<Desc/Clms Page number 1>
MÉMOIRE DESCRIPTIF
DEPOSÉ A L'APPUI D'UNE DEMANDE
DE BREVET D'INVENTION
EMI1.1
la Société dite: I!!2P.ERIAL CHEI:2ICAL INDUSTRIES LIMITED Perfectionnements à l'adoucissement de l'eau. Demande de brevet anglais du 2 Juin 1943 en sa faveur et en faveur
EMI1.2
de Ir . G. H. MANNING.
Cette invention se rapporte à l'adoucissement et la clarification de l'eau spécialement par le procédé chaux-soude, et plus particulièrement à radoucissement d'eau contenant des com-
EMI1.3
posés de calciur comme principal facteur de duret.
Dans le procédé chaux-soude l'eau est traitée par de la chaux et du carbonate de sodium (ou moins souvent de la soude caustiaue) dans des proportions déterminées par la dureté de
EMI1.4
l'eau, et le carbonate de calcium précipite est 41il-in± par dpôt. L'aluminate de sodium n'est un coagulant efficace que lorsque le précipite contient une quantité appréciable de g(OH)2, par exemple quand au moins 20 parties de sels de magnésium expri-
EMI1.5
mées en parties équivalentes de CaCO par million de parties d'eau doivent être précipitées de l'eau. On sait déjà oue l'eau bouillie peut être traitée par un procédé qui consiste à ajouter à l'eau bouillie de l'amidon et/ou de la. dextrine à raison d'environ 6 gr. ou davantage par 1. 000 1. d'eau brute.
L'amidon et/ou
EMI1.6
la dextrine peuvent, si on le désire, être cO'11bin6s à un carbonate soluble. La présence de cette quantité d'amidon dans les procédés de précipitation chaux-soude donne généralement à l'eau une duret
EMI1.7
résiduelle plus élevée cue celle obtenue en l'absence d5pmidon.
Un procédé a aussi été décrit pour la. préparation d'un réactif et,son emploi en combinaison avec de la chaux et/ou du ca.rbonate de sodium pour faciliter l'adoucissement de l'eau et la floculation des solides, le dit procéda comprenant la réaction
EMI1.8
de sulfate d'aluminium (ou d'un -mélange dealu-minàte alcalin et de sulfate alcalin) et'de soude caustinue ou de potasse caustique, et 1?addition au mélange de ces réactifs d'amidon à la température ordinaire ou à une température plus élevée.
Le dit réactif, qu'il soit préparé d'un mélange d'alumi-
EMI1.9
nate alcalin et de sulfate alcalin, on directerient de sulfate d'aluminium, contient nécessairement du sulfate alcalin.
Il a également été décrit un procédé pour purifier l'eau
EMI1.10
contenant moins de 50 parties par million de sulfate de magn0siUIT, par l'emploi d'un composé adoucissant l'eau et d'aluminate de sodium, et en activant la formation d'un coagulant pa.r l'addition. à l'eau d'une matière qui produit des ions de magnésium et de sulfate, ces deux ions étant décrits comme essentiels pour la pro-
EMI1.11
duction de la coagulation désirée.
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
La présente invention fournit un proc4d' pour obtenir de l'eau d'une grande pureté et de peu de dureté résiduelle et ne contenant pas de sels non nécessaires, en partant d'eau dont les composas de calcium sont les principaux facteurs de duret à éliminer.
EMI2.2
Suivant la présente invention, un procrdr pour éliminer de l'eau qui les contient des facteurs de duret qui sont surtout des composes de calcium comprend un traitement par l'une ou plusieurs des matières: chaux, carbonate de sodium et soude caustirue, et la dispersion dans l'eau d'un réactif dont les consti-
EMI2.3
tuants essentiels sont seulement l'a1u1netp de sodium et une faible proportion d'amidon soluble ou de dextrine ainsi 01J'Un peu d'eau si on le désire.
