<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DEPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION la Société dite: IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED Perfectionnements au traitement de l'eau. Demande de brevet anglais du 16 Novembre 1943 en sa faveur et en faveur de MM. L.M. CLARK et H. EVANS.
L'invention se rapporte à l'adoucissement de l'eau par précipitation des constituants facteurs de dureté, et plus spécialement à un procédé de précipitation d'hydroxyde de magnésium de l'eau brute,sous la forme de gros granules, facilement séparables de l'eau purifiée.
Beaucoup de procédés d'adoucissement d'eau impliquent le traitement de l'eau par des produits chimiques, tels que chaux et carbonate de sodium, ou par la soude caustique, et dans certains de ces procédés le traitement est exécuté en faisant passer l'eau de bas en haut à une vitesse appropriée à travers les noyaux de cristallisation. Les noyaux de cristallisation connus pour des procédas où le carbonate de calcium doit être précipité sont des granules de sable et de marbre, particulièrement d'une grosseur de 0,1 à 2 mm. et des noyaux de carbonate de calcium, particulièrement ceux d'un diamètre moyen de 0,6 mm.
Dans les procédés où du carbonate de calcium et de l'hydroxyde de sodium doivent être précipités de l'eau, les noyaux connus se trouvent dans le sédiment déjà précipité d'une quantité d'eau précédemment traitée et contenant un mélange dans lequel l'hydroxyde de calcium flocule. Un procédé connu de préparation de cristaux d'hydroxyde de magnésium d'un diamètre de 0,005 à 0,025 mm. est la réaction entre une pâte soigneusement préparée de dolomite calcinée et une solution aqueuse d'un'sel de magnésium, par exemple de l'eau de mer, à une faible vitesse d'écoulement et de préférence en présence de cristaux d'hydroxyde de magnésium préalablement formés.
Suivant la présente invention, un procédé pour éliminer l'hydroxyde de magnésium des eaux dont la dureté est due à la présence au moins de magnésium comprend l'addition séparée d'eau brute et de soude caustique aqueuse, ou de chaux aqueuse et, si on le désire, de carbonate de sodium, à une suspension aqueuse en mouvement de cristaux d'hydroxyde de magnésium, en maintenant une agitation suffisante et un nombre suffisant de ces cristaux relativement au taux de duretémagnésienne à élimi- ner pour que en substance tout le magnésium à éliminer de l'eau cristallise sur les cristaux d'hydroxyde de magnésium existants, après quoi on sépare de la suspension l'eau adoucie et clarifiée.
Il est essentiel que l'eau brute et les réactifs soient introduits de façon à être en contact avec les cristaux d'hydroxyde de magnésium présents durant toute la période de (,précipitation. Ainsi on les ajoute en général séparément en
<Desc/Clms Page number 2>
deux courants continus alimentant différentes parties de la
EMI2.1
suspension aqueuse, par exemple des deux c5to's d'un même r=cinient, ou en deux courants intermittents ou s8'!1i-contimJs alimentant la suspension acn.1E'l1Se des moments différents.
Il est préf'érRb1.e d'employer les réactifs en solution et oprti.culi.r.,:re""ent Ln so7.ntions;dil¯oes, plutôt nu'en suspension si nossible, par exemple comme solution d'eau de chaux et de carbonate de sodium,
EMI2.2
ou comme solution de soude caustique, -fin de contrôler la form^- tion des noyaux.
Les conditions nécessaires pour arriver 1à un taux de
EMI2.3
précipitation oui ne dépasse pas matfrjellement la vitesse de cristallisation sont les suivantes: le poids des cristaux d'hv- droxvde de magnésium existant dans la zone de précipitation dpps- sera un minimum oui est déterminé entre autres par la température la grosseur moyenne de ces cristaux, la duret en magnésium à éliminer et le terrps de rétention moyen de l'eau. Approximativement, le poids des cristaux d'hydroxyde de magnésium présents est
EMI2.4
au moins 500 fois et g4n/rale-ent 1000 à 5000 fois le poids de l'hydroxyde de "'Enpsil1m à l'J'6cj-rtter par heure, résultant de 1 dureté en magnésium de l'eau.
Toutes ces données sont valables pour l'adoucissement d'eau froide. Bien nue le procède soit indépendant de la grosseur de ces cristaux, les grosseurs les mieux appropriées sont par exemnle entre 5 et 50 microns de diamètre.
EMI2.5
Si tous les cristaux sont inférieurs à 5 microns. Ip séparation subséquente des cristaux du linuide par sédimentutionpst lente, et si tous les cristaux sont plus gros Que 50 microns, des poids relativement plus élevas de cristaux sont nécessaires pour fournir
EMI2.6
une surface suffisante a la croissance des cristaux. Pour 1¯'adov-cissernent d'eau cn"l1de, généralement eX6cut une température d'environ 70 C, les C1upntit6s citées plus haut sont vr'1''hles rovr des cristaux de 30 % 50 microns de dien6tre et rylus.
