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PERFECTIONNEMENTS A LA PRODUCTION D'HYDROSOLS DE SILICE.
La présente invention est relative à un procédé perfectionné pour la préparation d'hydrosols sensiblement purs en utilisant des matières échangeuses de cations.
Il est connu de produire des hydrosols de silice en faisant passer des solutions diluées de silicate de sodium, en contact avec des ma- tières échangeuses de cations. Dans les procédés de la technique antérieure, la vie utile de la matière d'échange de cations est réduite après un certain temps d'usage, spécialement lorsqu'on a des sols d'une teneur supérieure à environ 3 % de silice. Dans certains cas, il peut y avoir un dépôt de gel de silice dans ou sur les surfaces de la matière d'échange, et cela a pour ré- sultat une perte de capacité d'échange et/ou de vitesse d'échangea Les pro- cédés de la technique antérieure ont aussi le désavantage de produire des hydrosols de silice de basse concentration et de permettre à la soude de pas- ser à travers la matière d'échange après que celle-ci a été utilisée pendant un certain temps.
Pour la préparation de catalyseurs de cracking, il est es- sentiel de garder un pourcentage de soude aussi faible que possible dans les hydrosols de silice.
La vitesse de transformation en gel des hydrosols de silice est influencée, par une grande partie, par le pH du milieu environnant. En particulier, cette transformation en gel est très rapide dans la région de pH s'étendant d'environ 5 à 8,5. Dans le procédé de la technique antérieure où une solution alcaline de silicate de sodium est filtrée à travers une ma- tière échangeuse de cations, régénérée par un acide, pour produire un hydro- sol de silice acide, on croit que la matière liquide passe assez lentement à travers cette région de pH critique, dans laquelle la transformation en gel de l'hydrosol de silice est rapide.
On croit que ceci est une des raisons du dépôt de silice sur la résine d'échange et de la perte de capacité d'échange, lorsqu'on produit des concentrations plus.élevées de sols de silice d'envi-
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ron plus de 3 % de teneur en silice, par le procédé ancien. La présente inven- tion évite cette difficulté au moyen d'une technique spéciale de contact qui permet à la matière liquide de passer rapidement dans cette région de pH cri- tique.
On a aussi trouvé que, lorsqu'on fait passer une solution de silicate de sodium, à courant descendant ou ascendant, µ travers une colonne de résine d'échange de cations sous forme granulaire, il y a une récupération incomplète de la silice, hors de l'alimentation de silicate, et un dépôt de silice sur la résine lorsqu'on désire des concentrations plus élevées d'hydro- sol de silice, contenant plus d'environ 3 % en poids de silice. Il y a un changement de pH de la matière de silicate de sodium, du côté alcalin au côté acide, lorsqu'elle passe à travers la colonne de résine, et on croit que ce- ci est une des causes du dépôt de silice sur la résine.
On a maintenant trou- vé que le temps, durant lequel l'hydrosol de silice est maintenu à l'acidité critique pour la formation de gel, peut être considérablement raccourci en effectuant le traitement du silicate de métal alcalin avec la matière échan- geuse de cations, suivant le procédé à fournées ou à charges par opposition au procédé de filtrage précédent.
On a aussi trouvé que la tendance à une transformation rapide en gel peut aussi être réduite en utilisant un excès suffisant de la matière échangeuse de cations par rapport à la quantité requise pour convertir tout le silicate de métal alcalin, pour régler la valeur du pH du mélange vers le côté acide et, de préférence, en dessous de la gamme dans laquelle une trans- formation rapide en gel de l'hydrosol se produit.
On trouve, en opérant de cette manière, que des hydrosols de silice peuvent être produits, qui contiennent jusqu'à environ 10 % en poids de silice et qui ont de faibles teneurs de métal alcalin, en dessous d'envi- ron 0,1 % en poids sur la base sèche, sans nécessité de phases de concentra- tion et sans dépôt de silice sur la matière échangeuse de cations.
L'invention comprend un procédé de préparation d'hydrosols de silice, contenant des teneurs élevées de silice, en mettant en contact une solution aqueuse d'un silicate de métal alcalin avec une certaine quantité d'une matière échangeuse de cations, en excès par rapport à la quantité re- quise pour convertir tout le silicate de métal alcalin. La quantité de ma- tière échangeuse de cations utilisée est, de préférence, tel que l'on n'uti- lise que 60 à 90 % de sa capacité dans la conversion du silicate de métal al- calin.
Le mélange de silicate de métal alcalin et de matière échan- geuse de cations est aussi maintenue, de préférence, légèrement acide et, de préférence, avec une valeur du pH inférieure à la gamme critique dans laquel- le une transformation rapide en gel de l'hydrosol se produit, par exemple, en dessous de 4. Ceci peut être réalisé en utilisant un excès suffisant de la matière échangeuse de cations ou en ajoutant des solutions aqueuses di- luées d'un acide minéral, au mélange.
Le mélange de la matière échangeuse de cations et de la solu- tion de silicate de métal alcalin est, de préférence, effectué par le procé- dé à fournées, dans lequel les 'quantités désirées des matières sont mélan- gées et agitées ensemble dans un récipient pendant un temps court, avec en- suite séparation de l'hydrosol de silice formé, d'avec la matière échangeuse de cations épuisée. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'hy- drosol de silice obtenu par le traitement ci-avant est encore traité en le faisant passer à travers une colonne d'une matière échangeuse de cations, sous forme granulaire, sensiblement fixe, pour enlever une nouvelle quanti- té d'ions de métal alcalin, hors de l'hydrosol de silice.
Ce traitement est, de préférence, effectué en faisant passer l'hydrosol, de haut en bas, à travers une colonne étroite, relativement lon- gue, de matière échangeuse de cations sous forme granulaire.
Avant d'être utilisée, la matière d'échange de cations est,
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de préférence, traitée avec une solution d'un acide minéral, puis lavée à l'eau pour la convertir à la forme acide. Suivant un procédé préféré, la ma- tière est soumise à deux traitements par acide, séparés par un lavage à l'eau, et est finalement lavée une seconde fois avec de l'eau, après le second trai- tement par acide.
Le traitement par acide est effectué, de préférence, par filtra- ge d'une solution acide diluée, par exemple, de l'acide sulfurique, de haut en bas, à travers une colonne étroite, relativement longue de la matière.
Après usage et séparation d'avec l'hydrosol de silice, la matiè- re échangeuse de cations est, de préférence lavée avec de l'eau pour enlever l'hydrosol, et est ensuite régénérée par traitement avec de l'acide dilué, puis à nouveau lavée avec de l'eau et utilisée pour le traitement d'une nou- velle quantité de solution de silicate.
