraction importante de cas talyseur demeure en suspension et ne soit pas entraînée au 4eh8. et on soumet à recirculation une partie ou la totalité du cata1²-.a seur entraîné, en. l'injectant au bas de la chambre de éaot:Lon;
pour une raine granulométrie du oataly.eU1'., la densité de la S\18Q pension, sera d'autant plus forte que la vitesse 4e.J.'ea- est Blus faible et que le taux de .reo11'0Ulat1on est plus fort* pour une' al.
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me valeur de la vitesse ascensionnelle,, cette densité sera pins
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forte et la mise en suspension du catalyseur résulte) uniquement de la circulation d'eau en régime aussi peu turbulent que possible} et n'est pas due en tout ou en partie à d'autres actions, 1eJJiee que celles d'un agitateur mécanique ou d'une Section dut-ale Il a été trouvé que les résultats auxquels conduit une teUe recirculation de. germes de cristallisation en graine sont t"01'te.nt améliorés via-8.--v1SJ de ceux obtenus par la 1'ecÙ'OUlat:
ttJiCd. 181',I.e8 de cristallisation sous forme de boues précipitées, de ae'me que visi h.-vis de ceux obtenus par l'Utilisation de germes der cristallisas tion en grains, mais sans reojxeulation des dits g1'aW.
Dans le cas eh le corps précipité est du carbonate de oala les résultats obtenus avec le présent procédé, sont 4& t,r.b ;7t.10", fs1 sants lorsqu'on réalise une densité de catalyseur ,de tordre de 800 ou de préférence 1000 à 1100 92 par .litre de capaLténa IL, est aisé, de réaliser même des densités de l'ordre de 1400 gr -par litre. donnant des résultats exceptionnels au point jde vue rapide té. et achèvement des réactions;
lorsque le poids spécifique dg catalyseur est égal à 219 (ce qui est le cas du carbonate de chaUX) des kdensités de catalyseur- égales 1. 800 ou ,1. 1400 gaz )U litre correspondant aux cas bû le volume propre occupé par le catalyseur est égal respectivement lu 80 et à E du volune OcaÙpd par la mas. se catalysante en suspens1o De telles teneurs sont irréalisables Ol'squ' on \1:.UUe zonons catalyseur les fines particules que constituent les boues 4"p
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tion qui se forment par précipitation dans la plupart des épuras
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teurs d.eau. Au repos, la densité de ces boues d.jpu ation .n'est que de l'ordre de 600 à 600 gr., par litre de capacité* valeur" qui est encore très sensiblement diminuée par la mo1nc1.t'e -v1tess...¯ sionnelle de l'eau.
Cette valeur se réduit au service n01'.JDa1.comme dit ci-dessus, a quelques 30 eu 40 gr. au litres Quant a l'utilisation de graine catalyseurs sans recirculation Ou est forcément limité, en densité de catalyseurs en effet .pour uns aerne granulométrie de grains CatâWUOUVB la densité de catalyseur réalisée est .pour un régime supposé non turbulent et dans le cas ou 1'on opère sans reC11'OUlat10n,4éf1n1 par la valeur de la vitesse u-J censionnelle de 1aaula densité maxima réalisable est donc celle
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qui Correspond à la vitesse ascensionnelle minima nécessaire pour
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que les graine soient maintenus en su.pens1on..ce qui est indispen- sable pour que leur agglomération soit évitée;
par contre,dans le ou eh 1'on opère avec reoircUlat10n,c'est-à-dire lorsque l'on ré- introduit des grains fins â la partie inférieure de la chambre de r6act:Lonb,la densité de catalyseur présente toujours.pour la même vitesse ascensionnelle que ci-dessus, une valeur plus élevée,valeur qui peut âtre majorée a la valeur voulue par le choix du taux de
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re0j.roulatj ou Dans certains cas, on peut arriver à majorer cette densité de 10 à 246
11 est connu qu'un régime turbulent a pour effet de faciliter la aise en suspension des grains.et,par conséquent,de diminuer la
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4ena1téoua11à régime turbulent équivalent,toutes les considéra- tions qui procèdent conservent évidemment leur valeur.
Par contre, il va sans dire que le procédé mis en oeuvre sui- vant la présente invention, en régime aussi peu turbulent que pos-
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.1ble., volt encore ses effets améliorés vis-à-vis de procédés ou r e& provoque volontairement une grande turbulence par mouvements g1- ratotres eto...., phénomènes qui ont pour effet de diminuer encore la densité de la masse catalysant..