N'importe cruelle forme d'amidon peut être utilisée, comme l'amidon de pomme de terre, de blé, de mais, de cassave, de riz ou autre amidon végétal. Certaines formes d'amidon sont solubles dans l'eau à leur état normal, dans le mesure d'environ 0,5 à ?il oui est suffisante pour le présent but, spécialement la dextrine de mais. Les forces oui ne sont Des encore solubles dans l'eau peuvent être rendues solubles par des procédés connus, spéciale-
EMI2.4
ment en chauffant L'amidon à une température de 60 1PO C. en présence d'une solution de soude caustique.
Le procéda nr'f-r pour rendre soluble une forme insoluble d'amidon consiste à chauffer un 1"'1F.l8nge humide c1'alur'inpte de sodium et d'amidon contenant 5 à 30'"'' d'eau en poids, entre '1.20 et 1.0 C, pend:,:t une durée variant de 4 h. - 2- h.
Le réactif ainsi obtenu est un solide fri?blequi,broy,don# une poudre soluble prête à l'emploi. L'aluinate de sodium emplo ' est générale'ent un solide contenant 1,? à 1,4 '1101.r. de Na 0 par mol.gr. c'A1203 et la forme g nra1¯cent utilisée contient 50 à 55% d'A120S et 40 à 42% de Na20, le reste étant de l'eau libre ou combinée. La poudre obtenue peut être dissoute dans l'eau froide ou chaude et est soluble à raison de 10 à 20% suivant les conditions. Des solutions de telles concentrations
EMI2.5
sont g,nrqle-ent trop visqueuses pour être utilisables, et il est généralement désirable d'employer des solutions de 3 à 8%, par exemple des solutions oui contiennent environ 0,5 à 2% d'ami-
EMI2.6
don et 2 à 6% d'aluWinate de sodium.
On peut aussi emplover des licueurs d'aluminate de sodium dans lesquelles l'amidon soluble est dissous pour préparer le réactif, contenant par exemple 18 à
EMI2.7
?5 de AIa20 et 3 à 151 d'A120S en poids, et y dissoudre de petites rurntit6s d'amidon, en diluant si on le désire.
Le DrocAd,' est applicahle à des eaux dans lesnuelles les principaux facteurs de duret4 a. éliminer sont des composas de calcium. Ceux-ci peuvent être présents dans l'eau co,-me facteurs de durt temnori re et/ou permanente. L'invention n'est cependant '1as limitée à 1'"lirination des seuls composas de calcium, et est applscrble l'élimination de composas de magnfsium jvsnv'à un tiers du total des facteurs de duret à Eliminer. Avec de l'eau dont il faut éliminer moins de 20 parties par million de composas de magnésium l'emploi de ce réactif au lieu d'aluminate de sodium
EMI2.8
a princip 1-e.ient pour effet d'augmenter la limpidité, tandis qu'avec de l'eau dont il faut 01iminer 40 à70 parties par million de composas de magnésium et 80 à 150 parties par million de com-
EMI2.9
posas de calcium,
le principal bpn'fice obtenu est une diminution de la dureté résiduelle, comparée à celle obtenue avec n'importe quel autre agent de floculation.
EMI2.10
Dans l'exécution du proc6à6, le réactif contenant de l'aluminate de sodium et de l'amidon ou de la dextri@e peut être ajoutéà l'eau en solution ou en poudre. Les constituants peuvent être ajoutés séparément mais sont généralement ajoutés ensemble, ou bien en même temps que la chaux, le carbonate de sodium et la soude caustique ou bien peu après,et doivent être dispersés adéquatement dans l'eau. Les quantités utilisées de chaux, carbonate
<Desc/Clms Page number 3>
de sodium et soude caustique dépendent de la composition initiale de l'eau, et des conditions de son traitement, spécla- lement de la température.
Il est généralement désirable d'em- ployer les quantités qui donnent une légère alcalinité caustique (environ 30 parties par million) et une légère alcalinité car- bonique (environ 50 parties par million) à l'eau adoucie pour assurer un adoucissement adéquat, et les quantités nécessaires peuvent être aisément déterminées par les.gens du métier.