Le temps de rétention oyen de l'eau dans la zone de précipitation dépend principalement de la dureté en magnésium de l'eau brute et de la duret résiduelle admise pour l'eau adoucie, et n'importe quel temps de rétention suffisant pour donner une
EMI2.7
faible dureté résiduelle est approrri6 au présent procfdô. Avec les essais usuels en mpfiëre d'excès d'alca7¯init de l'eau adoucie, la duret en magnésium est généralement abaissée jusou'
EMI2.8
environ 5 à 15 parties par million exprimée comme 6quivalent en carbonate de calcium- et le temps de rétention moyen neut varier
EMI2.9
de oveloves minutes 8 une heure, généralement seulement oueloues minutes.
La suspension dans la zone de précipitation peut sans inconvénient contenir jusqu'à 50 gr. de cristaux pour 100 cm3 de suspension, et doit de préférence contenir au moins 3 gr. de cristaux par 100 cm3.
Bien au'une agitation suffisante soit parfois fournie par le courant d'eau ascendant à travers une suspension appropriée de cristaux d'hydroxyde de calcium, il est préférable d'agiter l@ suspension spécialement là où s'ajoutent l'eau brute et les réactifs, et de retirer l'eau claire adoucie d'un récipient de d pôt adjacent ou suréleva, d'on on renvoie vers la solution en mouvement la majeure partie des cristaux déposés. L'agitation doit être suffisante pour maintenir les cristaux en mouvement libre dans les zones où a lieu la précipitation, de sorte au'il y ait des surfaces cristallines sur lesquelles l'hydroxyde de magnésium puisse se déposer.
Contrairement aux procédés existants pour
EMI2.10
éliminer l'hydroxyde de magnésium de l'eau, o le pr4cipit4 obte- nu est floculent il n'y a pas de danger aue le précipité soit désagrégé par une agitation excessive. C'est pourauoi on peut
EMI2.11
appliquer une agitation plus vigoureuse aue celle oui serait ad- missible dans les procédas ordinaires d'adoucissement d'eau.
Dans la forme d'exécution préférée de l'invention, on précipite de l'eau l'hydroxyde de magnésium et le carbonate de calcium, tous deux en cristaux de grosseur suffisante' pour être
<Desc/Clms Page number 3>
aisément séparable de l'eau lorsqu'ils se d'posent. Cela nécessite le. présence de suffisamment de cristaux d'hydroxyde de magnésium et de carbonate de calcium, pour que la plus grande partie de la précipitation ait lieu sur des cristaux existants. Des noyaux frais sont formés d'une petite quantité des substances précipitées, ou bien on peut ajouter, si on le désire, des noyaux frais. L'hydroxyde de magnésium et le carbonate de calcium précipités de l'eau sont périodiquement enlevés, pour éviter une trop grande accumulation de solides. Un mode opératoire est illustré par ce qui suit.
Les appareils employés comprennent un récipient de précipitation muni d'une hélice ayant une vitesse périphérique de 21 m. par minute (suffisante pour créer un tourbillon), un récipient de dépôt et des dispositifs d'aliwentation. Le récipient de précipitation contient 100 parties en poids d'eau adoucie, 10 parties de cristaux d'hydroxyde de magnésium. de différentes grosseurs entre 5 et 50 microns de diamètre, et 10 parties de cristaux de carbonate de calcium de même grosseur.
Ce récipient est alimenté continuellement de 100 parties d'eau par heure, contenant'92 parties de dureté temporaire due à des composés de calcium (dureté exprimée ici en parties équivalentes de CaC03 par million de parties d'eau), 14 parties de dureté permanente due à des composés de calcium et 52 parties de dureté permanente due à des composés de magné.sium. Le coté opposé du récipient est continuellement alimenté d'une solution aqueuse contenant une quantité appropriée de réactif adoucissant, à savoir 0,014 partie de soude caustique dissoute dans 2 parties d'eau adoucie. Le trop-plein du récipient de précipitation coule dans le récipient de dépôt, où les cristaux d'hydroxyde de magnésium et de carbonate de calcium se déposent à un taux élevé, généralement 18 mètres par heure.
Le trop-plein du récipient de dépôt est de l'eau douce et claire, et la masse du sédiment solide est pompée vers le réservoir de précipitation pour y maintenir une vase appropriée.
Comme germe existant d'hydroxyde de magnésium, on peut employer de la brucite naturelle finement broyée, de préférence en particules de 2 à 30 microns, ou des cristaux d'hydroxyde de magnésium préparés par exemple par un procédé décrit ailleurs par la Demanderesse.
R E V E N D I C A T 1 0 N S
1) Procédé pour éliminer l'hydroxyde de magnésium des eaux dont la dureté est due à la présence au moins de magnésium, caractérisé en ce qu'on ajoute séparément l'eau brute et de la soude caustique aqueuse, ou de la chaux aqueuse et, si on le désire, du carbonate de sodium, à une suspension aqueuse agité de cristaux d'hydroxyde de calcium, en maintenant une agitation suffisante et la présence d'un nombre suffisant de ces cristaux relativement au taux de dureté magnésienne à éliminer, pour assurer qu'en substance tous les facteurs de dureté magnésiens à éliminer de l'eau cristallisent sur les cristaux d'hydroxyde de magnésium existants, après quoi on sépare de la suspension l'eau clarifiée et adoucie.