BE358462A - - Google Patents

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BE358462A
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    • B01DSEPARATION
    • B01D15/00Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/30Active carbon
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Description


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  Procédé de clarification et de décoloration de solutions chargées d'impuretés colloïdales. 



   Cette invention a pour objet un procédé pour la   clari-fi-   cation et la décoloration de solutions de différents corps ohar- gés d'impuretés colloïdales, et plus spécialement des produits bruts et intermédiaires de l'industrie suorière, ainsi qu'un pro- cédé' de   fabrication   d'un produit oonvenant pour cette   clarifioa-   tion et   oette   décoloration. 



   Ainsi que cela est bien   connu,   les solutions de ce genre ainsi que celles d'autres substances commele glucose, la glycé- 

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 rine, etc, sont généralement purifiées par   filtrat ion   sur du charbon d'os. 



   Cette purification est toujours précédée d'une filtration   préliminaire   mécanique destinée à éliminer des jus, les matières en suspension qui présentent différents degrés de finesse et qui 'influent   d'une.   façon défavorable sur l'efficacité du charbon d'os. 



  Cette filtration préliminaire, toutefois, ne retient qu'une mi- nime partie des combinaisons colloïdales, colorées ou non, pré- sentes dans les solutions à traiter et il est nécessaire en pra- tique, d'opérer   la.   purification par des charbons actifs, par exem- ple par le charbon d'os qui, employé en grandes quotités permet d'éliminer assez bien les colloïdes incolores et colorés des jus traités. Ce procédé, toutefois, présente des inconvénients im- portants résultant d'une part de la   grande   quantité de charbon d'os à employer et d'autre part des difficultés qu'entraîne sa régénération. Aussi   a-t-on   cherché depuis plusieurs années à subs- tituer au charbon d'os, d'autres charbons, possédant une activité plus grande.

   Ces charbons actifs, en poudre, adsorbent en géné- ral assez facilement les matières colories,   par     suiue   de leur division relativement grossière, mais sont beaucoup meils effi- caoes vis-à-vis des colloïdes inclers qui se trouvent dans un état de division extrême dans les solutions   traitées.   



   Or l'expulsion des dernières   tracer   de ces   colloïdes   est d'une grande importance attendu que cc sent   eux,   par   exemple,   qui   donnent   un aspeot gris désagréable au sucre   cristallise     blanc.   



  D'autre part, la viscosité des   soiuziolo.s   de sucre par   exemple,   est considérablement augmentée par la présence des celloïdes in- colores de telle sorte que la   rapidité   de filtration des solu- tions de sucre dépend en tout premier lieu de l'éliminatioin plus ou moins complète de ces colloïdes. Ceux-ci peuvent   même   dans certains cas, par exemple pour les solutions de sucre de cannes, charger ces solutions au point de rendre leur purification pra- tiquement impossible en raison de la   quantité   de charbon qu'il 

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 faudrait employer.

   Il résulte de ces considérations que la puri- fication, c'est-à-dire l'expulsion des   colloïdes   incolores est au moins aussi importante, et dans certains cas même plus impor- tante, que la décoloration proprement dite. Alors que le charbon d'os employé en grand excès adsorbe assez bien les colloïdes co- lorés et incolores, ce résultat ne peut être obtenu en pratique au moyen de charbons actifs décolorants en poudre attendu que le coût élevé des quantités qu'on devrait employer,   cet   effet, se- rait absolument prohibitif, 
La présente invention a pour but de remédier à ces inoon- vénients   o'est-à-dire   de proourer un procédé permettant de ola- rifier, décolorer et filtrer très facilement les solutions mêmes les plus difficiles à traiter,

   comme par exemple certaines solu- tions de sucre de cannes, sans avoir besoin de les soumettre à une filtration mécanique préliminaire et sans devoir reoourir à une quantité de charbon actif qui en rendrait l'emploi   peu,éoo-   nomique. Elle est basée sur cette considération que les charbons actifs préconisés jusqu'à ce jour se trouvent, par leurs oaraotè- res   colloidaux   à l'état de "gel", lequel n'est pas réversible, et présentent, dès lors, une structure plus ou moins grossière qui ne leur permet d'accomplir qu'imparfaitement, surtout en ce qui concerne la clarification, le rôle qui motive leur emploi et elle oonsiste essentiellement à substituer à ces charbons actifs, en poudre ou à l'état de gel,

   un charbon actif se rapprochant autant que possible de l'état de "sol" c'est-à-dire un charbon actif à l'état de solution colloïdale présentant la plus grande finesse de division, laissé dans son état humide d'origine et utilisé sous forme de pâte d'une teneur en eau de 80 à 90 %. 