Diverses -proportions d'amidon et d'aluminate de sodium peuvent être employées dans ce procédé de traitement de l'eau, suivant les conditions dans lesquelles s'effectue l'opération, mais normalement on uti- lise un poids de mélange égal 5 - 40 parties par million de parties d'eau, de préférence 10 - 20 parties par million, la pro- portion en poids de l'aluminate de sodium à l'amidon ou la dextri- ne étant comprise entre 15 : 1 et 4 : 1, de préférence entre 6 : 1 et 10 :
1.L'invention est illustrée, sans y être limitée, par les exemples suivants dans lesquels toutes les parties sont expri- mées en poids, la dureté étant exprimée en parties équivalentes de CaCO3 par million de parties d'eau, et la limpidité étant déterminée par la quantité de lumière transmise à travers l'eau dans un turbidomètre, comparée à la quantité transmise à travers l'eau distillée dans les conditions identiques.
EXEMPLE 1.
A 100. 000 parties d'eau ayant 100 parties par million -de dureté permanente en calcium et 10 parties par million de dureté en magnésium on ajoute 19,2 parties de Na C0 3, 2,3 parties de Ca(OH)2 et 1,5 partie d'un réactif fabriqué en mélangeant 0,2 partie d'amidon soluble avec 1,3 partie d'aluminate de sodium contenant 53% d'A1203 et 41% de Na2O Après avoir agité pendant une heure, on laisse reposer l'eau pendant 10 minutes. Le préci- pité se dépose rapidement et l'eau résultante à une dureté de 8 parties par million et est extrêmement limpide.
En plus, la quantité de lumière transmise dans un turbidomètre à travers un échantillon d'eau distillée pure étant prise comme 100 unités, ls quantité, de lumière transmise dans les mêmes conditions à travers l'eau adoucie par le procédé est de 94 unités. Pour comparer, si l'eau initiale est adoucie de la même façon mais sans le mélange amidon-aluminate, l'eau adoucie a la même dureté résiduelle, mais le précipité se dépose lentement, et l'eau est trouble, la quantité de lumière transmise étant de 60 unités, contre 100 unités pour l'eau distillée pure, dans les mêmes con- ditions.
EXEMPLE 2.
Dans cet exemple, le réactif employé est préparé en chauffant un mélange d'une partie d'amidon, 6 parties d.'a.lumi- nate de sodium (contenant 53% Al2O3, 41% Na2O) et 0,7 partie d'eau, à 180 C. pendant 15 minutes. Le mélange (7 parties) ainsi obtenu est refroidi et ensuite broyé en poudre.
A 100. 000 parties d'eau ayant 50 parties par million de dureté temporaire en calcium on ajoute 5,3 parties de Ca(OH)2, 7,6 parties de Na2C03, et 1 partie du réactif préparé plus haut. Les réactifs sont mélangés avec l'eau pendant 10 mi- nutes en agitant modérément et on laisse reposer ensuite le mélange pendant 1 heure. L'eau limpide résultante a une dureté totale de 8 parties par million et la limpidité de l'eau est 80, mesurée avec les mêmes unités due dans l'exemple 1. Pour com- paraison, dans les mêmes conditions mais sans l'emploi d'un réactif floculant, la dureté résiduelle est la même mais la limpidité de l'eau est moindre, la quantité de lumière transmise étant seulement de 60 unités. L'emploi de 1 partie d'aluminate de sodium donne aussi la même dureté résiduelle et une limpidité de 60 unités.
L'emploi de 0,5 partie d'amidon soluble au lieu du réactif donne une eau ayant une dureté résiduelle de 20 parties par million et une limpidit4 de 50 unités.
@
<Desc/Clms Page number 4>
EXEMPLE 3.
