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ENSEMBLE D'ECHANGE D'IONS ETPROCEDESDETRAITEMENT
DELIQUIDES.
Lettre rectificative jointe pour valoir comme de droit à la date du
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Z9/1 /59:' A la page 21, ligne 7 du bas de la page il y a lieu de changer Il 0, 5411 en "540" Comme justification de cette correction, on nous informe qu'il s'agit de la conversion de 4 gallons par pied cubique, c'est-à-dire
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3,8 x 4 = 15,1 litres par 0, Q28 m.3, c'est-à-dire
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15; l =- 540 litres par m3 . 0,
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La. présente intention concerne de nouveaux ensembles améliorés d'échange d'ions et des procédés en vue d'y traiter des liquides.
Elle concerne en particulier des ensembles d'échange d'ions comprenant des stru.ctu.res filamenteuses qui sont formées de matières d'échange d'ions, en particulier de matières synthétiques coloriant des groupes d' échange d'ions, ou qui portent ces dernières sur leurs fibres ou. filaments. jusqu'à présent, l'échange d'io@s a été effectuz en faisant passer un liquide à traiter à travers un récipient alimenté à l'aide de la matière d'échange d'ions, le plus couramment sous forme de résines présentant la forme de per- les.
L'application de tels ensembles entraine fréquemment la formation @n canaux du liquide à travers les' parties de
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ces derniers, de sorte qu'il se produit dans ces parties un contact moins efficace entre le liquide et le matière d'échar- he d'ions. Lorsque la dimension des perles ou. autres partica- les est réduite, ou.-lorsque leur construction est telle qu'il existe moins de vides ou des vides plus petits dans la masse de matière d'échange datons, le taux de traitementest réduit ou bien des pressions plus fortes sont nécessa@es en vue de maintenir le taux de traitement désiré.
L'applica- tion de perles plus petites et d'un tassement ¯plus important de la matière d'échange est également limitée lorsque le liquide à traiter contient une matière en suspension.De tel- les suspensions ou bouillies tendent à obstruer rapidement les systèmes, et en particulier ceux comportant des perles de petite dimension ou des masses fortement cassées de ma- tière d'échange. a présente invention se propose notamment de four- nir : - un ensemble d'échange d'ions dont l'action est plus. efficace que celle des masses ou ensembles d'échange utili- sés jusqu'à présent;
'- un ensemble d'échange d'ions dans lequel il ne peut se produire que peu ou pas de formation de canaux, de sorte qu'on obtient une amélioration de l'efficacité et un débit plus important; - un ensemble d'échange d'ions qui n'est pas susceptible de créer de contre-pression et qui tend à s'ouvrir automa- tiquement pour faciliter l'écoulement des suspensions ou. bouillies; - un système destiné à être régénéré par des moyens sim- ples, que l'ensemble soit constitué par un seul type de ma- tière d'échange d'ions ou qu'il- consiste en Un mélange de matières d'échange de cations et d'échange d'anions.
. D'autres avantages et caractéristiques ressortirait
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de la description qui va suivre.
Suivant la présente invention, on atteint aux buts de cette dernière en ayant recours à un ensemble de struczure filamenteuse dont les filaments consistent en une matière. d'échange d'ions ou portent sur leurs surfaces des matières d'échange d'ions. Le liquide à traiter est dirigé vers l'en- semble filamenteux et s'écoule sous l'effet de la pesanteur jusqu'en un point de l'ensemble situé au-dessous du point d'application, où. il est évacué.
Le système filamenteux peut consister en un paquet ou mèche de filaments continus dont chacun s'étend sur la longueur totale du paquet.On peut également former des pa- quets analogues à des brins ou à des cordes à l'aide de fi- bres ou de fibres discontinues, par exemple à partir de fibres présentant une longueur comprise entre 6 mm ou 300 mm ou plus, mais de préférence d'au moins 25 mm ou plus. De telles structures analogues à des cordes nécessitent l'appli- cation d'une certaine forme de liant pour faire adhérer les fibres les unes aux autres de sorte que 1'écoulement du liquide ne désagrège pas la structurée La. forme du liant est décrite plus en détail-ci-après. On peut avoir recours à des paquets de fibres tels que des mèches et des rubans formés sur une machine textile classique.
De plus, la structure fila menteuse peut être sous forme de tissu tissé,, tricoté,tressé, noué ou feutré, ou elle peut être sous forme d'une bande, d'une natte ou autre type de tissu dit "non tissé!'.On peut former ces dernières structures de façon appropriée à l'aida d'un équipement classique tel que des machines de cardage et, si on le désire, on peut superposer une série de bandes cardées. On peut également les former, par dépôt à l'aide d'un système à air. -Pour toutes ces str@ctures, il est également .nécessaire de prévoir un liant approprié pour maintenir les fibres ensemble afin d'empêcher la désaugréagation de la str@c- ture par l'action de lavage du liquide.
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Outre que les filaments se trouvant en relation parallèle dans la structure filamenteuse présentent un double retors les uns des autres, on peut les tresser ensemble et les former en des couches retordues sous forme d'une corde.