   L'expérience montre que   o'est   seulement par l'emploi d'un charbon actif semblable que les impuretés colloïdales des diver- ses solutions à traiter, par exemple les solutions de sucre de cannes, peuvent être quantitativement floconnées grâce au pouvoir de clarification et de décoloration du charbon à l'état de solu- 

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 tion   colloïdale.   



   Il y a lieu d'observer aujoint de vue de la réalisation pratique de l'invention, qu'un charbon possédant ces propriétés ne peut être obtenu que par   un.   procédé   permettront   de dissoudre complètement ou aussi complètement que possible, les matières premières entrant dans sa fabrication et de le   maintenir,   pen-   dant   tout le cours de sa fabrication, dans un milieu humide assu- rant son obtention à   l'état   de "sol".

   Sous ce  rapport   l'inven- tion concerne   également   le procédé de fabrication de ce charbon actif qui, sous ea forme humide est   comparable   à un "hydrosol" possédant le maximum de propriétés de solubilité colloïdales mais qui, s'il était sécher passerait à l'état de "gel", comme le sont les autres charbons, et perdrait, n'étant alors pas ré- versible, presque toutes ses   propriétés   de clarification et de décoloration. 



   Conformément à l'invention, les substances organiques, servant de matières premières pour la   préparation   du charbon sont d'abord finement pulvérisées, afin d'en obtenir une dissolu- tion aussi complète que possible, et sont ensuite hydrolysées, de préférence sous pression, jusqu'à obtention d'une dissolu- tion complète ou presque complète, après quoi la masse de réac- tion est traitée par chauffage en cuve fermée sous une pression de 3 à 5 atmosphères et à une température relativement basse (200 à 300  C.) pour produire l'évaporation de l'eau, jusqu'à consistance épaisse, et   la   destruction des substances carbonées. 



   En pratique l'hydrolyse peut être produite soit à l'in- tervention d'acide sulfurique, soit à l'intervention d'acide chlorhydrique. 



   Afin de bien faire comprendre l'invention on les dée ire ci-après plus en détail en envisageant séparément un exemple de réalisation des deux procédés qui peuvent être adoptés. a) Traitement à l'acide chlorhydrique 
Dans une cuve   appropriée   susceptible d'être mise sous 

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 pression on met une solution concentrée de chlorure de zinc de 
60  Bé. environ et on mélange de la cellulose finement pulvérisée dans les proportions de 1 : 4 jusque 1 : 10 calculées sur le ohlo- rure de zino sec. Ensuite, on introduit dans ce mélange un peu   d'a,cide   ohlorhydrique, on chauffe jusqu'à évaporation de l'eau en excès et jusqu'à ce que la cellulose soit complètement dissou-   t e.    



   De la même manière on traite aussi le bois ou la sciure de bois qui ne sont pas complètement solubles dans le chlorure de zino. Il est utile de faire l'hydrolyse de ces dernières matières sous pression. Après la dissolution, ou après que la masse est dans un état presque de dissolution, on évapore l'eau de la masse de réaction et les matières organiques de la masse de réaction sont par ce fait détruites. La quantité de chlorure de zino doit être calculée de façon à ce que la masse de réaotion après l'é- vaporation de l'eau à une température au-dessus de 260 C soit en- oore liquide ou tout au moins molle. Ensuite on ferme la ouve et on chauffe jusqu'à ure température d'environ 300 . 



   Après refroidissement, on lave la masse de réaction jus- qu'à ce que les eaux de lavage ne contiennent plus de chlorure de , zino ou   d'acide   chlorhydrique libre. On neutralise alors les der- nières traces d'acide qui pourraient se trouver encore dans le charbon avec un alcalin qui ne fait pas flooonner le   oharbon   par exemple du   carbonate   de soude, une lessive de soude de l'am- moniaque, etc, à l'exolusion toutefois de la chaux ou d'autres produits analogues. On laisse ensuite la masse ainsi obtenue quelques heures en repos et on lave enfin le charbon jusqu'à pure- té   complète.   