Le traitement avec de l'acide est, de préférence, tel qu'il don- ne, à la matière échangeuse de cations, une valeur du pH compris entre 4,5 et 5,5.
Suivant un procédé de mise en oeuvre de la présente invention, toute la solution de silicate de métal alcalin, tel qu'une solution de sili- cate de sodium, est mélangée avec un excès de matière échangeuse de cations, sous forme granulaire (60 à 90 % de capacité d'échange utilisés), dans un ré- cipient, sous forme d'une opération à fournée ou à boue, et on produit une agitation de manière que le mélange est maintenu du côté acide, en dessous d'environ 3 à 4, comme PH. L'hydrosol de silice produit est enlevé et envoyé à l'emmagasinage à travers une colonne de matière échangeuse de cations, de forme granulaire, sensiblement fixe, pour enlever une quantité additionnelle d'ions de sodium, hors de l'hydrosol de silice.
En utilisant le procédé à deux phases de la présente invention, il y a un enlèvement sensiblement complet de silice, hors de l'alimentation de silicate, un enlèvement efficace de soude hors de l'hydrosol de silice, et une absence d'encrassage de la matière échan- geuse de cations.
Une autre forme plus avantageuse de la première phase ou opé- ration à fournée comprend: la formation d'une boue aqueuse d'un excès de ma- tière échangeuse de cations, sous forme granulaire (60 à 90 % de la capaci- té d'échange utilisés); l'agitation du mélange ou boue; et ensuite l'addi- tion lente d'une solution de silicate de sodium, par exemple, en laissant dégoutter la solution de silicate ou en ajoutant cette solution par gouttes dans la boue aqueuse de la matière échangeuse de cations. L'hydrosol de sili- ce produit par cette opération est, de préférence, à nouveau traité dans une colonne de matière échangeuse de cations, granulaire, fixe, comme décrit ci- avant.
Dans une autre forme de la première phase ou opération à four- née, un excès de la matière échangeuse de cations granulaire est transformé en boue dans de l'eau acidulée, et toute la solution de silicate de métal al- calin est ajoutée pendant qu'on mélange la boue, ou bien la solution de sili- cate de métal alcalin peut être ajoutée lentement, sous forme de gouttes, à la boue acidulée., Cette variante de la première phase, dans laquelle la ré- sine échangeuse est transformée en boue avec de l'eau acidulée avant le commen- cemént de l'addition de la solution de silicate de sodium est particulière- ment avantageuse, lorsqu'on utilise un silicate de sodium très purifié, ne contenant pas d'anions d'acides forts, tels que des ions de sulfate ou de chlorure.
Lorsqu'on utilise de tels silicates hautement purifiés, il est dif- ficile de maintenir le pH du mélange dans la gamme basse désirée, inférieure à environ 4, à moins que de l'eau acidulée ne soit utilisée comme moyen de formation de boue, ou à moins qu'une autre source étrangère quelconque d'a- nions ne soit prévue, tels que des sels supplémentaires. L'hydrosol de silice ainsi produit est, de préférence, à nouveau traité dans une colonne de matiè- re d'échange granulaire, comme décrit ci-avant.
Dans chacune des variantes du traitement à fournées ou à boue, décrit ci-avant, le silicate de sodium peut être utilisé comme solution di-
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luée ou comme solution concentrée, et lorsqu'une solution concentrée de si- licate de sodium est utilisée, on ajoute suffisamment d'eau à la boue de ma- tière échangeuse granulaire avant l'addition de la solution de silicate,pour produire une solution de silicate de la concentration diluée désirée lors- que la solution de silicate concentrée est ajoutée à la boue.
Le dessin représente un schéma d'une forme d'appareil conçu pour mettre en oeuvre le procédé de la présente invention.
En se référant maintenant au dessin, la notation de référence 10 désigne un récipient contenant une matière 12 échangeuse de cations granu- laire, telle que de la résine. Une conduite 14 est prévue pour ajouter une solution de silicate de métal alcalin ou récipient 10, et une conduite 15 est prévue pour ajouter de l'eau, si on le désire, Une solution diluée de si- licate de sodium du titre désiré est utilisée, ou, de préférence, une solu- tion plus concentrée de silicate de sodium peut être utilisée, auquel cas une quantité d'eau suffisante est ajoutée par la conduite 15 à la résine du récipient 10, avant l'addition de la solution de silicate, pour diluer la so- lution de silicate concentrée, lorsque le silicate est ajouté au récipient 10.
La concentration du silicate de sodium ajouté, durant la phase d'échange, peut être aussi élevée qu'environ 300 grammes de SiO2 par litre .
La première phase du procédé est essentiellement une opération à fournées, et est, de préférence, réalisée à la température et à la pres- sion ambiantes, bien qu'on puisse utiliser des températures plus faibles.
La solution de silicate de sodium peut être ajoutée au réci- pient 10 en une fois, ou bien elle peut être ajoutée lentement, par exemple, sous forme de gouttes, ou en la laissant dégoutter dans une boue aqueuse de la matière échangeuse dans le récipient 10, tout en agitant le contenu de celui-ci. Lorsqu'on utilise un silicate de sodium concentré, on préfère l'ajouter lentement comme, par exemple, goutte à goutte à la boue aqueuse dans le récipient 10.
Une agitation du contenu du récipient 10 est réalisée, soit par un moyen d'agitation 16 comprenant un agitateur s'étendant à travers le sommet du récipient, soit grâce à un gaz inerte, tel que de l'azote, de l'air, un gaz naturel, etc, introduit par une conduite 18, en dessous d'un élément à grille ou de distribution 22 qui supporte le lit de matière échan- geuse de cations. La quantité de résine échangeuse utilisée est en excès sur celle qui est nécessaire pour convertir le silicate de sodium en hydrosol de silice. Environ 60 à 90 % de la capacité de la résine sont utilisés de sor- te que le mélange de la solution de silicate et de la résine à un pH d'en- viron 2,5 à 4.
Il est essentiel d'avoir un bon mélange ou une bonne agita- tion dans le récipient 10, en vue d'avoir l'entièreté de la matière de sili- cate de sodium, qui est alcaline, transférée au côté acide, dès que possi- ble. Au lieu d'introduire la solution de silicate de sodium par une seule conduite 14, comme représenté, cette solution peut être introduite en fins courants ou en vaporisations, par une série de conduites à titre d'aide sup- plémentaire pour empêcher des pH élevés localisés dans la zone de contact.
