BE709661A

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Info

Publication number: BE709661A
Authority: BE
Priority date: 1968-01-19
Filing date: 1968-01-19
Publication date: 1968-07-19

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 
 EMI1.1 
 

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   L'utilisation d'adjuvants de filtration dans la filtration mécanique de   liquidée   est bien connue, L'adjuvant de filtration est souvent dispersé dans le liquide à filtrer de telle sorte qu'une couche de l'adjuvant de filtration soit régulièrement élaborée sur le filtre au fur et à mesure    que la filtration progresse ; demême, l'adjuvant de filtra-   tion peut être déposé préalablement sur le filtre avant que ne   commence Je processus   de filtration. Dans   l'un   et l'autre cas, le but de l'adjuvant de filtration est d'empêcher l'obturation des pores du filtre par de la matière séparée du liquide sous traitement par filtration. 



   Il est connu d'utiliser des particules de résine échangeuse d'ions en poudre fine à titre de couche sur un filtre à dépôt préalable, la couche agissant donc comme adjuvant de filtration et réalisant en même temps l'échange d'ions. Sur un filtre à dép8t préalable,les particules doivent être aussi petites que possible, par exemple,de moins de   0,06   mm, mais la chute de pression doit être faible. On a constaté qu'il était nécessaire de tamiser les particules de résine   échngeuse   d'ions très soigneusement pour obtenir une chute de pression faible.

   Par exemple, on a constaté qu'il se produisait une chute de pression excessivement élevée   avec.des   résines d'échange de cations et d'échange d'a- nions mixtes de moins de 0,076 mm et qu'on pouvait obtenir une chute de pression raisonnable uniquement en séparant par tamisage la résine de moins de 0,0528 mm, et en retenant donc la résine de 0,076 mm à 0,0528 mm. C'est un processus 

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 onéreux non seulement du fait qu'il est difficile de tamiser une matière aussi fine, mais aussi du fait que la résine de moins de 0,0528 mm est mise au rebut. 



   Ces inconvénients sont évités lorsqu'on utilise la présente invention, selon laquelle une matière fibreuse, modifiée soit chimiquement, soit physiquement, de manière à lui conférer des propriétés d'échange d'ions, est utilisée à titre d'adjuvant de filtration, avantageusement à titre de dépôt ou couche préalable sur un filtre au lieu des résines échangeuses d'ions en poudre fine. 



   La matière fibreuse peut être constituée de cellu- lose. La modification chimique de la cellulose pour lui conférer des propriétés d'échange d'ions est connue en soi. 



  Par modification chimique, on vise le traitement de la cel- lulose à l'aide de réactifs qui réagissent avec les groupes hydroxyle de la molécule et forment des groupes d'échange d'ions chimiquement liés à la cellulose. Par exemple, de la cellulose contenant des groupes acides peut être préparée en traitant la cellulose à l'aide d'une solution d'acide chloroéthyl sulfurique en présence d'une solution de soude caustique concentrée à 85 C, ou à l'aide d'un mélange d'urée et d'acide phosphorique à 15C  C. Le produit obtenu aura des propriétés d'échange de cations.

   Des produits ayant des propriétés d'échange d'anions peuvent être préparés en trai- tant la cellulose à l'aide de chlorure de diéthylaminoéthyle en présence de soude caustique pour introduire des groupes   @   faiblement basiques, tandis que de la cellulose contenant des groupes fortement basiques peut être obtenue en traitant le produit faiblement basique à l'aide d'iodure d'éthyle ou 

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 de sulfate de diméthylee 
On préfère utiliser une matière fibreuse physi- quement modifiée,   c'est-à-dire ,une   matière fibreuse contenant de la résine échangeuse d'ions supportée sur ou dans les fibres.

