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Publication number: BE438085A
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Description


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    Il   Perfectionnements à l'adoucissement de l'eau   Il   
La présente invention concerne des perfectionnements relatifs à l'adoucissement de l'eau et à la floculation de matières solides en suspension dans des liquides aqueux et elle comprend la floculation de matières solides en sus- pension lors de l'adoucissement de l'eau et de la clarifioa- tion de rivières et de certains résidus industriels. 



   Dans l'adoucissement de l'eau, l'addition de lait de chaux et/ou de cendres de soude à de l'eau dure froide pour précipiter les sels dissous à l'état de oarbonates présente certains inconvénients . Ainsi, il faut ajouter un excès par rapport à la quantité théorique de réactif ou de réac- tifs tels que de la chaux et/ou de la cendre de soude en   vue de réduire la dureté à une faible valeur ; enl'absence   de chaleur, la réaction ne s'effectue pas d'habitude com- plètement; un excès de réactifs donne une eau adoucie ayant un degré élevé d'alcalinité; les précipités sont, dans la   plupart des oas , difficiles à enlever par filtration ; y   a une tendance à une précipitation ultérieure, en particulier 

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 avec de l'eau contenant des quantités appréciables de sels de magnésium. 



   Un des buts de la présente invention est de fournir un réactif qui, employé conjointement avec de la chaux et/ou de la cendre de soude pour l'adoucissement de l'eau, réduit au minimum les inconvénients mentionnés ci-dessus. 



   Suivant la présente invention, le procédé pour la pré- paration d'un réactif   qui,employé   avec de la chaux et/ou de la cendre de soude, facilite la floculation de matières so- lides en suspension dans un liquide aqueux, comprend les caractéristiques consistant à faire réagir du sulfate d'alu- ate minium (ou un mélange d'aluminium de sodium ou de potassium et de sulfate de sodium ou de potassium) et de la soude caustique ou de la potasse caustique, et à ajouter de l'ami- don au mélange de réaction à la température ordinaire ou au- dessus de celle-ci, mais sans dépasser environ 140 C.

   Cette température est obtenue par la réaction du sulfate d'alu- minium avec la soude caustique ou la potasse caustique, la réaction étant effectuée seulement avec le chauffage exté- rieur qui est nécessaire pour amorcer la réaction ou par le chauffage direct de l'aluminate alcalin et de l'alcali caustique. 



   Lorsque l'amidon est ajouté au mélange de réaction à la température ordinaire ou aux environs de celle-ci, la pà- te formée fait prise, lorsqu'on la laisse reposer,en une masse comparativement dure qui peut être brisée et   pulvéri-   
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 j vta+na1x> sée, A des températures comprises entre la température -âtt- et environ 110 C, la pâte formée est immédiatement transformée en une masse dure qui peut être réduite en pou- dre ou bien si la pâte est agitée de façon continue pendant l'addition d'amidon, il se forme un produit pulvérulent,sans la masse dure intermédiaire, et par conséquent aucun concas- sage subséquent du produit n'est nécessaire. 



   La prise de la pâte peut exiger jusqu'à deux ou trois 

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 heures à 60 40 C, et apprdximativement 10 minutes à 6000. 



   Le sulfate d'aluminium peut contenir de l'eau de cris- tallisation . Lorsque le sel anhydre est employé, il faut ajouter une proportion d'eau. 



   Le réactif fabriqua conformément à la présente inven- tion peut être ajouté à l'eau à adoucir en même temps que les produits chimiques usuels d'adoucissement et alors il   contribue   à radoucissement de l'eau jusqu'à une va leur fai- ble de la dureté, par exemple jusqu'à un ou deux degrés,en approximativement une heure à partir du moment de l'intro- duction du réactif dans l'eau. Le précipité se forme immé- d iatement et prend une forme   floconneuse   et fait prise rapi- dement en laissant une eau   douce,   claire, ayant   unaible   degré d'alcalinité. 



   Lorsque le réactif est ajouté conformément à la présen- te invention, de préférence sous la forme d'une solution diluée ou d'une suspension, à des suspensions aqueuses,en- tre autres de boue de charbon, d'argiles telles que la bentonite, d'argile siliceuse   réfractaire   dite ganister, de kaolin, de poussière de carneaux, de végétations, de   pte   -de-papier, etc., une floculation excellente est obtenue lors de l'addition d'environ 0,25 livre à 1,0 livre du réaotif pour 1000 gallons de la suspension à traiter. La quantité à ajouter dépend des   conditions .  En vue d'obtenir les ,meilleurs résultats, il est important que les suspensions soient rendues alcalines, par exemple au moyen de chaux, avant l'addition du réactif.