Si on' le désire, on peut avoir recours à un seul noyau de filaments pour renforcer un ou plusieurs groupes de filaments - retordus autour de celui-ci. Lorsqu'on a recours à un tissu. tissé, une forme de réalisation préférée est celle dans la- quelle des fils de chaîne relativement gros ou lourds sont maintenus ensemble par des fils de trame légers, largement espacés les uns des autres, et dans la présente invention on préfère généralement avoir recours à des fils ayant un retors relativement faible. Un tel tissu peut être enroulé sur lui- même, les fils de chaîne étant parallèles à l'axe du rouleau, pour former un système à fils en paquet qui peut être supporté par une extrémité ou par le milieu, d'une façon analogue à celle décrite ci-après en se référant à un paquet ou mèche de ,filaments continus.
Selon une variante, un tel tissu peut être supporté en le drapant sur une tige, les fils de chaîne lourds s'étendant vers le bas à partir du support.
En général, il est préférable que tous les filaments ou fibres dont est formé l'ensemble d'échange d'ions consis- tent en une matière d'échange d'ions désirée ou soient for- mës de fibres ou filaments faits d'une matière ne présentant pas de pouvoir d'échange d'ions mais portant sur leurs sur- faces, par exemple sous forme d'un revêtement ou d'un dépôt particulaire, toute matière d'échange d'ions désirée.
Des exempls de fibres ou filaments consistant en des matières déchange d'ions, soit du type d'échange de cations, soit du type d'échange d'anions, sont décrits dans le brevet belge N 557.919 de Richter et al. du 29 Mai 1957, hormis l'application
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de telles fibres qui consistent entièrement en Une macère d'échange d'ions, on peut avoir recours encore à des fibres ou filaments d'une nature synthétique ou naturelle qui ont été revêtus de matières d'échange d'ions ou qui ont subi un traitement superficiel conférant des groupes d'échange d'ions à la structure chimique, à la surface de la fibre ou du filament.
Ainsi, les filaments ou. fibres peuvent être faits de coton, de laine, de soie, de lin, de pulpe de bois, de "Nylon", de caséine, ou de-résines vinylique ou acrylique, par exemple à partir d'homopolymèrës ou de copolymères de chic rare de vinyle, d'acétate de vinyle, d'acrylonitrile, d'éthylène, de propylène, de chlorure de vinylidène, de méthyl et éthyl esters d'acide acrylique et d'acide méthacrylique, ainsi que d'esters et d'éthers de cellulose tels que l'acé- tate de cellulose. l'éthyl cellulose etc..
On peut donner à ces fibres et filaments un pouvoir d'échange d'ions en les imprégnant de monomères consistant en des monomères pré- sentant des groupes d'échange d'ions de l'un ou l'autre des types mentionnés ci-après, et, si on le désire,, de monomères diéthyléniquement non saturés, puis en effectuant leur poly- mérisation sur la surface des fibres en ayant recours à des amorceurs, des accélérateurs et agents analogues classiques.
Selon tins variante, on peut revêtir la surface de ces fibres ou filaments d'un polymère linéaire contenant des groupes d'échange d'ions, si on le désire avec un monomère diéthylé- niquement non saturé et,, dans ce dernier. cas; on peut effec- tuer une polymérisation ultérieure de la matière d'échange d'ions avec le monomère pour rendre le revêtement insoluble et infusible. Selon une variante, au lieu d'enduire les fi- bres à l'aide de matières d'échange d'ions, on peut faire réagir les molécules superficielles de la fibre qu'elle soit naturelle ou synthétique, avec des composés destinés à intro- duire des groupes d'échange d'ions dans les molécules de la fibre, la surface celle-ci.
Par exemple, peut faire fibre, la surface de celle-ci..Par exempt, on peut faire @éagir du coton ou des fibres ou filaments' régénérés avec de
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l'acrylonitrile en vue de cyanoéthyler les molécules de cellulose, et effectuer ensuite une hydrolyse pour introduira des groupes d'acide carboxylique. Selon une variante, on peut faire réagir la mole cale de cellulose avec de la 2-cloroé thyldiéthylamine pour introduire des groupes amino dans les molécules superficielles de la fibre.
Comme mentionné ci-dessus., lorsqu'on a recours à des fibres, courtes ou longues, sous forme de mèches, de rubane - de bandes ou autres structures de tissu non tissé, elles doivent être liées entre elles pour empêcher la désa- -grégation de la structure filamenteuse au cours du traite- ment du liquide. On peut effectuer cette liaison en mélan- geant à la structure filamenteuse 5 à 20 % environ,, en poids, d'autres fibres ou filaments qui sont d'une nature potentiel- le ment adhésive. Des fibres appropriées de ce type sont cel- les formées à partir de polymères linéaires synthétiques thermoplastiques.
Après avoir donné à la structure la dispo- sition finale désirée, on peut effectuer la liaison des fibres simplement en rendant collantes et adhésives, les fi- bres potentiellement adhésives, par exemple par chauffage ou par l'application d'un solvant de ces dernières. Lors du re- froidissement ou de l'évaporation du- solvant, on obtient une structure filamenteuse cohérente. Selon iane variante, on peut appliquer à la structure un liquide adhésif, par exem- ple par pulvérisation, de façon à lier les fibres les unes aux autres.