A 100.000 parties d'eau ayant 100 parties par million de duret temporaire en calcium et 50 parties par million de dureté permanente en calcium on ajoute 8,9 parties de chaux hvdra- tée, 12,8 parties de Na2C03 et une solution de 0,17 partie de dextrine et 1,7 partie d'aluminate de sodium dans 20 parties d'eau.
Les réactifs sont mélangés intimement avec l'eau pendant une pé- riode d'une heure et alors on laisse ensuite reposer le mélange pendant 10 minutes. Le précipité de carbonate de calcium se dépose très rapidement, donnant une eau adoucie très limpide, de faible dureté résiduelle, la limpidité étant de 90 unités exprimées comme dans l'exemple 1 et la dureté étant de 10 parties par million.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY
SUBMITTED IN SUPPORT OF A REQUEST
OF INVENTION PATENT
EMI1.1
the Company called: I !! 2P.ERIAL CHEI: 2ICAL INDUSTRIES LIMITED Improvements in water softening. English patent application of June 2, 1943 in his favor and in favor
EMI1.2
by Ir. G. H. MANNING.
This invention relates to the softening and clarification of water especially by the lime-soda process, and more particularly to the softening of water containing compounds.
EMI1.3
calciur as the main factor of hardness.
In the lime-soda process, water is treated with lime and sodium carbonate (or less often caustic soda) in proportions determined by the hardness of
EMI1.4
water, and the precipitated calcium carbonate is 41il-in ± by deposit. Sodium aluminate is only an effective coagulant when the precipitate contains an appreciable amount of g (OH) 2, for example when at least 20 parts of magnesium salts are expressed.
EMI1.5
mages in equivalent parts of CaCO per million parts of water must be precipitated from the water. It is already known that boiled water can be treated by a process which consists of adding starch and / or starch to the boiled water. dextrin at a rate of approximately 6 gr. or more per 1,000 1. of raw water.
Starch and / or
EMI1.6
the dextrin can, if desired, be combined with a soluble carbonate. The presence of this amount of starch in lime-soda precipitation processes generally gives the water a hardness.
EMI1.7
higher residual than that obtained in the absence of d5pmidon.
A process has also been described for the. preparation of a reagent and its use in combination with lime and / or sodium carbonate to facilitate the softening of water and the flocculation of solids, said process comprising the reaction
EMI1.8
aluminum sulphate (or a mixture of alkaline u-minate and alkali sulphate) and caustic soda or caustic potash, and adding to the mixture of these reagents starch at room temperature or at a low temperature. higher temperature.
The said reagent, whether it is prepared from a mixture of aluminum
EMI1.9
nate alkali and alkali sulphate, one directerient of aluminum sulphate, necessarily contains alkali sulphate.
A process for purifying water has also been described.
EMI1.10
containing less than 50 parts per million of magnesium sulfate, by the use of a water softening compound and sodium aluminate, and by promoting the formation of a coagulant by the addition. to water of a material which produces ions of magnesium and sulphate, both of these ions being described as essential for the pro-
EMI1.11
desired coagulation increase.
<Desc / Clms Page number 2>
EMI2.1
The present invention provides a process for obtaining water of high purity and little residual hardness and containing no unnecessary salts, starting from water, the calcium compounds of which are the main factors of hardness at eliminate.
EMI2.2
According to the present invention, a process for removing hardness factors which are predominantly calcium compounds from water which contains them comprises treatment with one or more of the materials: lime, sodium carbonate and caustic soda, and dispersion in water of a reagent whose constituents
EMI2.3
Essential killers are only alu1netp sodium and a small proportion of soluble starch or dextrin as well as a little water if desired.
Any cruel form of starch can be used, such as potato, wheat, corn, cassava, rice or other vegetable starch. Certain forms of starch are soluble in water in their normal state, to the extent of about 0.5% of which is sufficient for the present purpose, especially corn dextrin. The forces which are not yet soluble in water can be made soluble by known methods, special-
EMI2.4
ment by heating the starch to a temperature of 60 1PO C. in the presence of a solution of caustic soda.
