CH175665A - Procédé pour le traitement de liquides de toute nature au moyen d'échangeurs de bases. - Google Patents

Description

  



  Procédé pour le traitement de liquides de toute nature au moyen
   d'echangeurs    de bases.



   Dans un autre brevet   n  1 7a664    de la
 demanderesse, on   a    exposé qu'il était possible
 d'établir des agrégats d'échangeurs de bases
 composés de deux   écha. ngeurs différents, à    l'aide desquels on pouvait obtenir des réactions quantitatives entre deux sels réagis  sant l'un sur l'autre, mme    dans des cas oudeux sels   réagissants n'auraient,    sans l'aide de ces agrégats d'échangeurs de bases différents, donné que des réactions à rendements incomplets.



   Cet agrégat d'échangeurs de bases est constitué par un mélange de deux échangeurs de bases stratifié de telle façon que les couches qui se succèdent contiennent des quantités d'un des cations mobiles croissant graduellement de 0 à   100% de    la somme des cations mobiles, et des quantités de l'autre cation mobile graduellement décroissantes de 100 à 0, de ladite somme.



   Dans le procédé selon la présente invention, cette propriété nouvelle d'un agrégat de deux échangeurs de bases groupés   d'une    façon spéciale (de permettre des réactions presque quantitatives) est appliquée au traitement de différents liquides, dans des conditions qui n'auraient pas pu tre réalisées autrement.



   Conformément au présent procédé, on fait passer le liquide à traiter à travers un mélange ou agrégat de deux échangeurs de bases chargés chacun d'un cation mobile différent, mélange dans lequel les parties ou couches successives contiennent des quantités d'un des cations mobiles croissant graduellement de 0 à 100% de la somme des cations mobiles, et des quantités de l'autre cation mobile graduellement décroissantes de   100    à   0 %    de ladite somme et, lorsque, par suite du passage dudit liquide et de la soustrac tion d'un desdits cations du mélange d'échangeurs de bases, on a modifié la répartition susvisée des cations, on rétablit   cette répar-    tition en faisant circuler dans ledit mélange, mais en sens contraire au sens initial,

   un liquide régénérateur contenant une quantité stoechiométriquement équivalente du cation qui a été soustrait du mélange ainsi qu'il vient d'tre dit.



   On peut par exemple se servir de cet agrégat d'échangeurs de bases pour   stérili-    ser de 1'eau par simple passage à travers ledit agrégat. Pour ce faire, il suffit d'employer comme l'un des constituants de l'agrégat, une zéolite contenant comme cation mobile un cation microbicide comme   l'ar-    gent, le mercure, le cuivre, le cadmium, etc.. tandis que l'autre zéolite renferme les mmes cations que ceux contenus dans   l'eau,    par exemple les cations Ca,   Mg,    Na, etc. Il suffit alors de faire passer une eau contaminée à travers un tel agrégat pour que tous les cations de l'eau soient remplacés par des cations microbicides.

   Ensuite, on peut   régéné-    rer l'agrégat zéolitique par 1'eau elle-mme qui l'a traversé, puisque cette eau contient la quantité de cations nécessaires pour remettre l'agrégat dans son état primitif, l'a  grégat    étant suffisant pour éliminer de 1'eau   le eation microbicide. I1    suffit, avant de faire repasser 1'eau, de stériliser une partie de la zone d'entrée de l'agrégat, pour avoir de 1'eau stérile ou mieux encore, on peut utiliser deux agrégats et faire traverser le second en sens inverse de celui du premier. On peut aussi prendre, dans le deuxième agrégat, au lieu de la zéolite chaulée comme deuxième composant, de la zéolite sodée, de telle sorte que l'eau quitte ce deuxième agrégat en venant en contact en dernier lieu avec de la zéolite sodée.

   On obtient alors de 1'eau non seulement stérile, mais en mme temps   dé-    tartrée et on peut régénérer les deux agrégats en les faisant traverser, dans le sens inverse de la marche de   1'eau,    par une solution contenant la quantité de nitrate de soude (ou de saumure de   NaCl,    si le cation bactéricide donne des chlorures solubles, dans le cas du cuivre par exemple)   stoechiométriquement    équivalente aux sels naturels de l'eau.   L'eau    ordinaire des puits ou des rivières dont le degré   hydrotimétrique    est de 8 à   95   fran-    çais contient assez de cations pour permettre sa stérilisation pendant la traversée de   l'agré-    gat.

   pendant laquelle la concentration en cations microbicides sera à un moment donné stoechiométriquement équivalente à la concentration en cations de l'eau à l'entrée.



