Appareil de séparation et de fractionnement de substances par formation de e mousses
et séparation du liquide contenu dans ces mousses.
L'invention concerne un appareil de sépa- ration et de fractionnement de substances par formation de mousses et séparation du liquide contenu dans ces mousses, du type décrit par la demanderesse dans son brevet suisse No 237381 du 24 mai 1940, c'est-à-dire comprenant une enceinte surmontant un récipient qui contient le liquide à traiter et pouvant aisément être divisée en plusieurs. sections susceptibles d'être séparées avec les fractions respectives de mousses essorées qu'elles contiennent.
Pour utiliser ces appareils, on effectue une solution ou une dispersion colloïdale des substances dans un liquide, on verse le liquide dans le récipient inférieur et on le fait mousser par injection de gaz. La mousse s'élève dans l'enceinte surmontant le récipient et elle s'essore par le fait que le liquide s'écoule de la mousse par gravité pour redescendre dans le récipient, l'opération étant poursuivie jusqu'à ce que la mousse forme des couches successives dont chacune ne contient sensiblement que l'une des substances à séparer.
Or, on a constaté que le rendement, aussi bien que la vitesse de certains fractionnements ou séparations, selon le procédé décrit dans le brevet suisse ci-dessus, étaient quelquefois fortement diminués et que la cause devait en être attribuée à des remous se produisant à l'intérieur des colonnes de mousse en cours d'essorage, par suite d'une montée dissymétrique des bulles de mousse dans le tube constituant l'enceinte surmontant le ré- cipient du liquide en traitement. La turbulence de certaines régions de colonnes de mousse provoque un nouveau mélange de fractions déjà séparées, par exemple, en faisant redescendre des parties supérieures d'une colonne de mousse vers des parties inférieures ou inversement. Ces phénomènes perturbateurs sont surtout fréquents dans les régions très fluides des colonnes de mousse.
Ils se produisent, en outre, d'autant plus facilement que les sections des colonnes de mousse sont plus grandes et que le débit gazeux est plus fort.
L'invention, qui a pour but de remédier à cet inconvénient, est basée sur une remarque faite par la demanderesse, d'après laquelle l'état des parois internes des récipients contenant des mousses joue un rôle prépondérant dans le mécanisme de la formation des remous
En particulier, la principale cause d'amor çage d'un remous, dans un volume de mousse en mouvement, est une variation de l'adhérence de cette mousse sur certains points des parois internes du tube qui la contient.
Cette variation est due, le plus souvent, à des différences de mouillabilité, d'un point à un autre de la paroi du récipient, vis-à-vis de la mousse que celui-ci contient, différences qui font varier le frottement dé la mousse sur cette paroi.
Ces différences de mouillabilité peuvent être provoquées, par exemple, par un manque de propreté du récipient (dépôts ou enduits irréguliers sur les parois) ou par des traînées, zones ou gouttes de liquides laissées à l'intérieur du récipient par un séchage imparfait de celui-ci avant usage.
Ces dépôts ou enduits peuvent, d'ailleurs, se former au cours du moussage-essorage.
La demanderesse a trouvé un moyen général d'obtenir une bonne régularité du frottement exercé, sur les parois internes d'un récipient, par la mousse qui se déplace à l'intérieur de celui-ci, ce procédé conduisant à l'obtention de surfaces de très grandes mouillabilités, sur lesquelles les frottements exercés par les mousses sont de ce fait très faibles.
Pour réaliser une mouillabilité aussi com- plète que possible des parois, on pourrait penser qu'un nettoyage très poussé de celles-ci serait suffisant (par exemple, un nettoyage au mélange sulfo-chromique ou à l'acide sulfurique chaud, puis à l'eau distillée, s'il s'agit de parois de verre). L'expérience montre que ce n'est pas le cas, surtout si quelques portions de ces parois sèchent pendant l'opération de moussage-essorage.