   La masse de charbon est ensuite finement broyée à l'état humide et emballée en pâte aveo une teneur en eau de 80 à 90 %. b) Traitement à l'aoide sulfurique. 



   Ainsi que déjà   dit,,   on peut éga ement employer pour l'ob- tention du charbon actif collcïdal solu/ble, c'est-à-dire à l'état 

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 de solution colloïdale d'autres agents hydroliesant que l'acide ohlorhydrique par exemple de l'acide   sulfurique   concentre. On obtient, dans ce cas, un produit clarifiant très bien, mais qui décolore un peu moine bien que le charbon obtenu par le   procédé   qui vient d'être décrit. Le charbon obtenu par le traitement à l'acide sulfurique peut   cependant   rendre de grands services no- tamment lorsque   l'on ;   de grandes quantités de solutions à tra- vailler et que celles-ci ne   contiennent   que de   faibles   propor- tions de colloïdes incolores ou colorés. 



   Dans ce traitement par l'acide   sulfurique   les   matières   premières doivent   également   être  rendues  solubles complètemetn ou presque complètement. Or, la, cellulose traitée par l'acide sulfurique se   transforme   déjà à   1---   températures ordinaireo, en un état voisin de la dissolution; la destruction des   matières   or- ganiuqes s'obtient en continuant à chauffer.

   Pendantla forma- tion du charbon, il y a lieu de veiller à ce que celui-ci ne de- vienne pas sec, ce qui est assez délicat pour ce motif que les vapeurs d'eau, les vapeurs d'acide sulfureux et   d'acide   sulfuri- que, en s'échappant, pourraient le   dessécher   alors   qu'il   est   indispensable   de conserver le charbon à   l'état   humide. Ce   r ésul-   tat est obtenu   pa.r   l'addition d'un sulfate ou   bisulfate,   par exemple du bisulfate de potasse que   l'on   dissout dans l'acide sulfurique qui doit être employé. 



   Il est ainsi possible de tenir la masse de réaction à l'état liquide jusqu'à la fin du procédé. 



   En pratique on procède comme   suit .   



   La cellulose ou autre matière cragnique, finement divi- sée comme le bois, la pâte de bois, eto, est   mélangée   à la tem- pérature ordinaire avec de   l'acide   sulfurique concentréen   excès.   



   On laisse alors cette masse une demi-heure environ en repos et ensuite on enlève l'excès d'acide sulfurique et on mé-      lange la masse avec du bisulfate de posasse   dôme,   les proportions de 1 à 3 jusque 1 à 5, calculées sur les matières normalement 

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 sèohes. Cette opération doit se faire dans une cuve à pression, dont l'intérieur est plombé. Après avoir mélangé le bisulfate de potasse on commence à ohauffer doucement la masse. Le   chauf-   fage de la cuve ouverte doit se prolonger jusqu'à ce que la ma- jeure partie de l'eau contenue dans la masse de réaction soit évaporée ce qui provoque, en. même temps la destruction des ma- tières organiques.

   On ferme ensuite la ouve et on chauffe sous une pression de 3 à 5 atmosphères pour atteindre une températu- re finale de 2000- environ. La suite des opérations, notamment le lavage, la neutralisation et l'emballage du charbon ainsi produit, s'opère exactement comme dans l'exemple décrit en pre- mier lieu. 



   Dans l'un comme dans l'autre cas,   c'est-à-dire   que l'on procède par traitement au moyen de ohlorure de zinc, et d'acide chlorhydrique ou au moyen d'acide sulfurique, on obtient un charbon colloïdal soluble c'est-à-dire à l'état de solution col- loïdale possédant de grandes capacités de clarification et une bonne capacité de décoloration, qui se trouve à l'état de "sol" et qui, par le séchage, passerait presque complètement à l'état de gel, état dans lequel il ne serait plus réversible et per- drait son efficacité. 



   La régénération des charbons actifs, obtenus suivant les deux procédés indiqués, ou des charbons d'autres provenan- ces, peut être effeotuée d'une façon analogue au procédé de pro-   duction.   