Cet adhésif peut être une solution dans l'eau de matières telles que de la colle, ou une solution dans un solvant organique de matières telles que de la nitrocellulose ou des résines vinyliques ou acryliques* Selon une variante, on peut avoir recours à des dispersions aqueuses de résines vinyliques ou acryliques qui sont d'une nature adhésive appro- priée et servent à lier les fibres entre elles lors du sécha- ge de la structure de fibres traitée. Des exemples de @es dernières dispersions polymères aqueuses sont décrits dans
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les brevets belges du 13 Août 1957 N 560.025 et 560.026.
Lorsqu'on applique un adhésif en vue de lier les fibres en une structure filamenteuse de la présente invention, on peut l'appliquer à tout stade au cours de la formation de la structure, de façon à établir un contact intime entre les particules de l'adhésif et les fibres dans l'ensemble du corps de la masse afin de former une structure liée de façon uniforme.
Bien que tous les filaments ou fibres de l'ensemble 'd'échange d'ions puissent être faits d'une matière d'échange d'ions, ou puissent consister en des fibres portant une matière d'échange d'ions sur leurs surfaces, on peut cepen- dant avoir recours à des ensembles comprenant toute propor- tion de fibres présentant un pouvoir d'échange d'ions, avec toute proportion d'autres fibres dont les surfaces ne portent pas de matière d'échange d'ions et qui ne consistent pas non plus en des matières d'échange d'ions.
De tels ensembles peuvent être très utiles au cas ou les fibres d'échange d'ions présentent une résistance relativement faible et lors- qu'on désire renforcer la structure filamenteuse en incorpo- rant des fibres ou filaments résistants qui ne portent pas de groupes d'échange d'ions.
Ces structures nécessitent l'application d'une technique de la von de tout type décrit ci-dessus
Les fibres ou filaments ayant une nature d'échange... d'ions auxquels on peut avoir recours dans la présente inven- tion peuvent être ceux comportant des groupes d'échange de cations tels que des groupes carboxyle, des groupes d'acide sulfonique, des groupes d'acide phosphorique ou des groupes
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thiol, ou bien il peut s'agir de ceux comportant des groupes d'échange d'ànions tels que des groupes d'aminé, des groupea d'ammonium quaternaire ou des groupes de sulfonium.
Comme on le souligne ci-après, l'invention comprend l'application de structures d'échange d'ions dans lesquelles il existe à la fois des groupes d'échange de cations et des groupes d'échange d'anions, qui peuvent être présents sur des fibres ou fila- ments différents ou sur les mêmes fibres ou filaments.
Les--structures filamenteuses peuvent être suspendues par une extrémité ou être supportées sur toute leur longueur. mais un avantage particulier de la présente invention réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de prévoir un réci- pient pour renfermer la masse entière de la structure d'échan- ge d'ions. Cet avantage permet une réduction du coût de l'équipement nécessaire pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Il suffit de supporter la structure filamenteuse d'une façon telle que le liquide à traiter prisse être appli- que à la structure sur une partie de sa longueur légèrement élevée par rapport au peint de la structure à partir duquel il est évacué.
La structure filamenteuse peut être sous forme d'une courroie sans fin faite soit de fibres continues soit d'un ou de plusieurs tissus tissés, tricotés ou non tissés , et la courroie peut être supportée et entraînée par une paire de rouleaux ou poulies dont les axes sont espacés verticale- ment l'un de l'autre.
Un liquide à traiter peut être appliqua soit au brin montant, soit au brin descendant de la courroie fibreuse, au voisinage de l'extrémité supérieure de cette der- nière, de sorte que le liquide s'écoule vers le bas sous l'effet de la pesanteur, soit dans le même sens, soit en contre-courant par rapport au mouvement de la courroie, et est évacué à partir de la base du système .Un rouleau de pres- sion peut porter contre la courroie fibreuse, en regard de la poulie ou rouleau inférieur, pour en exprimer le liquide
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mesure quelle passe entre lesdits rouleaux,
et l'on prévoit un récipient approprie pour recevoir le liquide traité évao@é On peut appliquer un liquide régénérateur à l'extrémité supé- rieure de l'autre brin de la courroie sans fin et un autre rouleau de pression peut être prévu au voisinage de la poulie inférieure ou rouleau principal pour exprimer le liquide régénérateur en excès avant qu'il soit entraîné dans le brin de liquide à traiter du système cyclique. Si on le désire;. on peut'appliquer un liquide de lavage à la courroie à mesure qu'elle passe entre le brin de liquide à traiter et le brin régénéra leur.
Ce lavage peut être encore facilité en prévoyant trois poulies ou rouleaux principaux autour desquels passe la courroie d'échange d'ions en formant un circuit triangu- laire ou à tois côtés, dont un côté peut s'étendre horizon- talement,mais de préférence les trois côtés du. circuit sont inclinés par rapport à l'horizontale en disposant une des poulies à une hauteur intermédiaire de celle des deux autres.