   La quantité d'alcali qui doit être ajoutée à une suspension avant la floculation confork moment à la présente invention est d'environ 0,5 à 4 livres par 1000 gallons. La concentration des suspensions pour la floculation est supposée être d'un ordre tel que les parti- cules floculées présentent des conditions raisonnables de chute libre. Ainsi une sus,pension de boue de charbon doit contenir des matières solides de l'ordre de 5 à 10   %,   de 

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 l'argile par exemple 5 % de matière solide et des suspen- sions de végétations et de pâte approximativement de   0,10%   à 0,50 %. 



   Les exemples particuliers qui suivent montrent la ma- nière de produire le réactif supplémentaire conformément à la présente invention. 



   EXEMPLE 1. 



   40 gr. de sulfate d'aluminium (par exemple la substan- ce ayant la formule Al2(SO4)3.12H2O et contenant de 17 à 18 % d'alumine) sont mélangés à 40 gr. de soude caustique (qualité commerciale) dans une capsule. Le mélange est chauf- fé pendant environ 1 minute ou jusqu'à ce qu'on entende un faible son de grésillement, le chauffage étant alors in- terrompu et le contenu agité. La réaction s'effectue vio- lemment avec mise en liberté d'une chaleur considérable (une température de 140 C étant atteinte) jusqu'à ce qu'il se forme un produit brunâtre, épais, qui est uniforme et exempt de grumeaux . Ce produit est de préférence refroidi jusqu'à environ 30-60 C, et 18 gr. d'amidon de pommes de terre sous forme sèche sont ajoutés et mélangés intimement à la pâte.

   Le mélange qui est alors sous une forme épaisse mais fluide, est versé dans une cuve peu profonde et on le laisse faire prise. Après environ 10 minutes à la tempéra- ture la plus élevée, le produit forme un gâteau dur et blanc qui peut être concassé et pulvérisé. Si l'on refroidit jus- qu'à la température   ordinaire,c'est-à-dire   10-15 C, la réac- tion suit le même cours, mais le produit fait prise plus lentement et exige de 10 à 20 heures paur devenir dur. 



   EXEMPLE II. 



   40 gr. de sulfate d'aluminium et 40 gr. de soude caus- tique sont mis en réaction ensemble comme dans l'exemple 1 et le produit est alors refroidi à environ 40*C ou plus bas. 28   ce.d'eau   sont ajoutés et le mélange est agité,et ensuite 12 gr. d'amidon de pommes de terre sont ajoutés et bien incorporés par agitation. Le mélange est chauffé pour 

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 évaporer une partie de l'eau et est agité de façon conti- nuelle jusqu'à ce que l'épaississement commence, ce qui a lieu lorsque le mélange atteint une température d'environ 80 à 90 C; le chauffage est alors interrompu mais l'agita- tion est continuée. Lorsqu'il est froid, le produit est sous une forme granulaire et à peu près sèche et peut, si on le désire, être broyée jusqu'à une forme encore plus fine. 



   EXEMPLE III 
40 gr. de sulfate d'aluminium et 40 gr. de soude caus- tique sont mis en réaction comme dans   l'exemple I   et 25 gr. d'amidon sont rapidement incorporés par agitation dans la pâte chaude à une température d'environ 105 C, avec agi-. tation constante. Le produit se change très rapidement en une poudre assez fine qui peut être moulue encore plus fine- ment dans un moulin approprié. 



   EXEMPLE IV 
11 gr. d'aluminate de sodium , 26,5 gr. de sulfate de sodium , 24,5 gr, de soude caustique et 25 cc. d'eau sont mélangés ensemble jusqu'à ce que la solution soit complète, de la chaleur étant apportée si c'est nécessaire. 18 gr. d'amidon sont alors ajoutés et l'ensemble est agité jus- qu'à ce que le mélange s'épaississe , puis on le laisse re- poser pour former un produit qui peut être facilement dis- sous dans l'eau. L'aluminate de sodium employé peut être obtenu par les méthodes usuelles de fusion de bauxites   d'alu-   minium et de soude caustique. Avec 17 gr. de soude causti- que, le produit fait prise en une masse de dureté modérée. 



   Les proportions relatives des différents ingrédients peuvent être modifiées. Toutefois la quantité de soude caustique ou de potasse caustique doit de préférence dépas- ser 62 % du poids du sulfate d'aluminium Al2(SO4)3.12H2O (ou 4,5 % du mélange d'aluminate alcalin anhydre et de sul- fate alcalin anhydre). Une augmentation de la quantité d'al- 

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 cali caustique au-dessus de cette limite a pour résultat une augmentation du caractère mou de la texture du produit et de sa capacité   à   se dissoudre dans l'eau sans formation de grumeaux ou morceaux pour donner une solution concentrée qui s'écoule facilement; un semblable produit peut contenir par exemple 125 % du poids de   A12(S04)3.12H20   ou 64 % du poids de l'aluminate d'alcali anhydre et du sulfate d'al- cali anhydre.