Le mélange de matière échangeuse et de silicate de sodium est poursuivi pendant une certaine période de temps, jusqu'à ce qu'un hydrosol de silice soit formé, ce qui signifie que les ions de sodium ont été enle- vés du silicate de sodium, ce qui est généralement terminé en 1 ou 2 minu- tes, après que l'addition du silicate de sodium est arrêtée. L'agitation est alors arrêtée, et l'hydrosol de silice, sous une forme sensiblement pure mais contenant une petite quantité de soude, est drainée hors du lit 12 et enlevée du récipient.
L'hydrosol peut soit être enlevé par une conduite non représen- tée et envoyé à l'emmagasinage, soit traité d'une autre manière pour former un gel de silice, ou des catalyseurs de cracking combinés de gel de silice et d'alumine, ou des supports pour matière catalytique en vue de divers pro- cédés, mais il est, de préférence, enlevé par une conduite 24 après ouvertu- re de la valve 26, et envoyé dans une colonne de résine ou d'une autre matiè-
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re d'échange de cations, sensiblement fixe, disposée dans un récipient 28 d'échange d'ions. Le passage d'hydrosol de silice à travers le volume de ma- tière d'échange dans le récipient 28 peut être ascendant ou descendant, mais il est, de préférence, descendant.
La matière d'échange dans le récipient 28 forme une phase de nettoyage, et enlève sensiblement toute la soude restante dans l'hydrosol de silice, de manière qu'un hydrosol de silice, sensiblement pur soit produit et enlevé par une conduite 32, cet hydrosol pouvant être envoyé à l'emmagasinage ou traité d'une autre manière encore, suivant les dé- sirs, pour former un gel de silice ou pour former des catalyseurs de silice et d'alumine.
Dans certains cas, il est'avantageux d'ajouter de l'acide à l'hydrosol de silice dans la conduite 24 par une conduite 25. L'acide peut être acétique;, chlorhydrique, nitrique, sulfurique, sulfureux, ou de l'anhy- dride sulfureux ou des mélanges de ces acides, en vue de stabiliser le sol en réduisant encore le pH jusqu'à ce qu'il soit de l'ordre d'environ 2 à 3.
Lorsque l'unité d'échange par colonne 28 est utilisée comme pha- se de nettoyage, il ne serapas nécessaire de régénérer très souvent la matiè- re échangeuse de cations dans la colonne 28.
Le récipient d'échange 28 sera relativement petit et seule une petite quantité de la matière échangeuse sera nécessaire. De même, l'hydrosol de silice traité, provenant de la phase à fournées peut être passé sur la co- lonne de résine ou autre matière d'échange, dans le récipient échangeur 28 à une vitesse relativement élevée, jusqu'à environ 2 gallons par minute par pied cube de résine, de préférence environ 1 gallon par minute par pied cube de résine.
La matière échangeuse de cations, dans les récipients 10 et 28, est, de préférence, une résine du type à échange de cations et à régénération par acide. De telles résines d'échange de cations sont disponibles comme pro- duits commerciaux. Les résines d'échange sont obtenues en condensant des al- déhydes telles que de la formaldéhyde, avec du phénol en certains acides phé- nol-sulfoniques, en matières similaires. D'autres matières d'échange qui peu- vent être utilisées sont le charbon, le bois, une boue de pétrole de rebut, de la lignite, etc traités par de l'acide sulfurique. De même, on peut uti- liser la résine d'échange du type du polystyrène sulfoné.
Ces matières d'échan- ge sont traitées avec un acide, tel que de l'acide sulfurique ou de l'acide chlorhydrique, pour les mettre dans le cycle hydrogéné en vue de leur utili- sation dans l'enlèvement de cations ou d'ions de sodium, dans ce cas parti- culier. Un type de résines d'échange de ce type est vendu par la "Resinous Products and Chemical Company" sous le nom commercial d'"Amberlite".
La résine granulaire peut avoir des dimensions de particules ef- ficaces comprises entre environ 0,45 et 0,6 millimètre, bien que des varia- tions en dehors de ces limites, de l'un ou l'autre côté, puissent être admi- ses. Une matière d'environ 16 à 70 mailles de dimensions à été trouvée satis- faisantea
Après que la matière échangeuse de cations a été utilisée pour une phase d'échange dans le récipient 10 et après que l'hydrosol de silice a été enlevé du récipient par la conduite 24, la matière d'échange du récipient 10 est régénérée.
D'abord, la matière d'échange est lavée pendant 5 à 25 mi- nutes en deux phases avec environ deux volumes d'eau par volume de matière d'échange, en faisant passer l'eau par la conduite 34 à la partie supérieure du récipient 10, la valve 26 de la conduite 24 étant fermée; l'eau de lavage est enlevée ou drainée par la conduite 36. Il peut y avoir une phase de drai- nage après chaque phase de lavage. La première phase de lavage est, de pré- férence, réalisée avec agitation par du gaz introduit par la conduite 18, en utilisant un mélangeur 16 de manière qu'un contact intime soit obtenu entre les granules de matière d'échange et l'eau. La phase de lavage suivante peut être descendante à travers le lit statique de résine, bien qu'un lavage avec agitation soit praticable.
La première eau de lavage contient une certaine quantité de l'hydrosol de silice adhérant à la résine ou à l'autre matière d'échange utilisée, et cette eau de lavage est, de préférence, utilisée pour
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diluer le silicate de sodium concentré pour récupérer cet hydrosol de silice, ou bien elle peut être utilisée pour transformer en boue la résine dans la phase d'échange suivante du procédé, lorsque du silicate de sodium concentré est utilisé à la résine transformée en boue.
L'eau de lavage peut être utilisée en une quantité d'environ 1 à 2 fois supérieure au volume de résine. Après le lavage à l'eau, le passage d'eau étant coupé, la matière d'échange est régénérée pour remplacer les ions de sodium par des ions d'hydrogène, en faisant passer un acide, tel que de l'accide sulfurique, de l'acide chlorhydrique,,ou un autre acide par la conduite 38 et ensuite la conduite 34, vers le bas, à travers le lit de ma- tière échangeuse granulaire. La solution régénérante passe à travers le réci- pient 10 à un taux d'environ 0,3 à 1 gallon par minute par pied cube de ma- tière d'échange. Si la solution acide de régénération passe de bas en haut à travers le lit de matière d'échange, elle le fait à un taux ou à une vitesse si faible qu'elle ne provoque pas d'agitation du lit.
Dans une opération à mouvement ascendant, l'acide de régénération peut être introduit par la con- duite 18 et évacué par la conduite 39.La régénération est effectuée avec la matière échangeuse de cations, maintenue sous forme d'une colonne plutôt que sous forme d'un mélange agité pour la raison que des résultats améliorés sont atteints avec la régénération à colonne.