On peut effectuer le lavage dans le 'orin o .côté du triangle s'étendant horizontalement en pulvérisant le liquide de lava, ge de haut en bas et en prévoyant dessous Lui bac de réception Lorsque les trois côtés sont tous trois inclinés par rapport à l'horizontale, on peut appliquer le liquide de lavage à l'extrémité supérieure du brin de lavage,de sorte qu'il s'écoule vers le bas sous l'effet de la pesanteur.Dans tous les cas, on peut prévoir des rouleaux d'essorage séparés aux extrémités opposées du brin de lavage.
Dans un agencement préféré, le brin"de traitement" de la courroie, dans lequel le liquide à traiter est appliqué à l'extrémité supérieure du brin, se déplace vers le bas vers le rouleau, principal si- tué le plus bas et est essoré sur ce dernier; la courroie monte ensuite juequ'à un rouleau intermédiaire suivant un brin incliné vers le haut,à l'extrémité supérieure duquel on applique un liquide régénérateur, un second rouleau d'es- sorage étant appliqué au rouleau principal inférieur pour
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éliminer l'excès de liquide régénérateur et l'évacuer dans un récipient situe au-dessous,séparé du récipient qui reçoit le liquide traité exprimé du brin de traitement;
et, finalement,la courroie passe autour du rouleau intermédiaire et monte jusqu'au rouleau principal supérieur, au voisinage duquel on applique un liquide de lavage. On peut appliquer des rouleaux d'essorage aux deux extrémités du brin de lavage pour éliminer l'excès de liquide de lavage de la courroie, et on peut prévoir un récipient séparé pour recevoir les produits de lavage.
Les structures d'échange d'ions de la présente inven- tion peuvent être utilisées pour traiter tout liquide compre- nant des solutions des dispersion.-,,,des suspensions ou des bouillies. Il suffit que le liquide puisse s'écouler vers le bas, sous l'effet de la pesanteur, le long de la structure filamenteuse.
Le débit est très rapide mais, en dépit de la rapidité d'écoulement, on obtient une excellente efficacité d'échange d'ions, sans doute en raison de l'absence de for- mation de canaux et de l'excellent contact obtenu entre le liquide en cours de traitement et les filalents ou fibres d'é- change d'ions. On peut faire varier le débit linéaire de plusieurs façons, comprenant le taux d'application du liqui- de à l'ensemble filamenteux et l'inclinaison selon laquelle l'ensemble est supporté.
La figure 1 du dessin est une simple vue schématique, en élévation, d'une forme de réalisation de l'équipement utilisé par la présente invention' Cet équipement comprend une structure filamenteuse 2 telle que le paquet ou mèche, ou bande non tissée décrits ci-dessus. On prévoit un dispo- sitif pour supporter la structure filamenteuse,et dans cette forme de réalisation il comprend un disposi'cif de montage en forme de U, 3, représenté en coupe et de façon plus détaillée sur la figure 2. Ce montage 3 est fendu en 4 sur chacune des deux branches de l'U pour faciliter l'introduction et l'en-
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lavement d'une tige ou barre 5 qui porte ou. supporte le paquet.
Dans ce but, il peut suffire, dans le cas d'un paquet ou mèche de filaments centinus, de draper ces filaments sur la barre 5, leur point médian se trouvant sur la barre, de sorte que les deux extrémités du paquet pendent librement par dessus la barre. Le montage 3 peut être muni, à son extrémité supérieure d'une ouverture en forme de douille 6 destinée à recevoir l'extrémité inférieure d'une conduite 7.
Un bras- 8 peut être relié au montage pour le supporter en place La conduite 7 fournit un moyen approprié pour répar- tir un liquide à traiter sur l'extrémité supérieure de la structure filamenteuse .On peut prévoir dans la conduite une soupape 9 pour régler le débit du liquide dans cette derniè- re.
On peut prévoir tout dispositif d'alimentation approprié pour le liquides tel qu'un récipient 10 , qui- dans la forme de réalisation particulière représentée, est porté par une console 12 au-dessus de la structure filamenteuse, de sorte qu'on peut compter sur l'effet de la pesanteur pour diriger le liquide sur la structure.Le récipient 10 peut être ouvert au sommet, ou bien il peut être fermée mais s'il est fermé on prévoit un dispositif approprié pour faire communiquer le récipient avec l'atmosphère ou. pour y introduire de l'air comprimé ou autre gaz comprimé en vue de refouler le liquide hors du récipient 10. On peut prévoir tout récipient 11 approprié sous l'ensemble d'échange d'ions pour recevoir le liquide évacué en 13 à partir de la base de ce dernier.
Le liquide s'écoule rapidement vers le bas de la structure fila.. menteuse sans formation de canaux appréciable et sans aucune tendance à se séparer du. paquet filamenteux.
La figure 3 représentespartiellement en coupe,un agencement destiné à supporter une série de structures fila- mente'uses très près les unes des autres et un dispositif destiné à répartir le liquide à traiter au sommet de ces dernières. Cette tête de support comprend simplement des
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parois antérieure et postérieure, la paroi postérieure étant représentée en 14. Ces parois sont maintenues ensemble par des boulons 15 et 16 et sont espacées l'une de l'autre par les blocs 17 et 18. Sur les extrémités inférieures des faces en regard des parois antérieure et postérieure, on prévoit une paire de plaques, celle située sur la paroi postérieure étant indiquée en 19.