   Cet agrégat d'échangeurs de bases, convenablement constitué, peut aussi servir à l'épuration de liquides de toutes sortes, lorsqu'on choisit, comme cation mobile des   zéo-    lites, un cation capable de former, avec un anion ou avec un constituant du liquide, des produits insolubles ou peu solubles ou susceptibles d'tre éliminés d'une autre façon.



  Il n'est pas nécessaire que l'agrégat soit constitué par une seule masse, il peut tre réparti en plusieurs récipients formant batterie, etc.



   On peut ainsi, à l'aide d'un agrégat zéolitique composé de zéolites sodées et argentées, ou de zéolites sodées et plombées, rendre potable, ou utilisables dans des générateurs de vapeur, 1'eau de mer, par simple passage à travers cet agrégat. En passant par un tel agrégat, l'eau de mer rencontre, au fur et à mesure qu'elle passe à travers l'agrégat des zéolites de plus en plus riches en plomb ; en changeant de place avec le sodium de 1'eau de mer, ce plomb forme du chlorure de plomb qui reste sur place, mais qui retient aussi le chlore de 1'eau de mer, de sorte que, lorsque cette eau quitte le filtre, elle n'a plus qu'une teneur en chlorure de plomb correspondant à la solubilité de ce dernier sel dans   1'eau,      c'est-    à-dire environ 6 gr par litre.

   Un passage d'une eau ainsi déchlorurée, par un petit fil  tre zéolitique sodé, achève    de ramener la teneur à 1,9 gr de   NaCl    par litre, ce qui correspond déjà à une eau potable. L'agrégat peut tre régénéré soit par de l'eau chaude, parce que le chlorure de plomb, réparti selon l'intensité de la réaction de   déchlorurage    dans les différentes parties de l'agrégat, se refixe sur la zéolite des qu'il est dissous (et il est cinq fois plus soluble dans 1'eau chaude que dans l'eau froide). soit mme par de l'eau de mer chaude. Dans ce cas, on se servira d'un double agrégat.



   On peut utiliser ce genre d'agrégat aux différents stades de la fabrication du sucre, pour épurer les solutions sucrées obtenues au cours de ces différents stades.



   On a constaté que l'un des traitements les plus pratiques des jus sucrés consiste dans le passage des jus de deuxième carbonatation à travers un agrégat zéolitique potasso-calcoammoniacal, grâce à quoi on remplace dans ces jus les cations potassium et calcium qu'ils contiennent par des cations ammonium. Le sucre ne subit aucune modification, mais comme une grande partie des anions dans ces jus sucrés sont des carbonates et des hy  droxydes,    les sels ammoniacaux qu'on ob  tient    sont volatils et sont éliminés au cours de la concentration des jus.



   En outre, les   amino-acides, amphotéres en    grande partie, seront partiellement remplaces, en tant qu'ionisés en cations organiques, par des sels d'ammonium correspondants, ce qui entraîne en outre une séparation des impuretés organiques des jus de sucre. On régénère la zéolite, après avoir remplacé le jus par de l'eau, au moyen d'une solution de chlorure ou de sulfate d'ammonium. On peut aussi traiter des jus de diffusion de sucre ou de pressage de sucre de canne, en se servant dans   l'agrégat zéolitique,    de cations donnant des précipités avec les matières albuminoïdes du jus, par exemple les cations   baryum, alu-    minium ou plomb.



      Exernple 1 :   
 On remplit un filtre, constitué par deux tubes de 1 m de long et 0,10 m de diamètre, de sachets en coton contenant des mélanges de zéolite chargée de sodium et de zéolite chargée de plomb, chacun des tubes contenant onze sachets formant onze couches superposées contenant successivement :

  
EMI3.1     


<tb>  <SEP>    olo <SEP> olo    <SEP> 
<tb>   Couche <SEP> cle <SEP> zéolite <SEP> chargee    <SEP> de <SEP> zéolite <SEP> chargée
<tb>  <SEP> de <SEP> sodium <SEP> de <SEP> plomb
<tb>  <SEP>    I1000    <SEP> 
<tb>  <SEP>    H <SEP> 90 <SEP> 10    <SEP> 
<tb>  <SEP>    III <SEP> 77 <SEP> 23    <SEP> 
<tb>  <SEP>    IV <SEP> 62 <SEP> 38    <SEP> 
<tb>  <SEP>    V <SEP> 38 <SEP> 62    <SEP> 
<tb>  <SEP>    Vu <SEP> 24 <SEP> 76    <SEP> 
<tb>  <SEP>    Vil <SEP> 17 <SEP> 83    <SEP> 
<tb>  <SEP>    VIII <SEP> 10, <SEP> 5 <SEP> 89,