   On remarquera que, dans le procédé décrit en premier lieu, il est fait usage de chlorure de zinc. Le chlorure de zinc ainsi qu'un mélange de chlorure de zino et de chlorure de   calcium   ont déjà été préconisés pour la fabrication de char- bons actifs; dans toutes ces fabrications toutefois, telles que réalisées antérieurement, on n'avait attaché   jusqu'ici   au- cune importance à l'obtention d'un produit à l'état de solution colloïdale et le travail était conduit, au contraire, de façon 

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 àforcer un charbon divisé ausni grossirement que possible. Les charbons actifs, ainsi obtenus suivant les procédésantérieure- ment connus, ont toujours été mis dans le commerce ause forme d'u- ne poudre ayant de 10 à 20% d'eau.

   Rarement leur emploi a été préconisé sous forme de pâte et, dans ce cas,il s'agissait d'u-   . ne   simple addition   d'eau   au charbon en poudre pour en permettre l'emploi dans certaines industries spéciales. Mais, même sous forme de pâte, ces charbons actifs ne possédaient guère de   gran-   des propriétés colloïdales, pas plus d'ailleurs que la poure normalement sèche. En fait ils différaient essentiellement du charbon actif employé conformément à la.   présente   inbvention, char- bon qui, comme déjà dit, est   comparable   à un "hydrosol" et non pas à un "gel" comme c'était le cas pour les charbons précédem- ment obtenus.

Claims (1)

  1. RESUME : @ L'invention a pour objet : 1) Un procédé pour la clarification et la décoloration de solutions de différents corps chargés d'impuretés colloïdales, caractérisé par l'application d'un charbon actif colloïdal solu- ble,à l'état de "sol", présentant une finesse extrême de divi- sion, laissé dans son état humide d'origine, et utilisé sous forme de pâte d'une teneur en eau d'environ 80 à 90 %.
    2) En vue de la réalisation du procédé mentionné sous 1, un charbon actif à l'état de "sol" et formé en pâte d'une teneur en eau de 80 à 90 %.
    3) Le procédé de préparation d'un charbon actif, à l'état de "sol" du genre mentionné sous 2, caractérisé en ce que les matières organiques, servant de matières premières .ou--,- la pré- paration du charbon, sont d'abord finement pulvérisées et sont ensuite dissoutes aussi complètement que possible et hydrolysées @ de préférence sous pression, après quoi la masse deléaction est traitée par chauffage, en ouve fermée, sous une pression de <Desc/Clms Page number 9> 3 à 5 atmosphères et à température relativement basse (200-300±) pour produire l'évaporation jusqu':1 consistance épaisse et la destruction des substances carbonées.
    4) Une forme d'exécution du procédé mentionné sous 3 oaraoté- risée en ce que lesmatières organiques sont chauffées dans une solution concentrée de chlorure de zinc et hydrolysées par l'a- cide chlorhydrique, soumises ensuite à une pression pouvant s'é- lever jusqu'à5 atmosphères et carbonisées jusqu'à obtention d'u- ne dissolution complète ou presque complète, après évaporation de l'eau, et chauffage à températured'environ 300 .
    5) Dans le procédé mentionné sous 4) l'emploi du dflorure de zino en quantité telle que la masse de réaction évaporée res- te encore liquide ou molle à une température au-dessus de 260 6) Dans le procédé mentionné sous 4), la neutralisation du charbon actif lavé, au moyen de produits alcalins ne provoquant pas le floconnement du charbon colloïdale par exemple au moyen de soude caustique, d'ammoniaque, de oarbonate de soude, etc....
    7) Une forme d'exécution du procédé mentionné sous 3), carao.. térisée par le traitement des matières organiques ou matières pre- mières et leur hydrolyse par de l'aoide sulfurique concentré en excès de manière à obtenir la dissolution complète ou presque complète de ces matières organiques.
    8) Dans le procédé mentionné sous 7),ladditon à la masse de réaction, avant ou après traitement par l'acide sulfurique en excès, d'un sulfate ou d'un bisulfate, soluble dans l'acide sul- furique, ayant un point de fusion d'environ 200 , restant sans influence direote sur la réaction, mais agissant comme moyen pour maintenir le charbon à l'état fluide tout en le divisant et en l'empêchant de s'agglomérer.
    9) Une forme d'exécution du procédé mentionné sous 7), oa- ractérisée par un chauffage graduel de la masse., après addition du sulfate ou du bisulfate, ce chauffage étant prolongé jusqu'à évaportaion de la majeur partie de l'ea/u conteue dans la masse <Desc/Clms Page number 10> de réaction, après quoi le chauffage est poursuivi sous pression de 3 à 5 atmosphères, en cuve fermée jusqu'à une température d'environ 250 .
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