Chacune de ces plaques présente une série d'entailles 20 destinées à recevoir les extrémités opposées des tiges ou barres 5 (Voir figure 1). Les plaques 19 sont articulées en 21 et sont pourvues de goujons 22 qui sont destinés à être supportés par les crochets 23 montés pour osciller en 24.
Four faciliter l'introduction et l'enlè- vement des structures filamenteuses, les crochets 23 peuvent être dégagés des goujons 22, ce qui permet aux plaquas 19 d'osciller autour des pivots 21. Entre les parois antérieure et postérieure, on prévoit également un dispositif de répar- tition sous forme d'un distributeur 25 muni d'une série de fentes 26 disposées de façon à décharger le liquide sur les extrémités supérieures des structures filamenteuses.
Le dis- tributeur 25 peut également être mani d'une douille 27 des- tinée à recevoir une conduite d'alimentation telle que la conduite 7 de la figure 1.
La figure 4 représente une for@e de réalisation dans laquelle sont drapées sur la barre 5 une série de bandes ou feuilles superposées de structure Il.,ion tissée!! dans laquelle les fibres ou filaments sont liés entre eux de façon à four... nir une structure poreuse,perméable aux liquides. Ces ban- des peuvent présenter toute largeur désirée s'étendant sur la longueur de la tige 5, et le dispositif de répartition 28 est pourvu d'une fente ou d'une série de perforations s'étendant sur toute l'étendue de la largeur des bandes.
De façon analogue, les bandes ou feuilles peuvent pendra sur toute distance désirée, qui dépend seulement de leur capacité à supporter le liquide nécessairement ainsi porté pendant le
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fonctionnement du. système. On peut avoir recours à des lon- gueurs quelconques comprises entre 60 cm et 450 cm ou plus pour les structures décrites ci-dessus,y compris celle des figures 1 à 4.
La figure 5 représente une variante dans laquelle la structure 'filamenteuse 2 est supportée à l'intérieur d'un boîtier cylindrique 29 muni à son sommet d'un distributeur
30 qui peut être alimente en gaz inerte par l'intermédiaire d'un raccord 31 et d'une conduit 32.. Le distributeur 30 présente des orifices 33 espacés autour de la paroi interne du tube 29 de façon à répartir le gaz inerte à l'intérieur du tube au voisinage de l'extrémité supérieure de la struc- ture filamenteuse, mais au-dessus de celle-ci.
Le dispositif
34 de répartition du liquide,par l'intermédiaire duquel le liquide à traiter est admis$ peut présenter un. diamètre lui permettant de s'adapter très étroitement dans l'extrémité supérieure du tube 29 de façon à fermer hermétiquement cette extrémité du système lorsqu'on le désire. Cette forme de réalisation fournit un système grâce auquel on peut effectuer le traitement d'échange d'ions dans un système essentielle- ment fermé et , si on le désire on peut introduire un gaz inerte.
Lorsqu'on a recours à un gaz inerte, il est générale- ment souhaitable que le tube 29 présente un diamètre supé- rieur à celui du paquet filamenteux, même lorsqu'il est dila, té au maximum pendant le traitement du liquide.Il est géné- ralement préférable que le liquide n'entre pas en contact avec la paroi interne du tube 29 bien que, si ce dernier est fait d'une matière qui résiste suffisamment à la corrosions, il n'existe aucune objection à un tel contact. Comme dans la forme de réalisation précéd.ente, un récipient représenté en 11 est disposé à la base de l'ensemble pour recevoir le liquide évacué hors de la colonne filamenteuse..
Si on le désire, un manchon annulaire 35 peut être disposé de façon plus ou moins serrée autour de l'extrémité inférieure du
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tube 29 de façon à reposer sur l'extrémité supérieure du récipient 11.
La figure 6 représente une variante dans laquelle la structure filamenteuse 2 est supportée de façon qu'elle soit inclinée par rapport à la verticale. Cette inclinaison peut aller de quelques degrés jusqu'à 89 degrés par rapport à la verticale. Tour empêcher le paquet de glisser hors de la position inclinée, dans laquelle il est disposé avec son extrémité inférieure reposant sur le bord du récipient 11a, on peut prévoir un dispositif de serrage @@sté 36 comprenant deux barres espacées 37 fixées de chaque côté de la structure filamenteuse par des boulons 38. Naturellement:
, plus l'in- clinaison de la structure 2 est importante par rapport à la verticale, plus l'ensemble de serrage lesté 36 doit être lourd pour empêcher la structuré d être tirée par-dessus le bord du récipient pendant l'écoulesnt du liquide le long du. paquet 2. Le dispositif de serrage lesté 36 sert égale- ment à fournir une tension supplémentaire qui peut être ré- glée pour limiter dans toute proportion désirée l'ouverture du paquet pendant l'écoulement du liquide à travers le système.
