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1tpROOE))E POUR LA D&8ào>IFICA#ION DES EAUX: OU MUTEES LIQUIDES ACIDES ET SUBSTANCES TOUR LA MISE EN OEUVRE DE CELUI-CI".
I1 est bien connu de traiter les eaux Impures et plus spécialement les eaux dures par le moyen du procédé d'échange de bases ou cations qui permet de ohanger lea aela générateurs
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de dureté en, par exemple, sels de sodium solubles oorrespondents,
En perfectionnant ce procédé on a été ensuite amené non plus seulement à échanger entre elles des bases ou cations métalli- que., maie bien à réaliser Inchangé de l'hydrogène lui-mime aven les bases métalliques en solution Pour cela, on a traité les eaux on autres liquides chargea de sels, par des substances appropriées dites d'échange d'hydrogène.
Après un tel traitement, le liquide traité a perdu lea bases ou oationa métalliques qu'il renfermait, mais il a conservé lea anions des sels originaux. Il présente donc une réaotion aoide.
Tant que les sels originaux de l'eau on autre liquide ne aont que des oarbonatea solubles, 1'acide oarbonique restant après traitement est facile à faire disparattre. Mais en général on rencontre aussi dans l'eau brute, ou autre liquide à traiter, des sels d'acides minéraux forte et oea acides, subsistant seuls après traitement, rendent souvent le liquide traité inutilisable on difficile à employer.
Suivant l'invention cet inoonvénient est évité en traitant l'eau ou autre de façon à la débarrasser des acides libre. qu'elle renferme, de telle aorte qu'on obtienne finalement une eau qui ne laisse qu'un résidu d'évaporation négligeable et ne se différencie ainsi presque pas de l'eau distillée,
Il a été découvert que toute une closes de substances présentent la propriété d'éliminer de l'eau lea acides ou aniona en les retenant sous forme de composée du genre des sels ou par un phénomène d'adaorption, tout en pouvant ensuite le* libérer à nouveau par traitement au moyen de liqueurs alcalines, la aubetanoe originaire étant ainsi régénérée et utilisable à nouveau pour retenir les acides,
Ces substances sont des colorante à
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.caractère basique et qui aoit par aux-mêmes, soit soue forme de leurs sels, sont insolubles dans l'eau, dans lea acides diluée et dans les alcalis dilués. Comme colorante du genre en question on peut oiter le noir d'aniline (eméraldine) sous toutes aea formes diverses* dea produite d'oxydation similaires d'autres amines on de mélangea d'amines. le bleu lumière soluble dans l'alcool, le bleu à l'alcool, l'induline soluble dans l'aloool, la nigrosine soluble dans l'alcool, le jaune beurre.
Tous ces ooloranta présentent un oaractère basique; ils aont insolubles ou presque insolubles dans l'eau, dans les aloalis diluée et dans les soldes diluée; ils peuvent retenir les anions à la fa- çon exposée plus haut et les restituer ensuite sous forme de sels dans les alocalis ou solutions alcalines. Lorsque les colo rants en question renferment eux-mêmes des impuretés préjudioia- blea, on lea soumet au préalable à un raffinage; par exemple le noir d'aniline sera traité à l'acide acétique, acide acétique glaoial ou alcool.
Pour traiter de l'eau acide ou des solutions aqueuses aoides, on leur fait traverser un lit filtrant constitué par les substances colorantes appropriées. lorsque leur capacité d'abaorption d'anions touche à as fin, c'est-à-dire lorsque le filtrat présente une plus ou moina forte proportion daoidea libres, on arrête le traitement et on lave les substances scti- yen avec une lessive diluée d'alcalis cautiques, soude, bioar- bonate, ammoniaque ou bien une solution de sels présentant des réaotiona analogues, en opérant de préférence avec un léger excès;
pute on rince et l'on peut reprendre le traitement de l'eau acide avec la matière Binai régénérée,
On peut auss mettre en suspension les colorante de traitement dans le liquide à traiter puis les en séparer par filtra-
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tion on décantation, lea régénérer par des lessives alcalines et reoommenoer à nouveau aveo une nouvelle quantité de liquide à traiter.
Ainsi, par exemple, on peut préparer un lit filtrant avec 100 g. de noir d'aniline (préparé d'après Willsatâdter, c'est-à dire à froid en présence de catalyseurs), on y fait passer de l'eau renfermant de lucide sulfurique à une teneur égale à 0,0077 de la solution sulfurique normale.
Le lit filtrant peut traiter 17 litrea de cette solution avant que le filtrat ne présente des traces d'acide sulfurique,
La matière filtrante a ainsi absorbé environ 6,4 g, de SO4H2 soit à peu. près 50 % de la quantité théoriquement néoea- eaire pour la formation d'un sel Si d'ailleurs on continuait à faire passer l'eau acidulée sur le lit filtrant jusqu'à ce que le filtrat présente une tenenr en acide égale à oelle du liquide original, oest-à-dire jusqu'à épuisement complet de la matière colorante, on constaterait que le noir d'aniline a encore absorbé une quantité importante d'acide sulfurique.