   <SEP> Åa    <SEP> 
<tb>  <SEP>    ix <SEP> 7 <SEP> 93    <SEP> 
<tb>  <SEP>    X <SEP> 3 <SEP> 97    <SEP> 
<tb>  <SEP>    XI0100    <SEP> 
<tb> 
 Les deux tubes sont disposés de manière qu'au milieu de l'ensemble du filtre se rencontrent deux couches de zéolite chargée exclusivement de plomb et qu'aux extrémités dudit ensemble se trouve de la zéolite chargée exclusivement de sodium. On fait ruisseler à travers ce filtre   15    à 16 litres d'eau de mer à-une vitesse d'un mètre par 25 minutes. L'eau de mer sort dessalée et ne contient plus au maximum que   2 /oo    de sel, ce qui la rend potable. Après le passage de la quantité précitée, on régénère le filtre de la façon suivante.

   On chauffe le filtre à   90      environ et, après qu'on l'a renversé, on y fait passer, à une vitesse encore plus faible, 6 à 7 litres d'eau de condensation chaude. Le chlorure de plomb précité se dissout ainsi et permute dans la solution avec le cation sodium fixé sur la zéolite lors du passage pré  cédent.    Après ce nouveau passage, le filtre est prt de nouveau à fonctionner. Il convient de renverser à chaque fois le sens du passage de   l'eau    de mer et celui de   l'eau    de régénération, ce qu'on réalise par le simple renversement de l'ensemble du filtre   symé-    trique. La quantité d'eau de mer qu'on fait passer dépend de la qualité ou de la quantité du cation mobile de la zéolite.



   Exemple 2 :
 On remplit deux tubes chacun de la   mme    façon que celui décrit dans 1'exemple   1,    mais en remplaçant partout la zéolite plombée par de la zéolite argentée, le reste de  meurant identique. Les    deux tubes sont reliés l'un à l'autre par un tuyau. La moitié supérieure de ce filtre double est pourvue d'un dispositif permettant de la chauffer, au moyen de vapeur ou autrement, à une température de 105        environ et de la stériliser ainsi.

   Avant le début de la filtration, on stérilise les deux tubes d'une manière   appro-    priée et on laisse passer ensuite à la vitesse de 5 à 7 litres par heure par le premier tube de 1'eau ordinaire qui peut contenir un nombre considérable de bactéries, de 1'eau de distribution, etc. renfermant par exemple 100 mgr de calcium par litre. L'eau sort à l'état stérile du deuxième tube. Après le passage de 2500 à   3000    litres le filtre doit tre régénéré. On peut prendre à cet effet la mme eau que celle qu'on veut stériliser, mais il faut, dans ce cas, stériliser également d'abord d'une façon appropriée l'extrémité supérieure du premier tube pour tuer les microbes qui s'y trouvent afin que 1'eau qui sort ne soit pas infectée par ceux-ci.

   On peut effectuer également cette stérilisation par d'autres moyens que la chaleur, par exemple par l'ozone, 1'eau de javel, 1'eau de chlore, etc. On laisse passer alors de nouveau par le filtre de 1'eau ordinaire,   éven-    tuellement de 1'eau de distribution infectée, l'ensemble du filtre et en mme temps 1'eau qui le traverse étant ainsi stérilisés. Après le passage de 2500 à 3000 litres, on renverse le sens du passage en veillant à stériliser, avant ce renversement, l'extrémité qui sert maintenant à la sortie et à laquelle avait été amenée 1'eau infectée pendant le dernier passage. Il faut, pour assurer la continuité du fonctionnement, que 1'eau soit autant que possible exempte de chlore, sinon l'argent immobilisé dans la zéolite sous forme de chlorure d'argent doit tre remplacé par un sel d'argent (peu soluble).



   Exemple 3 :
 On utilise un ensemble de deux tubes tel que celui qui est décrit dans l'exemple 2, mais en remplaçant   partout la, zéolite sodée    dans le premier tube par de la zéolite chaulée, le deuxième tube restant comme dans 1'exemple 2. On fait passer la mme quantité d'eau ; celle-ci n'est pas seulement   stéri-    lisée de cette manière, mais aussi adoucie.