La figure 7 représente une autre variante dans la- quelle la structure filamenteuse 2 est supportée par une plaque ou tablier incliné 39. A l'extrémité supérieure de la plaque 39, de chaque côté de la structure filamenteuse, des crochets 40 sont prévus pour recevoir la tige ou barre 5 autour de laquelle les filaments, bandes ou analogues sont drapés, comme dans la forme de réalisation précédente. Un dispositif 41 de répartition du liquide est également prévu pour diriger le liquide à traiter vers l'extrémité supérieu- re de la structure filamenteuse. Comme ci-dessus, on prévoit un récipient 11 pour recevoir le liquide évacué.
La figure 8 représente une variante dans Laquelle les deux extrémités d'une seule structure filamenteuse 2 sont
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supportées au-dessous du dispositif 42 de distribution du liquide et au-dessus d'un récipient 11. On peut avoir recours à un dispositif de serrage tel que celui représenté en 36 sur la figure 6, à l'extrémité supérieure de l'un ou l'autre des ensembles décrits ci-dessus, en particulier dans ceux qui sont inclinés à partir de la verticale , comme sur les figures 6 et 7.
Dans tous les systèmes décrits jusqu'ici, on peut effectuer la régénération de la matière d'échange d'ions de plusieurs façons, après que sa capacité a été épuisée. Par exemple, sur la figure 1 l'écoulement du liquide à traiter peut être interrompu en fermant la soupape 9, et on peut appliquer un liquide régénérateur à 'L'extrémité supérieure de la structure filamenteuse jusqu'à ce que la régénération soit achevée. Au cours de cette régénération, on doit naturel- lement avoir recours à un. autre récipient destiné à recevoir le liquide évaoué.
Selon une varï ante, lorsque la régénéra- tion devient nécessaire, on peut simplement enlever la struc- ture filamenteuse 2 en soulevant la tige 5 qui la supporte hors de la fente 4 du montage 3 et,si on le dé s ire , on peut introduire dans le système un autre-ensemble d'échange d'ions régénéré ou frais. Ce remplacement de la strocure épuisée par une structure fraîche d'échange d'ions peut être effec- tué très rapidement, et l'ensemble ou structure épuisée peut être régénéré tout en étant supporté par un autre montage approprié. Au contraire, la structure usée peut être simple- ment plongée dans un récipient contenant du liquide régéné- rateur.
On peut avoir recours à divers systèmes pour effec- tuer simultanément un échange d'ions et un échange de ca- tions. Par exemple, sur la figure 3, les barres ou fentes alternées 20 peuvent être pourvues de structures filamenteu- ses présentant un pouvoir d'échange d'anions, et les fentes intermédiaires peuvent être pourvues de structures filamen- ,
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teuses présentant un pouvoir d'échange de cations.
Lors de l'épuisement de l'une ou de l'autre, il suf it simplement 'le soulever les diverses structures et, étant donné que chacune d'elle est supportée par une barre séparée 5, elles peuvent être facilement séparées en groupes, de sorte que les struc- tures d'échange d'anions peuvent être régénérées dans un système, et les structures d'échange de cations dans un autre
La figure 9 représente un agencement dans lequel deux structures d'échange d'ions peuvent être supportées au- dessous d'un système d'alimentation en liquide qui est des- tiné à mettre une des structures en relation d'échange d'ions avec le liquide à traiter tandis que l'autre est en cours de régénération.
En bref, comme représenté schématiquement, la conduite d'alimentation 43 est reliée à une vanne à trois voies 44 qui, à son tour, est reliée à une conduite d'ali- mentation 45 destinée au liquide à traiter, et à une conduite d'alimentation 46 destinée au liquide régénérateur.Au-dessus de l'autre structure filamenteuse, on prévoit également une conduite de distribution 47 reliée à une vanne à trois voies 48 qui, à son tour, est reliée à la conduite d'alimentation 46 destinée au liquide régénérateur et à la conduite d'ali- mentation 45 destinée au liquide à traiter.
Dans la pssition représentée, les noyaux 44a et 48a des vannes ou robinets à trois voies sont tournés de façon à diriger le liquide à traiter vers la structure filamenteuse de gauche et le liqui- de régénérateur vers la structure filamenteuse de droite.
Lorsque le pouvoir d'échange d'ions de la structure de gau- che est épuisé, il suffit de tourner la vanne 44 pour relier la conduite d'alimentation 46 destinée au liquide régénéra- teur à la conduite 43. On peut prévoir des vannes supplémen- taires dans les conduites 43 et 47 de façon que l'alimenta- tion soit en liquide régénérateur, soit en liquide à traiter, puisse être interrompue dans cette conduite chaque fois qu'on le désire..
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La figure 10 représente une autre ferait,- de réalisa- tion partioulièrement destinée au traitement simultané d'un liquide en vue d'éliminer des anions et des cations, dans laquelle on prévoit une répartition hétérogène des deux types de structure d'échange datons:, tout en permettant en même temps une séparation rapide des différents types de structures 'en vue d'une régénération ultérieure dans des systèmes sépa- rés.
Dans cette forme de réalisation, on prévoit un disposi- tif destiné à supporter une série de structures filamenteuses à pouvoir d'échange d'ions. On prévoit un autre dispositif pour supporter une autre série de structures filamenteuses d'échange d'ions, et ces deux dispositifs sont destinés ä être juxtaposés en vue de disposer les structures filamenteu- ses d'une des séries au voisinage des structures de l'autre série et en relation alternée par rapport à ces dernières.