Si au lieu d'acide sulfurique l'eau renferme de l'acide ohlorhydroque on constate à concentration égale une oapaoité d'absorption un peu moindre. Dana lea conditions sus-énonoées, l'efficacité du lit filtrant n'eet plue que 60% de celle indiquée.
Aussitôt que le filtrat présente des traces d'acide, on régénère la substance active à l'aide d'une solution diluée de soude caustique en quantité telle que la teneur totale en soude excède de 20 % environ ce qui est nécessaire pour neutraliser la quantité d'acide retenue. Après rinçage, le filtre présente à nouveau la même capacité d'absorption via à via de l'acide sulfurique (on chlorhdrique respectivement) qu'avant régénéra-
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tion. En fait, il suffit d'un excès d'aloali régénérateur extrèmement réduit par rapport à la quantité théorique: la $ ou même moins. L'excès convenable dépend surtout de la nature de l'agent régénérateur.
L'avantage de limiter cet excès au minimum eat que le rinçage de la matière active est alors bien plus rapide. les matières actives peuvent être employées soit seules, soit en combinaison avec des corps de support appropriés. Par exemple l'on peut utiliser des fibres, et spécialement des fibres de nature alcaline,comme la laine, préalablement colorées à l'aide des substances colorantes sus-mentionnés L'activité de la substance active se trouve ainsi élevée en raison de sa plus grande dispersion. Au lieu de fibres alcalines on peut aussi employer comme supporta des corps inertes par eux-mêmes qui permettent également une grande division et facilitent la filtration. On peut oiter par exemple le charbon de bois, les charbons actifs, la cellulose, les masses oéramiques, la pierre pouce et matières analogues.
Bien entendu ces corps de support doivent également être insensibles à l'action de l'eau pure ou à celle des alcalis dilués ou des acides dilués. l'application des colorants actifs sur les corps de support peut se faire par dépSt direct lors de la formation même des colorants.
Mais comme ces derniers sont le plus souvent solubles dans les solvants organiques, on peut aussi procéder par imprégnation; le oolorant est dissous, par exemple dans de l'aloool, et la masse poreuse du support est imprégnée de la solution obtenue; après évaporation il reste une couche très active du colorant sur toute la surface du support. il est bien entendu avantageux que celui-ci soit poreux, mais cela n'est pas indispensable car l'on peut parfaitement obtenir une couche satiafai-
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sante sur un corps non poreux.
Il peut arriver que les odorants actifs soient obtenus sous forme de poudres très fines qui par elles-mêmes ne se prêtent pas du tout on ne se prêtent que très mal à la constitu- tion de lits filtrants. Si l'on utilise des corps de support, cette difficulté disparaît. Mais si l'on veut éviter l'emploi de supporta, il convient d'agglomérer ces poudres par pression en morceaux de formes et dimensions appropriées, éventuellement en utilisant des liante convenables pour que les agglomérés présentent une résistance mécanique suffisante.
L'on peut d'ail- leurs dans ce cas ajouter à la matière active des substances inertes ou elles-mêmes aotivea, Les liants ajoutés à la matière aotive doivent ou bien s'éliminer par rinçage ou bien présenter des propriétés telles que leur présence ne soit pas préjudiciable aux phénomènes mis en jeu, en particulier qu'ils soient insolubleu dans l'eau et ne communiquent à celle-ci aucune propriété indésirable. L'expérience montre qu'on peut utiliser dans ce but des matières albumineuses à l'état dissous, qu'on insolubilise après agglomération soit par la chaleur, soit par des agent@ chimiques. La matière active doit être retenue dans le liant pendant la coagulation.
Quand la matière active est du noir d'aniline, le produit composite est alors à proprement parler une laque au noir d'aniline.
Mais l'on améliore considérablement la formation de grains appropriés à la constitution de lite filtrants en préparant la substance active sous forme d'un de ses sels, par exemple du chlorhydrate, de la façon suivante: .
Le chlorhydrate ou autre sel est obtenu en solution diluée et il est séparé du liquide par filtration sous pression ou dépression, Les gâteaux ainsi obtenus sont séchés. on obtient des
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députe très dure, se brisant en morceaux plus ou moins gros qui, au contact de l'eau, montrent en général une tendance à se diviser encore davantage. L'on peut d'ailleurs aussi les briser mé- caniquement en graina de grosseur voulue.