  Pour la régénération, on utilise, après le passage de 2500 à 3000 litres d'eau, une solution de 900 gr de nitrate de sodium. On   clioisit    le nitrate en raison des sels d'argent solubles. On dissout le nitrate de sodium dans 25 litres environ d'eau stérilisée provenant du deuxième tube et on le fait passer en sens contraire du passage précédent de l'eau à stériliser. Le filtre est alors prt de nouveau à fonctionner et, par l'utilisation d'eau stérilisée, l'orifice de sortie reste   sbé-    rile aussi. On peut donc faire passer de nouveau par l'ensemble dans le premier sens 2500 à   3000    litres d'eau à stériliser.



   Exemple   4    :
 On forme une batterie de six éléments formant ensemble un agrégat dans lequel les deux zéolites présentes sont réparties selon la mme règle que celle qui a été observée pour l'exemple 1. Le premier élément ne contiendra que de la zéolite chargée du cation ammonium, le deuxième élément contiendra 84% de cette zéolite et 16% de   zéo-    lite   calco-potassee    (ou simplement potassée), le troisième élément contiendra 50% de   zéo-    lite chargée du cation ammonium et 50%   %    de l'autre zéolite ;

   le quatrième élément contiendra 21% de zéolite chargée du cation ammonium et 79 % de l'autre zéolite, le cinquième élément contiendra 9 % de zéolite chargée du cation ammonium et 91 % de   l'au-    tre zéolite et le sixième élément contiendra de la zéolite   calco-potassée    (ou potassée).



   On fait passer par cette batterie du jus de sucrerie de deuxième carbonatation en partant du sixième élément et en faisant sortir ledit jus après qu'il a passé par tous les éléments, à raison de 1   m3 de    jus par tonne de zéolite et par heure. Le degré de pureté monte de 3 à   5"et ce jusqu'à    ce que les pre  mières    traces de potasse apparaissent à la sortie. On déplace ensuite le liquide restant dans les interstices, ce qui équivaut à un lavage de la batterie et on régénère ladite batterie avec la quantité cle chlorure ou de sulfate d'ammonium en solution à   10% qui cor-    respond stoechiométriquement à la quantité de cendres contenues dans le jus de deuxième carbonatation. Les jus ainsi traités sont en  voyés à l'évaporation.   

Claims (1)

1. REVENDICATION : Procédé pour le traitement, au moyen d'échangeurs de bases, de liquides contenant des sels ionisés, caractérisé par le fait que l'on fait passer le liquide à traiter à travers un mélange de deux échangeurs de bases chargés chacun d'un cation mobile différent, mélange dans lequel les parties successives contiennent des quantités d'un des cations mobiles croissant graduellement de 0 à 100% de la somme des cations mobiles et des quantités de l'autre cation mobile graduellement décroissantes de 100 à 0% de ladite somme et que, lorsque par suite du passage dudit liquide et de la soustraction d'un desdits cations du mélange d'échangeurs de bases, on a modifie la répartition susvisée des cations, on rétablit cette répartition en faisant circuler dans ledit mélange,

   mais en sens contraire au sens initial, un liquide régénérateur eontenant une quantité stoechiométriquement équivalente du cation ainsi soustrait du mé lange par le liquide traité.

   SOUS-REVENDICATIONS.

   1 Procédé selon la revendication, pour la sté- rilisation de liquides, caractérisé par le fait-que l'un des cations mobiles du mé- lange d'échangeurs de bases a un effet microbicide sur le liquide traité.

   2 Procédé selon la revendication, pour la purification de liquides, caractérisé par le fait que l'un des cations mobiles forme avec au moins un des constituants du li quide traité des combinaisons susceptibles d'tre séparées dudit liquide.

   3 Procédé selon la revendication, pour la purification de liquides, caractérisé par le fait qu'on forme avec le cation mobile soustrait du mélange d'échangeur de bases un précipité peu soluble et que l'on régé- nère le mélange en y faisant passer, en sens contraire de celui du liquide traité, un liquide régénérateur susceptible de rem placer le cation précipité.

   4 Procédé selon la revendication, pour la purification de liquides, caractérisé par le fait qu'on effectue simultanément la puri- fication du liquide et la régénération des échangeurs de bases en faisant traverser successivement par le liquide traité deux mélanges desdits échangeurs de bases sy métriquement juxtaposés.