   La matière fibreuse peut être modifiée de cette manière en procédant à l'absorption des constituant d'une résine sur et dans les fibres, puis en condensant ou en poly- mérisant les constituants in situ sur et dans les fibres pour former la résine supportée sur ou dans les fibres. N'importe quelle matière fibreuse adéquate (ou mélange de ces matières) peut être utilisée pourvu que les fibres puissent absorber les monomères ou les constituants du polymère de condensation à polymériser et,également,pourvu que la matière résiste aux agents qui peuvent être ensuite utilisés pour introduire des groupes échangeurs   d'ions.   Les fibres préférées seront encore celles de la cellulose qui, avant modification, peuvent se présenter sous la forme de laine, par exemple,de l'ouate de coton,

   ou peuvent se présenter sous la forme de fibres courtes ou même de poudre. Comme matière de départ, qui convient parti- culièrement, on peut citer la cellulose à fibres courtes uti- lisable à titre d'adjuvant de filtration et qui est vendue sous la marque commerciale "Solkafloc".   L'asbeste   constitue un autre exemple d'une matière appropriée ; en   effet,l'asbeste   absorbe les constituants de nombreuses résines de manière similaire à la cellulose ; comme autres matières adéquates, on peut citer les matières synthétiques fibreuses telles que le Nylon, le téréphtalate de polyéthylène, la rayonne et les polyacrylates. 



   Les résines formées dans les matières fibreuses pour les modifier physiquement peuvent, par un choix approprié 

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 des constituants, posséder des propriétés d'échange d'ions, mais habituellement ce sont des polymères dans lesquels des groupes d'échange d'ions sont introduit après la formation de la résine dans la matière. Ces groupes, qui peuvent avoir des propriétés d'échange de cations ou d'échange d'anions , peuvent être introduits par des moyens classiques, par exemple, par sulfonation, ou bien chlorom%thylation et amination, respectivement. 



   Le procédé selon la présente invention peut être réalisé de diverses façons. Ainsi, dans un procédé, la matière fibreuse modifiée est dispersée dans une partie du liquide à traiter et la couche préalable est formée sur le filtre en faisant d'abord passer cette partie du liquide à travers le filtre et en faisant passer ensuite, sans qu'il y ait interruption de l'écoulement, le restant du liquide à travers la couche préalable et le filtre. 



   Un second procédé consiste à disperser la matière fibreuse modifiée dans un liquide autre que celui à traiter, à faire passer cette dispersion à travers le filtre pour former la couche préalable et ensuite, à nouveau sans qu'il y ait d'interruption de l'écoulement,à faire passer tout le liquide à traiter à travers la couche préalable et le filtre. 



   Une troisième façon de réaliser la présente invention consiste à ajouter la matière fibreuse modifiée de façon con- tinue dans le liquide à traiter et à réaliser ensuite la fil-   tration,soit   sur un filtre simple, sur lequel naturellement la matière modifiée s'agglomérera, soit sur un filtre qui a été doté d'une couche au préalable. Dans ce dernier cas, la couche préalable peut être constituée par la matière modifiée elle-même ou peut être constituée par un autre adjuvant de filtration, tel que de la cellulose non modifiée. 

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   L'invention est utilisable pour éliminer les impuretés présentes dans un liquide en très faible quantité. 



  Ainsi, elle peut être utilisée avantageusement pour le trai- tement de l'eau d'alimentation des chaudières, notamment de la vapeur d'eau condensée récupérée et renvoyée   aucchau-   dières, et de l'eau qui circule à travers une chaudière. 



  De même, l'invention peut être utilisée pour la dernière phase du traitement d'un liquide qui a déjà été soumis à une déminéralisation dans une couche mixte de résines échangeuses de cations et   échangeusesd'anions,   par exemple, une solution de sucre qui a été ainsi traitée. 



   L'invention sera mieux comprise à la lumière des trois exemples illustratifs donnés ci-dessous ; les exemples 1 et 2 illustrent l'élimination de cations de l'eau de condensation d'une chaudière et l'exemple 3 l'élimination de la silice d'une eau d'alimentation de chaudière. 