Lorsqu'on utilise de l'acide sulfurique pour la régénération, la concentration de l'acide peut être de 2 à 10 % en poids, et la quantité d'acide utilisée peut être d'environ 135 à 150 % ou plus, par rapport à le te- neur en soude du silicate de sodium utilisé dans laphase de fabrication de l'hydrosol de silice.
Le volume de la solution de silicate de sodium utilisée dans le récipient 10 est réglé de manière que la quantité de résine utilisée est présente avec une capacité de 10 à 65 % en excès par rapport à sa capacité d'adsorption de soude (Na2O). L'adsorption résultante de soude par la résine devrait s'élever de 60 à 90 % de la capacité d'échange de soude de la résine.
La concentration de silice dans la solution de silicate de so- dium peut s'élever jusqu'à 70 à 100 gr. par litre (lorsqu'on utilise du si- licate d'un rapport de Na2O. 3,3 Si02).
Après régénération, le lit 12 de matière d'échange de cations dans le récipient 10 est à nouveau lavé avec environ 2 à 5 volumes d'eau par volume de résine, ou bien jusqu'à ce que l'eau effluente montre un pH d'environ 4,5 à 6 ; ensuite, ce lit est prêt pour une autre phase d'échange en vue de la production d'hydrosol de silice. L'eau pour laver le lit régé- néré peut être introduite par la conduite 34, et la matière effluente enle- vée parla conduite 36. Cette phase de lavage peut être une opération à cou- rant descendant normal ou bien peut être effectuée par mélange de la matière échangeuse de cations et d'eau avec injection de gaz par la conduite 18 ou en utilisant un mélangeur 16.
La matière d'échange dans l'échangeur à colonne 28 est régéné- rée d'une manière similaire à celle utilisée pour le récipient échangeur 10 mais à des intervalles moins fréquents, en lavant d'abord avec de l'eau in- troduite par la conduite 42 pour enlever l'hydrosol de silice adhérent et la matière soluble. Le lavage est, de préférence, réalisé à courant ascen- dant et la matière effluente est enlevée par la conduite 44. Ensuite, l'a- cide sulfurique ou autre acide convenable qui doit être utilisé pour la régé- nération de la matière d'échange est envoyé par les conduites 46 et 42, et la matière effluente est enlevée par la conduite 44.
Cependant, comme l'é- changeur à colonne 28 est de la nature d'une phase de nettoyage, il ne devra pas être soumis à régénération aussi souvent que la matière d'échange du ré- cipient 10. L'échangeur à colonne 28 sera relativement petit. Le volume de résine dans la zone d'échange 28 peut varier d'environ 1/20 à environ 1/2 du volume de résine de la zone 10.
La fréquence de régénération de la résine dans la zone 28 dépendra évidemment de la quantité de résine réellement uti- lisée dans cette zone ; par exemple, lorsqu'on utilise un volume de résine,
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dans la zone 28, d'environ 1/10 de celui de la zone 10, la résine de la zone 28 peut n'être régénérée qu'environ 1/8 à 1/12 de fois aussi souvent que la résine de la zone 10 ; le volume de résine de la zone 28 est d'environ 1/5. de celui de la zone 10, la résine de la zone 28 peut n'être régénérée qu'en- viron 1/16 à 1/24 de fois aussi souvent que celle de la zone 10. La fréquence de régénération dépendra aussi de la résine particulière utilisée, car cer- taines des résines d'échange disponibles ont une capacité d'échange plus éle- vée que d'autres.
En pratique, on préfère la capacité de la résine dans les deux zones 10 et 28 au moyen de zones d'échanges expérimentales de petite échelle, dans lesquelles sont introduits du silicate de sodium et de l'hydro- sol de silice de compositions similaires à celles introduites dans les zones 10 et 28. Les résultats expérimentaux ainsi obtenus peuvent être utilisés pour calculer la capacité des zones 10 et 28. En vue de laisser un facteur de sécu- rité raisonnable,on ne devrait utiliser effectivement que 70à 90 % de la ca- pacité calculée. Le taux de passage à travers la zone 28 peut être aussi éle- vé qu'environ 2 gallons par minute parpied cube de résine, mais il n'est, de préférence, que d'environ 1 gallon par minute par pied cube de résine.
On prévoira, de préférence, plus d'un récipient 10 et plus d'un échangeur 28 de manière que, pendant que la matière d'échange d'un échangeur ou d'un récipient est lavée, régénérée ou relavée, un autre récipient ou échan- geur soit disponible pour la phase d'échange en vue de la production d'hydro- sol de silice. Si on le désire, la matière d'échange provenant du récipient 10 peut être transférée à une colonne similaire à l'échangeur 28 et y régé- nérée, comme une colonne sensiblement fixe.
Comme signalé ci-avant, la première eau de lavage utilisée pour laver la matière échangeuse dans le récipient 10 après une phase d'échange ou dans l'échangeur 28 à la suite d'une phase d'échange contient de l'hydrosol de silice et est utilisée pour diluer du silicate de sodium concentré à met- tre en contact avec la matière échangeuse de cations, ou peut être utilisée pour transformer en boue la résine dans le cycle suivant, et, de cette maniè- re, il y a récupération de l'hydrosol de silice dans l'eau de lavage. Dans l'opération à fournées ou à boue dans'le récipient 10 pourvu d'un moyen d'a- gitation, il y a sensiblement 100 % de récupération de silice lorsqu'on uti- . lise l'eau de lavage pour diluer le silicate de sodium ou dans la retransfor- mation en boue de la résine, comme il vient d'être mentionné.
Au lieu d'ajouter toute la solution de silicate de sodium au récipient 10 en une fois, ladite solution peut être ajoutée lentement à ce récipient par la conduite 14 sous forme de gouttes ou en laissant dégoutter ou en. vaporisant la solution de silicate concentrée ou diluée dans la boue aqueuse de la matière d'échange granulaire, pendant qu'on agite le mélange.
Dans ce cas, de l'eau est, de préférence, ajoutée à la matière d'échange 12 dans le récipient 10, de manière que, lorsque la petite quantité de silicate de sodium se mélange avec la boue, le silicate de sodium soit rapidement neutralisé, et la boue maintenue du côté acide, d'un pH d'environ 3 à 4, pour empêcher une transformation en gel de l'hydrosol de silice dans la matière d'échange. Après la fin de la phase de production d'hydrosol,l'hydrosol de silice est enlevé, et la matière d'échange est lavée à l'eau, régénérée avec de l'acide, et ensuite rincée à l'eau, la régénération étant, de préférence, effectuée à la manière d'une colonne, comme décrit.
L'hydrosol de silice est alors, de préférence, traité à la manière d'une colonne avec de la ma- tière d'échange supplémentaire pour enlever la soude résiduaire, comme dé- crit ci-avant.