Geas morosaux ou grains ne subilssent plus de changement notable quand on décompose ensuite la chlorhydrate ou antre sel pour obtenir la basa correspondants, puis lors des transformations successives de la base en sel,puis lors de la régénération au moyen de lessives alcalines, On peut donc parfaitement les utiliser comme corps filtrants, sans aucun liant, en raison de la grande dureté mécanique et de la forte porosité qu'ils présentent.
Maie la résistance mécanique de ces morceaux ou grains, bien que déjà suffisante pour la pratique, peut encore être améliorée par l'emploi de liante organiques ou inorganiques. Par exemple on peut imprégner la matière aotive par une solution de nitrooellulose ou autre ester cellulosique, soit avant, soit après le broyage en grains; on laisse ensuite évaporer le solvant. On peut encore mélanger la matière active à une solution de xanthogénate de collulse, puis précipiter cette dernière par des acides. L'imprégnation peut se faire par de la silice colloïdale qu'on coagu- le ensuite. Les solutions albumineuses peuvent également s'utiliser comme on l'a précédemment exposé. cet emploi de liants n'est pas indispensable, mais peut être avantageux dans certaines cir- constances.
Pour fixer les idées, on citera un exemple de préparation de substances aotivea en graine. L'on prend 150 g, d'aniline diluée dans 4 1. de liquide et on les transforme en chlorhydrate d'eméraidine par addition d'acide ohlorhydrique, de chlorate de soude et d'un agent oxydant qui peut être organique ou inorganique (on peut citer comme exemples les composés de vanadium ou de fer on
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les aminophénols), la réaotion étant conduite à froid, par exemple entre 0 et 20 C. Le processus d'oxydation est relativement lent et dure environ un jour et demi à deux jours. Le chlorhydrate d'eméraldine obtenu est séparé au filtre-presse, lavé et séché.
Le lavage n'a pas besoin d'être poussé jusqu'à élimination totale des matières solubles, car l'on peut obtenir des graine satisfaigants même gens lavage, les substances solubles s'éliminent ennuite aisément par rinçage des graine; oependant d'après les sagaie il semble que le lavage préalable soit avantageux pour la dureté du produit final. Le séchage peut se faire à température ordinaire ou à chaud, par exemple à 100 C il semble toutefois qu'un séoha- ge lent soit favorable pour les propriétés physiques du produit.
Le produit obtenu peut parfaitement être utilisé comme lit filtrant après broyage en graina. On peut employer par exemple des graina traversant un tamia de 81 mailles au centimètre carré, mais restant sur un tamia de 400 mailles. Ces graine se gonflent notablement dans l'eau. Ainsi 200 à 250 g, de grains sans donnent dans l'eau après gonflement un volume de 1000 centimètres cubes.
Si l'on procède comme expliqué ci-desus et avec la même dilution pour préparer à partir de la o-toluidine le colorant méthylé correspondant, on obtient un produit extrêmement avantageux et très résistant qui, une fois mis en graina, se prête particulièrement bien à l'utilisation envisagée.
Si l'on au$mente notablement la concentration indiquée plus haut pour l'obtention du chlorhydrate d'eméraldine, par exemple Si on la triple, on obtient un produit bien moins résistant qui se brise aisément et avec lequel il est indiqué d'employer un liant.
Si au contraire l'on augmente la dilution au-delà, de la proportion indiquée dans l'exemple précédent, on obtient des gâteaux encore plus dura présentant une résistance mécanique encore plus
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grande. Ainsi. avec des dilutions trois fois plus fortes, le gâteau de chlorhydrate d'eméraldine est de une foia et demi à deux foie plus dense que celui obtenu suivant l'exemple.
L'ef- ficacité du produite c'est-à-dire sa capsoité d'absorption pour les acides. rapportée à l'unité de volume, s'élève ainsi de façon corrsspondante
Si au lieu de l'aniline on emploie de la métaphénylènediami- ne, on obtient encore un produit remarquablement résistant au point de vue mécanique et supportant particulièrement bien les réaotions successives entre bases et acides.
Tout ce qui précède reate vrai ouest pour les autres cole- rante basique.. par exemple si l'on substitue à l'aniline la chloraniline, lanaphtylamine ou lea polyamines telle que la m-phénylènediamina ou les autres homologues ou dérivée de subs- titution comme, par exemple, les composée renfermant des groupes hydroxyl ou amino, tela que lea aminophénols lesquels peuvent aussi servir de catalyseurs comme on l'a exposé plus haut.