   EXEMPLE 1 
Dans cet exemple, on a utilisé une cellulose modifiée chimiquement dotée de propriétés échangeuses de cations. 8 grammes de fibres de cellulose courtes chimique- ment modifiée pour y introduire des groupes acide sulfonique (cette cellulose est appelée cellulose sulfoéthylée) ont été dispersés dans de l'eau et déposés sous forme de couche préalable sur un filtre à spires d'acier inoxydable d'une surface de   154,9   cm2 De l'eau de condensation de chaudière ayant la composition donnée dans la première colonne du tableau 1 (les ions étant partiellement en solution et partiellement en suspension) a été envoyée dans le filtre à raison de 0,391 litre cm2 heure et on a mesuré dans   l'eau   filtrée la 

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      teneur en fer et en cuivre.

   Les résultats sont donnés dans   @   la seconde colonne du tableau ci-dessous. 



   TABLEAU 1      
 EMI7.1 
 
<tb> Cations <SEP> Eau <SEP> de <SEP> condensation <SEP> Eau <SEP> filtrée
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Fer <SEP> 80 <SEP> ppb <SEP> 9 <SEP> ppb
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Cuivre <SEP> 9 <SEP> ppb <SEP> 4 <SEP> ppb
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Ammoniac <SEP> 0,5-1 <SEP> ppm <SEP> 0,5-1 <SEP> ppm
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
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<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (ppb <SEP> - <SEP> parties <SEP> par <SEP> 1000 <SEP> millions <SEP> ; <SEP> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> ppm <SEP> - <SEP> parties <SEP> par <SEP> millions).
<tb> 
 



   EXEMPLE 2 
Dans cet exemple, on a utilisé un mélange de cellu- lose modifiée physiquement par une résine dotée de propriétés d'échange de cations et de cellulose modifiée physiquement par une résine dotée de propriétés d'échange d'anions. Pour réaliser chacun de ces produits, on a agité 100 grammes de cellulose sous la forme de fibres d'une longueur moyenne d'environ   150 ,   et d'un diamètre de   20 #   environ dans 3 litres d'une solution à   0,1 %   de sulfate d'ammonium ferreux, cette agitation ayant été prolongée pendant 2 heures. La cellulose a ensuite été séparée par filtration, lavée à l'aide   d'eau ,   puis agitée dans 1300 cm3 d'eau distillée auxquels ont avait ajouté 0,15 cm3 d'une solution à 100 volumes d'eau oxygénée. 



  Un mélange de   147   grammes de styrène et de 6 grammes d'un concentré commercial de divinylbenzène (DVB) (contenant 58 % de DVB) a été ensuite ajouté tout en agitant encore et le tout a été chauffé à 95 C sous reflux et maintenu à cette température pendant 5 heures. Le mélange a été refroidi et les matières 

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 solides séparées du liquide par filtration,   lavée.à   l'aide d'eau et séchées à 95 C. Le poids des matières solides sèches était de 230 grammes. 



   Des propriétés   d'échange   d'anions ont été communi- quées à une fraction de 230 grammes de matière solide, sèche par le processus suivant. Les matières solides ont été agi- tées dans un mélange d'un litre de dichlorure d'éthylène et de 300 cm3 d'éther   chlorométhylique   et on a ajouté ensuite une solution de   150   grammes de chlorure d'aluminium anhydre dans 150 cm3 d'éther chlorométhylique. Le mélauge a été chauffé à 75 C et maintenu à cette température pendant 5 heu- res, puis'refroidi et on lui a ajouté 500 cm3 d'eau lentement ment, l'agitation étant ensuite prolongée pendant 2 heures supplémentaires. Le produit chlorométhylé a été finalement filtré et a été bien lavé à l'aide d'eau. 



   Sans procéder à un séchage, ce produit a été dispersé sous agitation dans 300 cm3 d'une solution de triméthylamine à 30 % aqueuse diluée dans 1 litre d'eau et l'agitation a été prolongée pendant 16 heures. Le mélange a été ensuite acidifié à l'aide d'acide chlorhydrique et les matières solides ont été séparées par filtration et lavées convena- blement à l'aide d'eau . Le produit final était constitué de 250 grammes de fibres jaune; pale autrement indiscernables à l'oeil nu   vis-à-vis   des fibres cellulosiques initiales. 