Il entre dans les visées de la présente invention d'utiliser, au lieu de l'appareil montré au dessin., un récipient (non représenté), du type à agitation, avec tube de succion, de conception courante, dans lequel le mélange de matière échangeuse granulaire, et de solution de silicate de sodium passe de haut en bas à travers ledit tube et ensuite de bas en haut autour de ce tube, entre celui-ci et la paroi du récipient, et ensuite de haut en bas à travers le tube pour obtenir un bon mélange. Le récipient peut être pourvu d'un fond conique ou arrondi, et pourvu également d'une grille ou dispositif de filtrage, disposé comme montré en 22 au dessin, à la par-
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tie inférieure du récipient, en dessous du fond du tube de succion.
EXEMPLE I
300 gro de résine échangeuse de cations granulaire Amberlite I.R.-120 étaient placés dans un récipient, et la résine était activée par traitement avec deux portions de chacune 1182 cc. de solution de H2SO4 à 5%; le mélange était agité en y insufflant de l'air pendant environ 15 minutes.
Après chaque traitement à l'acide , la résine était soumise à un traitement de lavage à l'eau, durant lequel de l'air était également insufflé dans le mélange pour l'agiter. Chaque traitement de lavage à l'eau durait environ 8 minutes. Après chaque-traitement à l'acide et le premier traitement de lava- ge à l'eau, le liquide était drainé hors de la résine après arrêt de l'agi- tation. Après le second traitement de lavage, la résine était partiellement drainée (peut-être 90%)
Ensuite, environ 680 ce. de solution de silicate de sodium, ayant un poids spécifique d'environ 1,06 à 77 F et contenant environ 59 gril. de silice, étaient ajoutés à la résine dans le récipient, et le mélange était agité grâce à de l'air, pendant environ.5 minutes. L'air était alors coupé, et l'hydrosol de silice était drainé hors de la résine.
Ensuite, environ 350 cc. d'eau étaient ajoutés à la résine dans le récipient, et le mélange était agité pendant environ 5 minutes ; liquide contenant l'hydrosol de silice était drainé hors de la résine. La résine était utilisée avec envi- ron 80 % d'excès de capacité d'échange.
Les résultats suivants étaient obtenus:
EMI8.1
<tb> Hydrôsol <SEP> de <SEP> silice <SEP> eau <SEP> de <SEP> lavage
<tb>
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<tb> Volume <SEP> 705 <SEP> cc <SEP> 370 <SEP> cc
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<tb> pH <SEP> 3,23 <SEP> 4
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<tb> Poids <SEP> spécifique <SEP> 1,02 <SEP> gr. <SEP> à <SEP> 77 F <SEP> 1,005 <SEP> à <SEP> 77 F
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<tb> SiO2 <SEP> 5,2 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,65 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
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<tb>
<tb> 53,5 <SEP> gr/1. <SEP> 6,55 <SEP> gril.
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<tb>
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<tb>
Na2O <SEP> 0,014 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> 0,001 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids
<tb>
L'équilibre de la matière s'établit comme suit :SiO2 total dans la solution d'alimentation: 0,680 x 59 = 40,1 gr SiO2 dans l'hydrosol de silice: 0,705 x 53,5 = 37,7 gr SiO2 dans l'eau de lavage : 0,370 x 6,55 = 2,4 gr Si02 total récupéré = 40,1 gr
Les résultats ci-avant montrent qu'une conversion totale de-la- limentation de silicate en hydrosol de silice était obtenue.
La quantité de résine d'échange n'est pas limitée à celle donnée à l'exemple 1; pour la concentration et la quantité de silicate de sodium données à l'exemple 1, la quantité de résine peut varier de telle manière que, lorsqu'on utilise 60 % de la capacité d'échange de la résine, environ 413 gr. de résine soient nécessaires, tandis que, lorsqu'on utilise 90 % de la capa- cité d'échange de la résine environ 275 gr. résine seront requis. Ces valeurs changeront pour des silicates différents et des concentrations différentes de silicates, mais la quantité de résine à utiliser sera facilement apparente pour ceux qui sont versés en ce domaine.
EXEMPLE 2.
300 gr. de résine fraîche granulaire Amberlite IR-120 (dimen- sions de particules d'environ 16 à 70 mailles) étaient placés dans un réci-
<Desc/Clms Page number 9>
pient et supportés sur une plaque de verre fritté disposée à la partie infé- rieure dudit récipient. La résine était conditionnée par traitement avec deux quantités de chacune 1182 ce. de H2SO4 à 5 %, pendant 15 minutes (chaque trai- tement au taux de 10 livres de H2SO4 par pied cube de résine), une phase de lavage à l'eau étant prévue entre les traitements, et un autre lavage à l'eau après le traitement final ou second traitement.
Dans ces traitements, la ma- tière résineuse et la solution acide étaient agitées dans le récipient pen- dant environ 15 minutes pour chaque traitement bien qu'il soit possible que des périodes de mélange plus courtes soient utilisées.
La matière échangeuse de cations, régénérée par acide, était alors prête pour une phase d'échange. 680 cc. de silicate de sodium dilué étaient alors ajoutés au récipient en une seule fournée, et le contenu était agité en faisant passer de l'air à travers les plaques de verre fritté. Le silicate de sodium (Na2O: 3,3 Si02) avait un poids spécifique d'environ 1,06 et donnait à l'analyse 59 gr/litre de SiO2 L'agitation ou le mélange était effectué pendant environ 6 minutes. Dans d'autres expériences, on a démontré que des temps de mélanges s'élevant jusqu'à 15 minutes ou plus peuvent être utilisés.
Du méthylorange était ajouté au mélange dans le récipient, au début de l'opération de mélange, et la couleur de la solution devenait rouge en 1,5 minute environ, ce qui indique un échange rapide d'ions de la soude et un abandon d'une petite quantité d'acide venant des impuretés sulfate-chlorure, dans la solution de silicate utilisée, pour donner un pH du mélange dans le récipient, inférieur à environ 4.
L'agitation était arrêtée en coupant l'arrivée d'air, et l'hy- drosol de silice produit était drainé hors de la résine du récipient, par gravité, puis soumis à des mesures et des analyses pour déterminer la quan- tité de silice et de soude. Un lavage à l'eau d'environ 350 cc d'eau était alors appliqué à la résine dans le récipient, et le contenu de celui-ci était agité pendant environ 15 minutes. L'agitation était arrêtée, et l'eau de la- vage drainée et enlevée par la conduite 24, puis soumise à des mesures et des analyses. La phase de lavage peut être d'une durée d'environ 5 à 15 minutes.