Il est essentiel aussi de rappeler l'importance d'une forte densité à l'endroit où s'amorcent les réactions entre l'eau et les
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réact1t8 sorte que le meilleur résultat sera atteint si les grains MrecircUl'8 sont réintroduits dans la chambre ae réaction à proximité immédiate de l'endroit où se fait le mélange de l'eau et de la solution ou suspension de réactifs, ou mieux encore, si les grains sont mélangés à l'eau et/ou à la solution ou suspension de réactifs préalablement à leur mélange;
l'eau entrera alors en contact avec des surfaces catalysantes immédiatement après son mé- lange avec les réactifs, ce qui réduira à sa valeur minima la pro- portion de nouveaux germes de cristallisation Indésirables formés.
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Un avantage Indirect résultant de 1a(prcipitation sur les gel mes préexistants que constipent les grains catalyseurs est de per- mettre d'évacuer les précipités sous forme de grains après grossis- sement et non de boues, ce qui facilite l'évacuation et la manuten- tion de ce résidu,
Dans tout ce qui précède,il a été question du traitement de 1'
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eau par la chau.x,.raa1s il est bien évident que l'on peut également employer d'autres réactifs, tels que le carbonate de soude, la sou-
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de caustique,,
etc***i en présence ou non d'agents de coagulation tels que le sulfate d'alumine, le chlorure ferrique, etc...
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De D8mee procédé qui convient particulièrement bien au trai- tement d'eau ou de solutions aqueuses par la chaux avec précipita- tion de Caoo.peut être également appliqué au cas du traitement
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d'eau et de solutions aqueuses en vue de labrécipitation d'autres corps; il est, par exemple, utilisable dans le cas de traitement de solutions de sels de magnésium (par exemple l'eau de mer) par des réactifs alcalins (chaux ou alcalis caustiques) en vue de la précipitation de magnésie ; le catalyseur sera alors constitué par de la magnésie ou par de 1=hydrate de magnésie.
Les dessins ci-Joints montrent schématiquement et a titre d' exemple quelques dispositifs réalisant l'invention
Selon la figure 1, la chambre de reaction l est entourée d' une chambre de dégagement 2.
La chambre de réaction 1 et la partie inférieure de la chambre de dégagement 2 sont remplies de masse catalysante en grains. Un organe tel que la pompe 3 reprend en 4 un certain débit de grains pour les réintroduire au bas de la chambre de réaction en 6.L'eau @
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arrive par le tuyau e et les réactifs arrivent par le tuyau 7, pé- nètrent en 5 dans la chambre de réaction et la traversent de bas en haut.
Lorsque le régime est établie la masse catalysante remplit complètement la chambre de réaction, et il déborde de celle-ci un
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débit de grains égal à celui-véhiculé par l'organe 3*La purge ¯ut se faire à la partie inférieure de la chambre de réaction en 8.
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Lorsqu'il y a diminution du débit d'eau à épurere niveau de la masse tombe momentanément dans la chambre de réaction.mais le régime normal se rétablit aUosït'8t,#. lorsque la pompe a réintroduit dans la chambre de réaction la quantité de masse nécessaire, Le phénomène inverse se passe lorsqu'il y a augmentation du débita L'eau épurée sort-de l'appareil en 9.
La pompe 3 peut 'être remplacée,, sans modifier le principe de l'invention... par tout autre moyen visant à véhiculer les grains.:
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vis" tuyauteries.,, éjecteur hydraulique 1, etafà qv è,.
Ltéjecteur hydraulique peut tre avantageusement al1ment'. comme eau motrice, soit.par l'eau brute, soit par l'eau portant les réactifs en solution ou en suspension*. Bans ce dernier cas* les grains imprégnés de réactif agissent à la fois comme germes de cristallisation et comme réactifs L'entraînement des grains par éjecteur hydraulique peut avantageusement être réalisé selon
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la figure 2 qui se comprend d'e11e.-meme.L;
éeoteur hydraulique se trouve à l'intérieur même de l'appareil, en 3.0., et fait corps, avec la chambre de réaction*
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L'eau motrice est amenée en il. et peut 'être soit l'eau à 69U- rer, auquel cas les réactifs sont amenés par 12" soit l'eau conte.'" nant les réactifs. en suspension ou solution, l'eau brute étant alors amenée par 12.