  Ses capacités d'échange   d'aniont.   étaient de.2,5 meq/g de matière sèche. La résine de la matière à été transformée sous forme basique libre par traitement à   l'aide   d'un excès d'une solution à 5 % d'hydroxyde de sodium, l'excès étant ensuite séparé par rinçage à l'aide d'eau déminéralisée. 



   Des propriétés d'échange de cations ont été com- muniquées à une autre fraction de matière solide sèche 

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 comme suit. La fraction de 230 grammes de matière solide sèche a été agitée dans 1,8 litre de chlorure d'éthylène et 150 grammes de trioxyde de soufre gazeux ont été soumis à un barbotage dans le mélange agité pendant une période de 3 heures. La réaction du soufre trioxydé avec les fibres cellulosiques modifiées engendrait de la chaleur et la tempé- rature du mélange réactionnel était maintenu à 40 C tout au long de l'addition par un refroidissement externe. Une fois que tout le trioxyde de soufre a été ajouté, l'agitation a été prolongée pendant 1 heure supplémentaire à 40 C et le      tout a été refroidi à la température ambiante.

   On a ensuite ajouté lentement 2 litres d'eau pour décomposer l'excès de trioxyde de soufre, également avec un refroidissement externe pour conserver la température au-dessous de 40 C. 



  Les matières solides ont été séparées par filtration de la solution et lavées jusqu'à ce qu'elles soient exemptes d'acide à l'aide d'eau pour donner 330 grammes de produit (calculé sous la base de la matière sèche) ayant une capacité d'échange de cations de 3,1 meq./g de produit sec. On ne pouvait discerner la fibre obtenue de la fibre cellulosique initiale. La résine de la matière a été ensuite convertie en la forme hydrogénée à l'aide d'un excès d'une solution à 5 % d'acide chlorhydrique, puis par rinçage à l'aide d'eau déminéralisée. 



   Le mélange des deux matières a été réalisé en mélangeant intimement 14 grammes de la matière d'échange de cations (équivalents à 6.5  5 grammes de   produit sec) et   4   grammes de la matière échangeuse d'anions (équivalents à   1,5   gramme de produit sec) et le mélange a été déposé sous forme de couche préalable sur le même filtre que dans l'exemple 1. 



  De l'eau de condensation de chaudière ayant la composition 

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 donnée dans la première colonne du tableau 2 (les ions étant partiellement en solution et partiellement en suspension) a été envoyée   à   travers le filtre à raison de   0,489     1/cm2/heure   et on a mesuré dans l'eau filtrée la teneur en fer et en cuivre, Les résultats sont donnés dans la seconde colonne du tableau 2. 



   TABLEAU 2 
 EMI10.1 
 
<tb> Cations <SEP> Eau <SEP> de <SEP> condensation <SEP> Eau <SEP> filtrée
<tb> 
<tb> Fer <SEP> 60 <SEP> ppb <SEP> 6 <SEP> ppb
<tb> 
<tb> Cuivre <SEP> 13 <SEP> ppb <SEP> 5 <SEP> ppb
<tb> 
<tb> Ammoniac <SEP> 0,6-1 <SEP> ppm <SEP> 0,6-1 <SEP> ppm
<tb> 
 Des résultats similaires sont obtenus lorsque la cellulose échangeuse de cations a été préalablement transformée en ammonium plutôt qu'en forme hydrogénée. 



   EXEMPLE 3 
Une couche préalable similaire à celle de   l'exemple 2   précédent à été formée à partir d'un mélange de la même cellulose échangeuse d'anions que dans l'exemple 2 (préalable- ment régénérée sous forme de base libre ) et   d'une   cellulose d'échange de cations ayant des groupes acide faible , comme suit. 100 grammes de cellulose identique à celle utilisée dans l'exemple 2 ont été traités avec 3 litres d'une solu- tion de sulfate d'ammoniumferreux et lavé exactement comme dans l'exemple 2. La   fib e   a été ensuite dispersée sous agitation dans   1,3   litre d'eau   été ensuite dispersée sous   d'eau oxygénée à raison d 100 volumes.