Par contre, la demanderesse a trouvé que si les parois internes des récipients sont mates, tout se passe comme si elles possédaient une excellente mouillabilité.
On constate, en effet, que lorsqu'une surface mate a été une première fois mouillée par un liquide (eau ou solution aqueuse, par exemple), cette surface, après le départ de l'excès de liquide qui la recouvrait, reste pendant un temps très long uniformément mouillée par une très mince couche de liquide, sans que cette couche se fragmente en zones irrégulières ayant à se résorber ultérieurement pour donner des gouttes, ce qui serait le cas sur une surface de même nature, mais polie.
Si la surface mate, qui se trouve ainsi uniformément humectée de liquide, est, par exemple, plongée de nouveau dans ce même liquide ou dans un autre liquide de même nature (eau et solutions aqueuses, par exemple), il est bien évident que l'angle de raccordement du ménisque qui joint ce liquide à la paroi, déjà uniformément humectée du fait de sa surface mate, est nul.
Tout se passe donc comme si cette surface était parfaitement mouillable.
L'appareil suivant l'invention est caractérisé en ce que les parois internes de ladite enceinte devant se trouver au contact de la mousse sont mates.
Pour que la nature mate produise son maximum d'efficacité, il est préférable que le grain ou la structure des rugosités ne soient. ni trop fins, ni trop grossiers.
La demanderesse a constaté qu'un degré de rugosité analogue à celui que donne le sablage au pistolet est parfaitement con vendable.
Cette nature mate peut, bien entendu, être obtenue par tous moyens appropriés, mécani- ques ou chimiques, tels, par exemple, que le sablage au pistolet, l'emploi de poudres, toiles ou papiers abrasifs, d'acide fluorhydrique, de revêtements (émaux, vernis ou enduits) à structure mate, granuleuse ou rayée, gravés ou moulés, etc.
En outre, les surfaces mates peuvent présenter une structure superficielle granulaire plus ou moins régulière ou, au contraire, être constituées par des rayures, très rapprochées les unes des autres, et plus ou moins orientées.
Une orientation stricte ou statistique, dans le sens vertical, est alors préférable.
Lorsqu'on utilise de semblables parois pour le moussage, on constate que la mouillabilité des surfaces mates est encore augmentée par le dépôt, sur lesdites surfaces, de couches, probablement mono ou paucimoléculaires, de substances à molécules polaires, dépôts abandonnés sur ces parois par les mousses riches en constituants tensio-actifs, donc très absorbables.
L'exemple ci-dessous montre à quel point le rendement peut, pendant un moussage, être amélioré par le fait que les surfaces intérieures de l'appareil sont mates.
On sait que la mouillabilité par l'eau d'une surface paraffinée est pratiquement nulle. Cependant, l'efficacité d'une surface mate est telle que les parois internes d'un appareil mousseur peuvent être recouvertes d'une très mince couche de paraffine et, néanmoins, devenir rapidement mouillables par une mousse aqueuse contenant des substances tensio-actives. Il suffit, pour cela, que la surface des parois qui est en contact avec la mousse soit mate. On peut d'ailleurs obtenir spontanément des surfaces paraffinées mates si l'épaisseur de la couche de paraffine et la vitesse de refroidissement de celle-ci, après étendage à chaud, sont convenables.
On comprend que l'appareil suivant l'invention permet d'obtenir un excellent classement des mousses en tranches horizontales homogènes, et par conséquent un fractionnement précis. Ce fractionnement est, d'autre part, plus poussé ou plus sensible en raison de la moindre inertie opposée par les parois à la mobilité des mousses.
En outre, la matité des surfaces facilite la formation de mousses dans des solutions ou dispersions moussant avec difficulté, du fait que les premières mousses formées s'élèvent plus facilement et perdent ainsi contact avec le liquide dans lequel elles ont tendance à se résorber.
La matité des surfaces facilite de même l'essorage, en raison du faible frottement du liquide sur les parois.