Il est également possible de se servir d'autres catalyseurs ou d'autres acides que ceux indiqués dans l'exemple,
Quand on a bien agité la solution de réaotion, à l'aide d'un agitateur par exemple, Il est en général avantageux de la laisser au repos:
il as forme alors une masse gélatineuse dans tout le liquidât. Il eat également avantageux d'effectuer la réaction à basse température, par exemple entre 0 et 30 C
Il est en outre avantageux d'ajouter à la solution servant à l'obtention du colorant actif des colloïdes protecteurs tels que de l'albumine sous sa forme soluble. de la colle ou autres corps solubles obtenue par décomposition des substances renfermant de la kératine, ou encore des substances présentant des propriétés @ analogue, telles que les acides sulfoniques (huile de rouge turc)
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et substances analogues utilisées dans l'industrie textile.
L'emploi de ces colloïdes favorise la préoipitation du colorant à un état de dispersion très poussé, ce qui augmente le caractère colloïdal du dépôt*
Enfin il a été remarqué que lorsqu'on opère en solutions très diluées et même déjà à la dilution indiquée dans l'exemple - on peut obtenir des produits appropriés pour la constitution de lits filtrante en transformant direotement en base le ohlorhydrate (ou autre sel) dans la solution même qui le renferme, puis en le séparant alors seulement au filtre-presse et en le séchant, on peut aussi transformer le chlorhydrate en base, après la séparation au filtres-presse et éventuellement après lavage.
Cette transformation du ohlorhydrate ou autre sel peut se faire de suite après la filtration et le rinçage ou au contraire l'on peut disperser à nouveau le sel dans l'eau puis le transformer en base par addition de substances alcalines. Toutefois les produite obtenue de cette fa- çon sont en général de qualité inférieure au point de vue de leur résistance mécanique et il oonvient de les renforcer par un liant oomme sus-expliqué
Il est à signaler qu'on peut obtenir en solutions alcalines une eméraldine qui se distingue de celle décrite plus haut. Cette eméraldine s'obtient sous forme de base libre. Les explications ci-dessus valent aussi pour ce produit obtenu par condensation oxydante.
Comme on l'a déjà signalé, on utilise dans la réaotion de préparation, des catalyseurs de divers genres, Cette réaotion, qui est une condensation avec oxydation, peut se faire soit en milieu acide, comme dans l'exemple sus-indiqué, soit en milieu alcalin, comme on l'a d'ailleurs mentionné. Dans le premier cas en particulier, on remarque que la quantité d'acide n'est pas sans
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importance pour l'obtention d'un sel fortement dispersé et se rapprochant donc autant que possible de l'état colloïdal. Bien au contraire pour chaque catalyseur 11 existe une quantité d'acide optimum et celle-ci dépend de la nature de l'acide employé, acide chlorhydrique ou acide sulfurique. par exemple.
Ainsi, par exemple, il faut des quantités d'acide diffé- rentea suivant que l'on utilise comme catalyseur l'acide vanadique ou le chlorure de fer. Dans le cas du chlorure de fer la quantité d'acide peut être plus importante. Dans tous les cas l'on doit choisir la quantité d'acide qui, comme on l'a expli- qué, donne un produit se prenant en gelée, car ce degré de dis- pereion est très important pour la dureté du produit sec, sans que pour cela la durée de la réaction ne se trouve augmentée outre mesure.
Bien entendu, le domaine d'application des substances suivant l'invention n'est pas limité au traitement de l'eau rendue acide par échange d'hydrogène, mais il englobe également le cas des solutions aqueuses da sels qui, par suite d'un échange d'hydrogène, présentent une réaction acide, ou encore le cas de solutins acides par elles-même, en l'absence de tout traitement préalable. Par exemple le procédé peut être appliqué pour obtenir à partir de l'eau de mer une eau débarrassée de sole ou faiblement saline ; cela exige en général plusieurs trai- tements successifs d'échange d'hydrogène puis de désacification par les substances suivant l'invention.
Comme il va de soi et ainsi qu'il résulte de la description qui précède* l'invention englobe non seulement le procédé de désenidifcatin de l'eau par les colorants actifs du genre en question, mais encore, et ce à titre de produite industriels nouveaux, les colorants actifs destinés à la mise en oeuvre du
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procédé, ainsi que les grains constituée à partir de tels dolo-
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rants et les lits filtrants dés80idifioateuxa comprenant de tels colorants sous une forme ou sous une antre.
Résumé é
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---..¯-.-.---=-=----..Procédé de désecidification dea eaux ou autres liquides acides consist ant à mettre ceux-ci en contact, par exemple par filtration, avec des colorants basique* qui soit par eux-mêmes, soit par leurs sels, sont insolubles dans l'eau. dans les acides dilués et dans les alcalis dilués, tels que le noir d'aniline (eméraldine) et les produite de condensation analogues, ces substances étant ensuite régénérées par une lessive alcaline, lesdites substances pouvant notamment être préparées à partir de leurs sels sous forme de dépôts très dura, par le moyen de filtres à pression ou dépression, de façon à pouvoir être ensuite broyées en grains de dimensions appropriées, avec ou sans substance auxiliaire formant liant.
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