La quantité d'eau de lavage utilisée peut varier entre environ 250 et 350cc. pour la quantité de résine granulaire utilisée (300 gr) dans l'exemple ci- avanto
Après chaque phase d'échange de cations, la résine était lavée à l'eau pendant environ 5 minutes, avec 350 cc. d'eau, et l'eau était drai- née de la résine. La résine lavée était alors transférée à une colonne ayant une hauteur d'environ 26,5 pouces et un diamètre d'environ 1 pouce 3/16, et régénérée par passage, de haut en bas, d'une solution de H2SO4 à 10 % à un taux d'environ 0,1 gallon/minute/pied cube de résine, et en une quantité équivalente à environ 150 % de la capacité en soude de la résine, utilisée lors de l'agitation avec le silicate de sodium. Durant la régénération, la résine granulaire n'était pas agitée de sorte qu'une régénération à colonne était effectuée.
Après la régénération, la résine était lavée à l'eau dans la colonne avec environ 2 volumes d'eau pendant environ 15 minutes, et l'eau de lavage était drainée. La résine était alors prête pour une autre phase d'échange et était transférée au récipient de mélange pour une autre opéra- tion à boue. Sept phases d'échange de cations étaient effectuées avec des phases de lavage et de régénération entre elles.
Le temps de contact, durant chaque phase d'échange, était d'environ 6 minutes. Les résultats suivants donnés au tableau 1 étaient ob- tenus.
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
pH Pispécifa Na2O sio 2 SIC
EMI10.2
<tb> 75 F. <SEP> gril. <SEP> gr/1 <SEP> gr <SEP> net
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alimentation <SEP> 10,8 <SEP> 1,060 <SEP> 18,8 <SEP> 59,2 <SEP> 40,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> l'échange <SEP> P <SEP> r <SEP> o <SEP> d <SEP> u <SEP> i <SEP> t
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 3,46 <SEP> 1,030 <SEP> - <SEP> 55,5 <SEP> 37,45
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 4,30 <SEP> 1,028 <SEP> 0,110 <SEP> 54,3 <SEP> 37,2
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 3,40 <SEP> 1,030 <SEP> 55,5 <SEP> 37,7
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 4,20 <SEP> 1, <SEP> 030 <SEP> 54,5 <SEP> 37,5
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 3,90 <SEP> 1,028 <SEP> - <SEP> 55,5 <SEP> 37,
2
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 3,72 <SEP> 1,029 <SEP> 0,120 <SEP> 55 <SEP> 37,1
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 3,99 <SEP> 1,028 <SEP> 0,100 <SEP> 54,1 <SEP> 37,4
<tb>
Composition (gel sec) 0,24 (base cendres) Résine (utilisée) 0,07 % de Si02(base humide)
Lavage
EMI10.3
----------------------------------------------------------
EMI10.4
pH P.Spécif.- Si02 Si02 Equilibre
EMI10.5
<tb> 75 F <SEP> gr/1 <SEP> gronet
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> de <SEP> l'échange
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 4,39 <SEP> 1,002 <SEP> 6,9 <SEP> 3 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 4,80 <SEP> 1,002 <SEP> 8 <SEP> 3,1 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 4,32 <SEP> 1,002 <SEP> 6, <SEP> 8 <SEP> 3 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 5,10 <SEP> 1,002 <SEP> 6,
5 <SEP> 3 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 5,05 <SEP> 1,002 <SEP> 7,2 <SEP> 2,8 <SEP> 99,4
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 4,60 <SEP> 1,003 <SEP> 9,3 <SEP> 3,05 <SEP> 100
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 7 <SEP> 4,70 <SEP> 1,002 <SEP> 7,4 <SEP> 2,7 <SEP> 99,8
<tb>
Résine (utilisée) 0,07 % SiO2 (base humide)
Dans les résultats ci-avant, le pH dans la colonne de gauche (en dessous des "alimentations") est le pH de l'hydrosol de silice produit.
Comme signalé ci-avant, l'eau de lavage venant de la phase qui suit un cycle d'échange contient de l'hydrosol de silice, et cet hydrosol de silice est récupéré en utilisant l'eau de lavage, comme eau de dilution du silicate de sodium concentré en vue de diluer l'alimentation de silicate de sodium. La colonne désignée "Equilibre" montre qu'il y a une récupération sensiblement totale de la silice, et cet équilibre est obtenu en ajoutant ensemble les teneurs en silice de l'hydrosol (produit) et de l'eau de lavage, par compa- raison avec la teneur en silice de l'alimentation.
EXEMPLE 3.
La même quantité de résine Amberlite IR-120 et de silicate de sodium dilué au même degré que dans l'exemple 2 étaient utilisées.Le temps de contact durant chaque cycle d'échange était de 15 minutes. Six phases d'échange étaient réalisées. Les phases de lavage et la phase de régénéra- tion, ainsi que le type de régénération étaient les mêmes que ceux donnés à l'exemple 2 ci-avant.
<Desc/Clms Page number 11>
Les résultats suivants donnés au tableau 2 étaient obtenus.-
TABLEAU 2.
EMI11.1
pH Pospécifo Na2O Si02 Si02
EMI11.2
<tb> 75 F. <SEP> gr/1 <SEP> gr/1 <SEP> gr.net
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Alimentation <SEP> 10,8 <SEP> 1,060 <SEP> 18,8 <SEP> 59,2 <SEP> 40,2
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> d'échange <SEP> P <SEP> r <SEP> o <SEP> d <SEP> u <SEP> i <SEP> t
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> 3,21 <SEP> 1,030 <SEP> 0,083 <SEP> 55,4 <SEP> 38
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 3,85 <SEP> 1, <SEP> 030 <SEP> 0,110 <SEP> 55 <SEP> 36
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3 <SEP> 4,40 <SEP> 1,028 <SEP> 1,120 <SEP> 53,5 <SEP> 35,8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 4,25 <SEP> 1, <SEP> 029 <SEP> 0, <SEP> 093 <SEP> 53,5 <SEP> 35,
8
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 4,28 <SEP> 1,028 <SEP> 0,100 <SEP> 53, <SEP> 6 <SEP> 37,3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 6 <SEP> 4,28 <SEP> 1,028 <SEP> 1,120 <SEP> 54,5 <SEP> 36, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
Composition (gel sec) 0,21 % Na2O (base cendres) Résine (utilisée) 0,15 % SiO2 (base humide) TABLEAU 2 (suite)
Lavage
EMI11.3
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> pH <SEP> P.spécif. <SEP> SiO2 <SEP> SiO2 <SEP> Equilibre
<tb>
<tb>
<tb> 75 F <SEP> gr/1 <SEP> gr.net
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> N <SEP> d'échange
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1 <SEP> - <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 2 <SEP> 4,81 <SEP> 1,005 <SEP> 11,6 <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> 99
<tb>
<tb> 3 <SEP> 5,3 <SEP> 1,000 <SEP> 12,3 <SEP> 5,85 <SEP> 103
<tb>
<tb>
<tb> 4 <SEP> 5 <SEP> 1,002 <SEP> .