   Une solution de 7 grammes de concentré de DVB commercial (contenant 58 % de   DVB)   dans 96 grammes d'acrylate d'éthyle a été ensuite ajoutée et 

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 la température a été élevée jusqu'à 80 C, ,où elle a été été maintenue pendant 3 heures. Le mélange a ensuite été refroidi à la température ambiante, on a ajouté 150 grammes de soude caustique solide que l'on a dissous et le tout a été chauffé à 70 C pendant 7   heureso   Le solide a été finalement séparé par filtration et lavé à l'aide d'acide chlorhydrique dilué,puis à l'aide d'eau.

   On a obtenu 170 grammes d'un produit fibreux blanc (calculé sur la base de la matière sèche), qu'on ne pouvait visuellement discerner de la cel- lulose initiale, mais dont la capacité d'échange de cations faiblement acides était de 5,6 méq./g de produit sec. 



   Le mélange des deux masses de fibres cellulosique était constitué de 17 grammes de cellulose d'échange d'anions et de 3 grammes de cellulose d'échange dé cations. ce qui correspondait respectivement à 6,5 et 1,5 grammes de produit sec. De l'eau provenant d'un appareillage échangeur d'ions à couche mixte classique et destinée à alimenter une chaudière à pression élevée, cette eau ayant la composition donnée dans la première colonne du tableau 3, a ensuite été envoyée à travers le filtre à raison de 0,489 litre cm2 heure, le filtrat étant analysé comme ci-dessus. Les   résultats   du traitement sont donnés dans la seconde colonne du tableau 3. 



   TABLEAU 3 
 EMI11.1 
 
<tb> Eau <SEP> d'alimentation <SEP> Eau <SEP> filtrée
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice, <SEP> réactive <SEP> 80 <SEP> ppb <SEP> 2 <SEP> ppb
<tb> 
<tb> Silice <SEP> non <SEP> réactive <SEP> 30 <SEP> à <SEP> 40 <SEP> ppb <SEP> 20 <SEP> ppb
<tb> 
 
On peut constater les excellents résultats du traitement.

Claims

@ REVEND 10 A T ION 3 1.- Procédé de filtration d'un liquide contenant de très fàibles quantités d'impuretés dissoutes, dans lequel une matière fibreuse qui a été chimiquement ou physiquement modifiée pour lui conférer des propriétés d'échange d'ions est utilisée à titre d'ajuvant de filtration.

2.- Procédé pour le traitement d'un liquide, dans lequel une couche préalable déposée sur un filtre est formée à partir d'une matière fibreuse qui a été physiquement ou chimiquement modifiée pour lui conférer des propriétés d'échange d'ions, et le liquide est envoyé à travers la couche préalable et à travers le filtre.

3.- Procédé selon la revendication 2, dans lequel la couche préalable est formée de cellulose qui a été chimi- quement modifiée pour lui conférer des propriétés d'échange d'ions.

4. - Procédé suivant la revendication 2, dans lequel la couche préalable est formée d'asbeste ou de cellulose qui a été physiquement modifiée pour lui conférer des propri- étés d'échange d'ions.

5.- Procédé selon la revendication 2' dans lequel la matière fibreuse modifiée est dispercép dans une fraction de liquide à traiter et la couche p@éalab est formée sur le filtre en faisant passer tout d'abord cette fraction de liquide à travers le filtre et en faisant passer ensuite, sans aucune interruption de l'écoulement, le restant du liquide à travers la couche préalable et le filtre.

6.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matière fibreuse modifiée est dispersée dans un liquide autre que celui à traiter, cette dispersion est <Desc/Clms Page number 13> envoyée à travers le filtre pour former la couche préalable et ensuite, sans aucune interruption de l'écoulement, tout le liquide à traiter est envoyé à travers la couche préalable et le filtre.

7. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la matière fibreuse modifiée est ajoutée de façon continue au liquide à traiter et la filtration est ensuite réalisée soit sur un filtre simple, soit sur un filtre doté d'une couche préalable.

8.- Procédé de filtration, sensiblement comme décrit en se référant à l'un quelconque des exemples.