   Lorsque l'alcali caustique est employé en quantités situées en+dessous de la limite, le produit tend à former une pâte gommeuse aveo l'eau, pâte qui ne s'écoule pas très facilement de sorte qu'une dilution considérable au moyen d'eau est nécessaire. De même avec de petites quan- tités d'alcali caustique le mieux est de refroidir les sels 
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 / 0'rat L ayant réagi à peu près jusqu'à la température du looalTavant l'addition de   l'amidon  en vue d'éviter la formation de grumeaux et une gélification excessive.

   De plus grandes quantités d'alcali caustique évitent la nécessité de re- froidir dans une semblable mesure en vue d'éliminer la difficulté d'une gélification excessive. 
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 e.O/}'rLj1/I.tM/h e-nr e Les amidons qui peuvent être employés -sen-t les amidons de pommes de terre, de manioc, de mats ou de   fromm t.   



   La proportion d'amidon règle la dureté du produit avant le broyage et également la puissance de floculation du pro- duit. Dans l'exemple 1, avec 30 % d'amidon (c'est-à-dire en poids, basés sur le poids combiné de la soude caustique et du sulfate d'aluminium ou 60 % basés sur l'aluminate alca- lin et .le sulfate alcalin dans l'exemple IV) le produit après la prise est dur et se broie en une poudre sèche. Avec 22,5   %   d'amidon dans l'exemple I (ou   42 %   d'amidon dans l'exemple IV), le produit n'est pas aussi dur mais se broie en un produit satisfaisant.

   Avec 15 % d'amidon dans l'exem- ple I (ou   28 %   d'amidon dans l'exemple IV) le produit ne fait pas prise mais constitue une pâte humide et pourrait être employé dans cet état; le réactif additionnel formé de la manière indiquée ci-dessus, soit sous la forme   sèche,,,   

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 soit sous la forme d'une pâte, se dissout dans l'eau chau- de ou froide pour former un gel fluide presque clair qui a les propriétés   d'accélérer   les réactions d'adoucissement et de flocul les préoipités résultants. Les produits ayant la plus grande quantité d'amidon donnent une meilleu- re floculation et des vitesses plus grandes de dépôt des précipités. 



   On a trouvé qu'on peut obtenir un produit plus sec et un produit plus facile à broyer en ajoutant approximati- vement de 1% à 10 % de savon mou, par exemple de savon de potassium et d'huile de ricin ou d'huile de lin, ou bien approximativement 0,5 % à 5 % d'un savon dur, par exemple du savon de sodium et d'acide oléique ou palmitique, ou du phosphate bi- ou   trialcalin   dans la mesure d'environ 1 à approximativement 5   %   en poids du produit de réaction. Le savon ou toute autre addition est de préférence ajouté immédiatement après que la réaetion entre le sulfate   d'alu-   minium et la soude caustique est achevée et avant l'addition d'amidon.

   De cette manière   uroduit   contenant 22,5 % d'ami- don qui normalement a une tendance à être mou mais se broie en un produit satisfaisant, fait prise en une poudre par- faitement sèche lors de l'addition de 5 gr. de savon d'huile de ricin dans les exemples I, II, III et IV. D'une manière analogue, un savon dur ajouté dans la mesure de 1 à 5 % par exemple donne des produits analogues. L'addition de 1 à 5 % approximativement de phosphate bi- ou trisodique donne des produits analogues. 



   Le réactif supplémentaire suivant la présente invention a une grande valeur pour l'adoucissement de l'eau dans un procédé à chaud et à froid et pour la floculation de suspen- sions et la clarification d'eaux résiduaires, et la présente invention renferme un procédé réalisant cette floculation,, qui comprend l'addition de chaux et/ou de cendre de soude a une proportion d'un réactif préparé comme on l'a décrit   ci-dessus.   

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   La quantité de réactif ajoutée peut être de l'ordre de 0,1 à 0,4 livres par 1000 gallons d'eau et peut s'élever à   2%-8%   du poids de l'hydrogyde de calcium au du poids combiné de l'hydroxyde de calcium et de la cendre de soude employée 
Le tableau ci-dessous indique les résultats obtenus par l'emploi du produit de l'invention conjointement avec de la cendre de soude et de l'hydroxyde de calcium, pour 
4 échantillons différents d'eau dure :