<SEP> 8,65 <SEP> 4,15 <SEP> 99, <SEP> 6 <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 5 <SEP> 1,003 <SEP> 7,93 <SEP> 2,93 <SEP> 100
<tb>
<tb> 6 <SEP> 6 <SEP> 1,010 <SEP> ' <SEP> 8, <SEP> 65 <SEP> 3, <SEP> 66 <SEP> 100
<tb>
Résine utilisée 0,15 % SiO2 (base humide)
Des résultats ci-avant, dans les deux tableaux 1 et 2, il ap- paraîtra que l'hydrosol de silice ne contient qu'une petite quantité de sou- de.
A la fin de la série d'essais montrés ci-avant aux tableaux 1 et 2, les teneurs ensilice des résines n'étaient pas plus grandes que cel- le de la résine fraîche (environ 0,1 %).
Avec ce procédé, il y a sensiblement 100 % de récupération de silice, et l'hydrosol de silice a une concentration en silice d'au moins 3% ou plus, sans encrassage de la résine avec de la silice transformée en gel.
EXEMPLE 4.
300 gr. de résine Amberlite IR-120 (forme de sodium, comme
<Desc/Clms Page number 12>
fourni par le fabricant) étaient placés dans un récipient du type à agita- teur, ayant une capacité d'environ 2 litres, pourvu d'un'agitateur mécanique (un entonnoir à séparation de deux litres, pourvu d'une plaque de verre frit- té de 1 pouce de diamètre,- dans la section inférieure); cette résine était conditionnée par un traitement avec deux portions de chacune 1182 cc de H2SO4 à 5 %, chaque traitement durait 15 minutes avec agitation mécanique réalisée par l'agitateur. La résine était lavée entre les traitements et après le second traitement jusqu'à environ 4,5 à 5,5 de pH. Ce traitement avait pour effet de convertir la résine de la forme du sodium (basique) à la forme hydrogénée (acide).
La résine était libérée de l'eau et, ensuite, 484 cc d'eau dis- tillée étaient ajoutés. Ensuite, pendant que l'on agite, 196 cc d'un silicate de sodium bien concentré de la formule Na2O.3,3 SiO2 et contenant environ 61,8 gr/1. de Na2O et 197 gr/l. de SiO2' étaient ajoutés au moyen d'une bu- rette, par gouttes, sur une période de temps de 17 minutes. L'hydrosol de silice résultant récupéré par drainage, hors de la résine avait les propriétés suivantes :
EMI12.1
<tb> pH <SEP> 3,32
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 52,7 <SEP> gr./l.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
Na2O <SEP> 0,026 <SEP> gr/1. <SEP> (ou <SEP> 0,05 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> base
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> cendres)
<tb>
Environ 685 cc de solution d'hydrosol de silice étaient récu- pérés.
La résine libérée était lavée une fois pendant 5 minutes avec agitation, et l'eau de lavage était enlevée. L'eau de lavage avait les pro- priétés suivantes :
EMI12.2
<tb> pH <SEP> 4,1
<tb>
<tb> Si <SEP> 2 <SEP> 7,3 <SEP> gr./l.
<tb>
<tb> Na2O <SEP> indéterminé
<tb>
Environ 339 cc de solution de lavage étaient récupérés.
Environ 638 cc de l'hydrosol de silice, produit par fournée, ayant 52,7 gr./l. de SiO2, étaient ensuite réglés au pH de 2,45 par l'addi- tion d'environ 0,2 cc de HCl concentré (c'était une phase de précaution en vue d'améliorer la stabilité de l'hydrosol). L'hydrosol était ensuite passé de haut en bas à travers un lit de 26 pouces de 360 gr. de résine Amberlite IR-120, conditionnée par un acide et lavée, maintenue dans une colonne de verre de 1 pouce 3/16 de diamètre, à un taux de-1 gallon par minute par pied cube de résine. L'hydrosol de silice nettoyé montrait une teneur en SiO2 de 52,6 gr./l. et une teneur en Na2O de 0,012 gr./l. (0,022 % en poids base cen- dres). La soude était ainsi efficacement réduite dans une opération de net- toyage sans autre dilution de l'hydrosol de silice.
Environ 78 % de la capa- cité de résine étaient utilisés, et le mélange contenant l'hydrosol de si- lice était toujours du côté acide, en dessous d'environ 3,3 comme pH.
Comme autre variante de la phase à fournées ou à boue, tout le silicate de sodium est rapidement ajouté à un excès de matière échangeuse de cations granulaires, et le mélange-est agité de manière qu'il parvienne rapi- dement du côté acide, en dessous d'environ 3 à 4 de pH, et une transformation en gel de l'hydrosol de silice dans la matière d'échange est évitée.
Lorsqu'on utilise un excès de matière échangeuse de cations,, environ 60 à 90 % de la capacité d'échange étaient utilisés. L'hydrosol de
<Desc/Clms Page number 13>
silice ainsi produit est alors, de préférence, traité à la manière d'une colon- ne avec de la matière d'échange additionnelle, pour enlever une quantité sup- plémentaire de la soude résiduaire. Les matières d'échange dans l'opération a fournées et dans l'opération à colonne sont régénérées comme décrit ci-avant.
EXEMPLE 5.
300 gr. de résine Amberlite IR-120 (forme de sodium, comme four- ni par le fabricant) étaient placés dans un récipient du type à agitateur, d'environ 2 litres de capacité, pourvu d'un agitateur mécanique (un entonnoir à séparation de 2 litres, pourvu d'une plaque de verre fritté de 1 pouce de diamètre dans la section inférieure); cette résine était conditionnée par trai- tement avec deux portions de chacune 1182 cc de H2SO4 à 5 %, chaque traitement durait 15 minutes avec agitation mécanique réalisée par l'agitateur. La résine était lavée entre les traitements et après le second traitement jusqu'à envi- ron 4,5 à 5,5 de pH.
Ce traitement avait pour effet de convertir la résine de la forme du sodium (basique) à la forme hydrogénée (acide),
La résine était libérée de l'eau, et ensuite 680 cc d'une solu- tion diluée de silicate de sodium de la formule Na2O.3 SiO2 et contenant à peu près 19,1 gr./l. de Na2O et 60 gr/1 de SiO2 étaient rapidement ajoutés à la résine, et cette masse était mélangée avec agitation mécanique pendant 6 minu- tes.