Comme représenté sur la figure 10,l'ensemble comprend deux peignes 49 et 50. Une série de filaments formant une struc- ture est enroulée sous forme de boucle autour d'une dent d'un des peignes et nouée de l'autre côté de la dent, comme repré- senté sur la figure 11, sur laquelle la dent est indiquée en
51 et le noeud en 52.
Chacune des dents d'un peigne, qui peut présenter toute longueur désirée, peut être munie d'un groupe analogue de filaments enroulés et noués autour d'elle,
Les dents de l'autre peigne peuvent être munies de groupes analogues de filaments enroulés et noués autour d'elles, et les dents de chacun des peignes peuvent être recourbées vers l'arrière, comme représenté en 53 et 54, de façon que le pre- mier peigne puisse être introduit à partir de la verticale sans que les filaments s'en échappent. Les extrémités des dents du peigne 50 peuvent également être rabattues dans l'autre sens, comme représenté en 54,
pour empêcher les struc turea.filamenteuses portées par ces dernières d'être soule- vées pendant la séparation par une élévation verticale du
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peigne 49 par rapport au peigne 50. ,.près avoir appliqué les groupes de filaments à chacun des peignes respectifs, ils peuvent être assemblés de la façon représentée sur la figure 10,les filaments provenant des dents du peigne 49 s'étendant entre les dents du peigne 50 et les deux séries de groupes de filaments s'étendant par dessus le bord supé- rieur d'un rail de support 55 à partir duquel elles pendent ensemble côte à côte ou. en relation superposée.
On prévoit un dispositif,en 56,destiné à répartir le liquide à traiter l'ensemble de paquets de filaments, au voisinage de leurs extrémités supérieures, et l'on dispose un récipient 11 au- dessous de l'ensemble pour recevoir le liquide évacué. En ayant recours à ce système, après que la capacité d'échange dêions a été épuisée, il suffit de séparer les deux séries de paquets de filaments en soulevant un des peignes, par exemple le peigne 49, avec ses paquets de filaments,à l'é- cart de l'autre peigne, après quoi chacun d'eux peut être supporté dans un milieu régénéré approprié, ou bien ils peuvent être traités séparément par un système de liquide régénérateur.
Exemple 1 -
On.munit le système de la figure 1 d'une structure filamenteuse 2 présentant un diamètre de 13 mm environ à l'état humide, et une longueur de 120 cm, dans laquelle les filaments présentent chacun une dimension de 6 deniers (secs] et sont faits d'une résine faiblement basique; en particu- lier, les fibres sont formées comme ans le brevet--belge
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du. 29 Mai 1957 précité , d'un copolymère de 65 o d'aorylo- nitrile, de 15 deacrylate de b1.1.toxyéthyle et de 20 de'" sulfure de méthoxyméthyl vinyle;
on traite lesdites fibres
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par un mélange de 90 parties d alcool, le prv1es d'et.1., 4 parties d'ae3,dhosphor.,ue et 0,4 partie d'iode la température ambiante pendant seize heures, puis on les sèche
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à la température ambiante), et on les cuit à 150 C (une heure ., et demie) pour effectuer une rétification, puis on les fait
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réagir avec de la diméthylaminopropylamino (100 yfi) à 11500 pendant 5 heures, et on les lave. On peut faire passer une solutionaqueuse contenant 0,5 % d'acide chlorhydrique à travers la structure filamenteuse ci-dessus selon un débit de 1350 l/m3 par minute, ce qui correspond à cinq fois envi-
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.ron le débit qu'il est ordinairement recommandé dsappJ¯iue.
avec une résine analogue faiblement basique sous forme de perles . La capacité de la colonne est de 70 g/litre, exprimée en tant que carbonate de calcium avant qu'il se produise une fuite quelconque,ce qui est remarquablement supérieur à la capacité minimum de première élimination normalement appli- . quée avec des résines faiblement basiques sous forme de perles (63 g/litre).
Exemple 2 -
Le système de la figure 1 est muni d'une structure. filamenteuse 2 présentant une longueur de 90 cm et un diamè- tre de 13 mm enviro.n (mesurée à l'état humide et sous forme acide), et consistant en une résine faiblement acide,à sa- voir une fibre ( de 6 deniers environ à l'état sec) formée,
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comme dans le ,--!?:;:ve1ï' belge du. 29 1Jaj. 1957 précité , en traitant un copolymère de 65 jl à,'acrylonit1ile , de 15 in d.'acrylate de blitoxyéthyle, et de 20 ;
de sulfure de méthoxy- méthyl vinyle, par un mélange d'alcool, d'eau, d'acide phos- phorique et d'iode, en le séchant et-le cuisant comme dans l'exemple 1 pour effectuer une rétification, puis en l'hydro- lysant pendant 5 heures à l'aide d'hydroxyde de sodium dans de l'eau et de l'alcool suivant un rapport de poids de 50:50 en le chauffant au reflux (en ayant recours à 8 ml de 0,5N
NaOH par gramme de fil (sec)) et en le transformant en la forme' acide à l'aide d'acide chlorhydrique dilué.