   Echantillon Dureté en Réactifs ajoutés en livres/1000 gallons d'eau parties/100.000 
Tempo- Perma- Cendre Hydroxyde Produit de Dureté raire nente de de l'invention résiduelle soude calcium 
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<tb> A <SEP> 4,6 <SEP> 9,4 <SEP> 1,8 <SEP> 1,2 <SEP> 0,2 <SEP> 2,0 <SEP> parties/100.000
<tb> 
<tb> B <SEP> 27,0 <SEP> Néant <SEP> - <SEP> 4,4 <SEP> 0,2 <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> C <SEP> 19,0 <SEP> 14,0 <SEP> 1,4 <SEP> 2,5 <SEP> 0,3 <SEP> 1,5 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
<tb> D <SEP> 9,5 <SEP> 6,0 <SEP> 1,0 <SEP> 1,3 <SEP> 0,15 <SEP> 2,0 <SEP> " <SEP> "
<tb> 
 
On comprendra que l'on peut réaliser le procédé de floculation et d'adoucissement suivant la présente invenk tion en employant un mélange formé d'avance, oonsistant en chaux et en le réactif décrit ci-dessus. 



    REVENDICATI ONS.    



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1. Un procédé pour la préparation d'un réactif qui, employé conjointement avec de la chaux et/ou de la cendre de soude, facilite l'adoucissement de l'eau et la flocula- tion de matières solides en suspension dans des liquides aqueux, procédé qui comprend les caractéristiques consis- tant à faire réagir ensemble du sulfate d'aluminium   (ou   un mélange d'aluminate alcalin et de sulfate alcalin) et de la soude caustique ou de la potasse caustique, et à ajouter de l'amidon au mélange de réaction à la température ordinai- re ou au-dessus de celle-ci, mais à une température ne dé- passant pas en substance 140 C.

Claims

2. Un procédé suivant la revendication l,dans lequel l'amidon est ajouté au mélange de réaction à la température <Desc/Clms Page number 9> ordinaire.

3. Un procédé suivant la revendication 1,dans lequel l'amidon est ajouté au mélange de réaction à une température comprise entre 30 et 60 C.

4. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes,dans lequel la quantité de soude caus - tique ou de potasse caustique n'est pas inférieure à environ 62% du poids du sulfate d'aluminium.

5. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, dans lequel la quantité de soude caustique ou de potasse caustique n'est pas inférieure à environ 4,5 % du poids combiné de l'aluminate alcalin et du sulfate alca- lin anhydre.

6. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes dans lequel la quantité d'amidon n'est pas inférieure en poids à 15 % du poids combiné de la soude caus- tique ou de la potasse caustique et du sulfate d'alumi- nium.

7. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, dans lequel la quantité d'amidon n'est pas in- férieure à 28 %, en poids, du poids combiné de l'aluminate alcalin et du sulfate alcalin anhydre .

8. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes,dans lequel le produit de réaction est chauffé pour évaporer de l'eau de façon que le produit fasse prise dans la suite, lors du refroidissement, en une masse dure.

9. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes,dans lequel on incorpore au mélange de réaction de sulfate d'aluminium (ou au mélange d'aluminate alcalin et de sulfate alcalin) et de soude caustiqueou de potasse caustique , de 1 à 10 % en poids de savon mou, calcu- lés sur le poids du mélange de réfaction.

10. Un procédé suivant l'une quelconque des revendications <Desc/Clms Page number 10> 1 à 8, dans lequel on incorpore au mélange de réaction de sulfate d'aluminium (ou au mélange d'aluminate alcalin et de sulfate alcalin) et de soude caustique ou de potasse causti- que, de 0,5 à 5 % en poids de savon dur,calculés sur le poids du mélange de réaction.

11. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8,dans lequel on incorpore aumélange de réaction de sulfate d'aluminium (ou au mélange d'aluminate alcalin et de sulfate alcalin) et de soude caustique ou de potasse caustique, de 1 à 5 % en poids de phosphate bi- ou triso- dique, calculés sur le poids du mélange de réaction.

12. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions 9,10 ou 11, dans lequel le savon ou le phosphate de sodium est ajouté immédiatement après l'achavèment de la réaction entre le sulfate d'aluminium (ou immédiatement après l'admixtion d'aluminate alcalin et de sulfate alcalin) et la soudecaustique ou la potasse caustique.

13. Un procédé suivant la revendication 1, en substan- ce tel qu'il est décrit dans l'un quelconque des exemples particuliers exposés ci-dessus.

14. Un procédé suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes,dans lequel on incorpore une proportion de chaux hydratée .

15. Un réactif destiné à être employé avec de la ohaux et/ou de la cendre de soude pour l'adoucissement de l'eau et la floculation de matières solides en suspension dans des liquides aqueux,lorsque ce réactif est préparé ou produit par le procédé faisant l'objet de l'une quelconque des re- vendications précédentes.

16. Un procédé d'adoucissement de l'eau ou de flooulation de matières solides en suspension dans des liquides aqueux, qui comprend l'addition, à l'eau ou aux liquides,de chaux et/ou de cendre de soude avec une proportion d'un réactif suivant la revendication 15.