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Une autre réalisation possible est représentée dans la figbal, selon laquelle la chambre de dégagement 13 est extérieure à la chambre de réaction 14.
Ici encore l'entraînement est supposé réalisé au moyen d'un éjecteur hydraulique 15, soit par l'eau brute venant en le* les réactifs étant alors introduits en 17, soit de façon inverse,
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ibéjecteur hydraulique 16 peut toujours étre remplacé par un autre moyen d'entraînement : pompe, visa eto....
Selon la fige 4, la chambre de réaction la peut être séparée de la chambre de dégagement le par un déflecteur 20.. Oette ajoute peut s'adapter aussi bien à la disposition fig. 1 qu'à celle de
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la fig* 2..
La fig. 6 représente une autre disposition avantageuse de l< entraînement par éjecteur hYdraUlique,pelui-c1 étant en fait conaï-e titué par le prolongement de la chambre de dégagement 21, située
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ette fois à l'intérieur de la chambre de réaction P,24. Ici encore l'eau motrice peut "être l'eau brute 88,les réactifs étant Introduits en 34,, ou vice-versa.
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comme dit ci-dessus, dans tous les cas, le véhisulement des grains en circulation peut se faire mécaniquement.par exemple par vis hélicoïde d'entraînements
Sans répéter,, pour cette hypothèse,, toutes les figures déjà
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décriteajpn donne, à titre d'exemple,, deux dispositions possibles avec ViB,hélicd1de d'entraînement selon fige*, 6 et 7.La vis c!en=. tralnement est située en 25.
L'eau brute et les réactifs arrivent en 26 et 27., 0, cin.
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La vis hélicoïde a pour but de provoquer la circulation des graine au même titre que pompe ou éjecteur, et non leur brassage,,
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et doit '8tre de construction appropriée a ce buta tEVDI,kT9'f ET RESW;BJ le--Procédé de traitement d'eau ou de solutions aqueuses par addi- tion d'une solution ou d'une suspension de réactifs précipi- tante en présence d'un catalyseur en forme de grains maintenus en suspension dense, une partie de ces grains non accompagnes de bouea précipitées étant entraînée hors de la chambre de réaction et réintroduite dans celle-ci.
2.- Procédé tel que revendiqué sous l, caractérisé en ce qu'on maintient dans la chambre de réaction une densité de cataly- seur d'au aoins 800 gr, par litre de capacité utile de la Chambre de réaction.
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34-* -Procédé tel que revendiqué sous l ou 2,, caractérisé en ce que ha grains de catalyseur entraînés hors de l'appareil sont,en tout ou en p1.. réinjectée à proximité de l'endroit où l' eau entre en contact avec les réactifs.
4,- Procédé tel que revendiqué sous 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les grains de catalyseur qui sont réintroduits dans l'ap- pareil, sont mélangés à l'eau et/ou à la solution ou suspension de réactif préalablement au mélange de l'eau avec cette sole- tion ou suspension*.
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6.J.ppareil pour la réalisation du procédé tel que revendiqué dans les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la re- circulation des grains de catalyseur est réalisée au moyen d'un éjectour.
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8*-àP areu tel que revendiqué sous 5e caractérisé en ce que là '-lecteur est alimenté par l'eau à traiter. ï.- Appareil tel que revendiqué sous 6, caractérisé en ce que 1. éjectour est alimenté par la solution ou suspension de réac- tifs.
2.- Appareil pour la réalisation du procédé revendiqué dans les
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revendications 1 a 1 caraet érisé en ce que la recirculation dU catalyseur est réalisée au moyen d'une pompe ou d'une vis
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hélio01c18 .. ici procédé tel que revendiqué dans les revendications 1 a 4, ea--. ractérisé en ce qton emploie comme catalyseur, des grains de gago 8 ou de sabler ou de 1lO ou d' 1JYd.rat de Jtg; procédé tel que revendiqué dans les revendications i z s 4 ou a$ caractérisé en ce que l'eau a traiter est de l'eau de mer.
110-PrOC6dé de traitement d'eau ou de solutions aqueuses substantleilement comme décrite 3.Jppareil de traitement d'eau ou de solutions aqueuses, substantellement comme illustré dans les dessins c1oints.
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