L'hydrosol de silice résultant, récupéré par drainage hors de la résine avait les propriétés suivantes :
EMI13.1
<tb> pH <SEP> 3,3
<tb>
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 54,6 <SEP> gr/litre
<tb>
<tb>
<tb> Na2O <SEP> 0,082 <SEP> gr/la <SEP> (ou <SEP> 0,15 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> base
<tb>
<tb> cendres)
<tb>
Environ 705 cc de solution d'hydrosol de silice étaient récu- pérés (le gain de 25 cc en volumes étant dû à l'eau résiduaire restant dans la résine après les phases de traitement à l'acide et de lavage).
La résine libérée était lavée une fois pendant 5 minutes avec agitation, et l'eau de lavage était enlevée. L'eau de lavage avait les pro- priétés suivantes:
EMI13.2
<tb> pH <SEP> 4,9
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 3,57 <SEP> gr/l.
<tb>
685 ce de solution de lavage étaient récupérés.
Environ 600 cc de l'hydrosol de silice produit par fournée, ayant 54,6 gr/1 de SiO2 étaient alors réglés au pH de 2,53 par l'addition d'environ 0,15 ce de HC1 concentré (c'était une phase de précaution en vue d'améliorer la stabilité de l'hydrosol). L'hydrosol était ensuite passé de haut en bas à travers un lit de 26 pouces de 360 gr de résine Amberlite IR-120, conditionnée par un acide et lavée, maintenue dans une colonne de verre de 1 pouce 3/16 de diamètre, à un taux de i gallon par minute par pied cube de résine. L'hydrosol de silice nettoyé avait une teneur en SiO2 de 54,5 gril. et une teneur en NA2O de 0,055 gr/1 (0,1 % en poids base cendres).
La soude était ainsi efficacement réduite dans l'opération de nettoyage sans autre dilution de l'hydrosol de silice. Environ 84 % de la capacité de la résine étaient utilisés, et ce mélange contenant l'hydrosol de silice était toujours du côté acide, en dessous d'environ 3,3 de pH.
Comme autre variante de la phase ou opération à fournées ou à
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boue, la matière échangeuse de cations est transformée en boue dans de l'eau contenant une addition d'acide, tel que du HC1, bien que'd'autres acides mi- néraux puissent être employés, tels que H2SO4, HNO3, etc. Ensuite, du sili- cate de sodium, sous une forme concentrée ou diluée, est lentement ajouté, par gouttes ou par dégouttement, dans la boue aqueuse acidulée de matière d'échange, pendant qu'on agite le mélange boueux, de manière que celui-ci reste du côté acide, en dessous d'environ 2,5 à 3,5 de pH. Ou bien, tout le silicate de sodium peut être ajouté à la boue aqueuse acidulée de la matière d'échange pour réaliser un hydrosol de silice.
L'hydrosol de silice produit est, de préférence, encore traité avec de la matière échangeuse granulaire ad- ditionnelle, dans une colonne , comme décrit ci-avant, pour réduire la teneur en soude de l'hydrosol de silice. Les matières échangeuses, utilisées dans la phase à fournées ou à boue et l'échangeur à colonne, sont régénérées, comme décrit ci-avant dans les autres variantes.
EXEMPLE 6
Environ 300 gr de résine Amberlite IR-120 étaient placés dans un récipient du type à agitateur d'environ 2 litres de capacité pourvu d'un agitateur mécanique (un entonnoir à séparation de 2 litres, pourvu d'une pla- que de verre fritté de diamètre de 1 pouce dans la section inférieure) et étaient conditionnés par traitement avec deux portions de chacune 1182 cc de.
H2SO4 à 5 %, chaque traitement durant environ 15 minutes avec agitation méca- nique. La résine était lavée entre les traitements et après le second traite- ment jusqu'à environ 4,5 à 5,5 de pH. Ce traitement avait l'effet de conver- tir la résine, de la forme de sodium (basique) à la forme hydrogénée (acide).
La résine était libérée de l'eau, et ensuite on ajoutait 484 cc d'eau distillée réglée à un pH de 2,5 avec de l'acide chlorhydrique concentré.
Après mélange, l'eau en'contact avec la résine avait un pH de 2,8. Ensuite, pendant qu'on agite, 196 cc de silicate de sodium bien concentré, de la for- mule Na2O 3.3SiO2 et contenant environ 61,8 gr./l. de Na2O et 197 gr./l. de SiO2, étaient ajoutés par gouttes avec une burette, sur une période de temps d'environ 17 mimtes. L'hydrosol de silice résultant avait les propriétés suivantes :
EMI14.1
<tb> pH <SEP> 3,05
<tb>
<tb> sio2 <SEP> 52,8 <SEP> gr./l. <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
Na2O <SEP> 0,063 <SEP> gril. <SEP> (ou <SEP> 0,12 <SEP> % <SEP> en <SEP> poids <SEP> base
<tb>
<tb> cendres)
<tb>
Environ 675 cc de solution d'hydrosol de silice étaient récu- pères.
La résine libérée était lavée une fois pendant cinqninutes, et l'eau de lavage était enlevée. Elle avait les propriétés suivantes
EMI14.2
<tb> SiO2 <SEP> 7,75 <SEP> gr./l.
<tb>
<tb> Na2O <SEP> indéterminé
<tb>
Environ 339 cc d'eau de lavage étaient récupérés.
Environ 630 cc de l'hydrosol de silice produit par fournée, ayant 52,8 gr./l, de SiO2, étaient alors réglés au pH de 2,53 par l'addi- tion d'environ 0,15 cc de HCI concentré (c'était une phase de précaution en vue d'améliorer la stabilité de l'hydrosol). L'hydrosol était ensuite passé de haut en bas à travers un lit de 26 pouces de 360 gr. de résine Am- berlite IR-120,conditionnée par un acide et lavée, maintenue dans une co- lonne de taux d'un diamètre de 1 pouce 3/16, à un taux de 1 gallon par mi- nute par pied cube de résine. L'hydrosol de silice nettoyé avait une teneur en Si02 de 52,8 gr. /l., et une teneur en Na2O de 0,024 gr./l ; ou 0,05 % en
<Desc/Clms Page number 15>
poids (base cendres).
La soude était ainsi efficacement réduite dans la séparation de nettoyage, sans autre dilution de l'hydrosol de silice.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de production d'hydrosols de silice sensiblement purs, ayant une teneur élevée en silice, comprenant un contact intime d'une solu- tion aqueuse d'un silicate de métal alcalin avec une certaine quantité de matière échangeuse de cations, en excès sur celle requise pour convertir toute la solution de silicate de métal alcalin.