On peut faire passer une solution aqueuse contenant 0,5 % d'hydroxyde
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de sodium à travers la structure filamenteuse ci-dessus selo un débit de 810 l/m3 par minute, ce qui correspond à cinq fois environ le débit qu'il est ordinairement recommandé d'appliquer avec une résine faiblement acide analogue, sous forme de perles. La capacité de la colonne est de 1 milliéqui valent environ par millimètre avant qu'il se produise une fuite quelconque.
Exemple 3 - . On munit le système de la figure 10 de deux struc- tures filamenteuses, chacune étant suspendue à l'un de deux peignes croisés, les deux structures ayant une longueur de 120 cm (mesurée à partir du peigne jusqu'à l'extrémité des paquets de filaments dirigés vers le bas), une des structures étant formée de filaments de résine fortement basique,et l'autre étant formée de filaments de résine faiblement acide , re spectivement. On obtient les filaments de résine fortement basique par quaternisation des filaments utilisés dans l'exen ple 1 ci-dessus.
On effectue la quaternisation en plongeant les filaments dans de l'eau contenue dans un autoclave, et en introduisant du chlorure de méthyle sous une pression de 3,15 kg/cm2 à 45 C pendant 24. haures environ. On forme les filaments de résine faiblement acide cornue décrit dans l'exem ple 2. On fait passer une eau dure contenant 500 parties par million de solides dissous à travers les structures filamen- teuses ci-dessus, selon un débit de 540 l/m3 par minute. On obtient de l'eau pratiquement exempte d'ions et convenant à titre d'eau de charge de chaudière ou à des fins analogues.
Après l'épuisement, on sépare les deux peignes et leurs fi- bres respectives et on les régénère en éluan.t les structures fortement basiques à l'aide d'hydroxyde de sodium à 4 ,;- et la résine faiblement acide à l'aide d'acide sulfurique à 4 %.
Après--le lavage des structures, on les utilise de nouveau pour répéter le cycle.
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:Exemple 4
On munit le système de la figure 1 d'une structure filamenteuse consistant en une manche tricotée ayant une- longueur de 120 cm constituée par une fibre fortement basi- que formée comme décrit dans l'exemple 3. On fait passer une solution aqueuse contenant 1 % de chlorure de sodium à tra- vers la manche tricotée ci-dessus, selon Lui débit de 675 l/m3 par minute.On obtient une solution d'hydroxyde de sodium. ne contenant pratiquement pas d'ions chlorure. L'opération est caractérisée par un point net de première élimination.
Exemple 5 -'
On munit le système de la figure 1 d'une structure filamenteuse 2 ayant une longueur de 120 cm et consistant en des filaments continus d'une résine fortement acide, à sa- voir des filaments formés en traitant un copolymère de 55 % d'acrylonitrile, de 25 % d'acrylate de butoxyéthyle et de 20 % de sulfure de méthoxyméthyl vinyle, par un mélange d'al- cool, d'eau., d'acide phosphorique et d'iode en le séchant et en le cuisant (cornus dans 1'exemple 1) pour effectuer une rétifcation, puis en le faisant réagir avec de l'éthylène diamine (100 %) au reflux pendant 5 heures, et en le faisant réagir ensuite avec du bisulfite de sodium et de la formaldé- hyde (poids de la formaldéhyde 1:
1 et poids du bisulfite de sodium 3:1 sur la base du poids des filaments) à 60 C pen- dant plusieurs heures. On fait passer une solution aqueuse contenant 1 % de sulfate de sodium à travers la structure filamenteuse ci-dessus selon un débit de 0,54 1/m3 par mina- te. On obtient une solution d'acide sulfurique ne contenant pratiquement pas d'ions de sodium. L'opération est caracté- risée par un point net de première élimination.
Exemple 2, -
On tisse un tissu à l'aide d'une chaîne de fils de filaments continus présentant un faible retors, d'un copoly-,
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mère de 65 % d'acrylonitrile,de 15 % d'acrylate de butoxyé- thyle et de 20 % de sulfure de méthoxym.éthyl vinyle, et d'une trame de fils de "Nylon" légers, les fils de trame étant espacés les uns des autres de 6 mm environ comme dans des tissus de fil pour bandage pneumatique.
On découpe ce tissu en des tronçons de 180 cm (de 90 cm de largeur), et l'on traite quatre de ces pièces comme dans l'exemple 3 pour introduire des groupes d'échange d'ions fortement basiques, et on traite quatre autres pièces comme dans l'exemple 2 pour introduire des groupes d'échange d'ions faiblement aci- des. On assemble ces tissus comme sur la figure 4, les diver- ses pièces étant superposées mais les tissus fortement basi- ques alternant avec les tissus faiblement acides. On répar- tit une eau. dure, contenant 500 parties par million de soli- des dissous, au sommet de l'ensemble de tissus selon un débit de 675 1/m3 par minute. L'eau évacuée est pratiquement exempte d'ions et convient à titre d'eau de charge destinée à des chaudières ou à des usages analogues.
Après l'épuise- ment, les tissus fortement basiques sont séparés des tissus faiblement acides et sont séparément régénérés de la même façon que décrit dans l'exemple ,...