The procedure for making an insoluble form of starch soluble is to heat a moist starch-containing sodium salt containing 5 to 30% of water in water. weight, between '1.20 and 1.0 C, hangs:,: t a duration varying from 4 h. - 2- h.
The reagent thus obtained is a friable solid which, ground, gives a soluble powder ready for use. Sodium aluminate is generally employed as a solid containing 1 ,? at 1.4 '1101.r. of Na 0 per mol.gr. This A1203 and the generic form used contains 50-55% A120S and 40-42% Na20, the remainder being free or combined water. The powder obtained can be dissolved in cold or hot water and is soluble in an amount of 10 to 20% depending on the conditions. Solutions of such concentrations
EMI2.5
are usually too viscous to be usable, and it is generally desirable to employ 3-8% solutions, for example solutions which contain about 0.5-2% ami-
EMI2.6
don and 2-6% sodium aluWinate.
It is also possible to employ sodium aluminate leachers in which the soluble starch is dissolved to prepare the reagent, for example containing 18 to
EMI2.7
5 of Ala20 and 3-151 of A120S by weight, and dissolve small amounts of starch in them, diluting if desired.
DrocAd, is applicable to waters in the annual the main factors of hardness4 a. to eliminate are compounds of calcium. These can be present in the water as a factor of durt temnori re and / or permanent. The invention, however, is not limited to the elimination of calcium compounds alone, and is applicable to the removal of magnesium compounds up to one third of the total hardness factors to be removed. With water. from which less than 20 parts per million magnesium compounds must be removed using this reagent instead of sodium aluminate
EMI2.8
The main effect is to increase clarity, while with water from which 40 to 70 parts per million of magnesium compounds and 80 to 150 parts per million of compounds must be removed.
EMI2.9
calcium posas,
the main benefit obtained is a decrease in residual hardness, compared to that obtained with any other flocculating agent.
EMI2.10
In carrying out procedure 6, the reagent containing sodium aluminate and starch or dexterity may be added to water in solution or powder. The components can be added separately but are generally added together, either at the same time as the lime, sodium carbonate and caustic soda or soon after, and must be dispersed adequately in the water. The quantities of lime, carbonate
<Desc / Clms Page number 3>
of sodium and caustic soda depend on the initial composition of the water, and the conditions of its treatment, especially the temperature.
It is generally desirable to employ amounts which give a slight caustic alkalinity (about 30 parts per million) and a slight carbonic alkalinity (about 50 parts per million) in the softened water to ensure adequate softening, and the quantities required can be readily determined by those skilled in the art.
Various proportions of starch and sodium aluminate may be employed in this water treatment process, depending on the conditions under which the operation is carried out, but normally an equal weight of the mixture is used. 40 parts per million parts of water, preferably 10 - 20 parts per million, the proportion by weight of sodium aluminate to starch or dextrin being between 15: 1 and 4: 1 , preferably between 6: 1 and 10:
1. The invention is illustrated, without being limited thereto, by the following examples in which all parts are expressed by weight, the hardness being expressed in equivalent parts of CaCO3 per million parts of water, and the clarity being determined by the amount of light transmitted through water in a turbidometer, compared to the amount transmitted through distilled water under identical conditions.
EXAMPLE 1.
To 100,000 parts of water having 100 parts per million permanent hardness in calcium and 10 parts per million hardness in magnesium are added 19.2 parts of Na C0 3, 2.3 parts of Ca (OH) 2 and 1.5 part of a reagent made by mixing 0.2 part of soluble starch with 1.3 part of sodium aluminate containing 53% of A1203 and 41% of Na2O After stirring for one hour, it is left to stand water for 10 minutes. The precipitate settles quickly and the resulting water has a hardness of 8 parts per million and is extremely clear.
In addition, the amount of light transmitted in a turbidometer through a sample of pure distilled water being taken as 100 units, the amount of light transmitted under the same conditions through the water softened by the process is 94 units. To compare, if the initial water is softened in the same way but without the starch-aluminate mixture, the softened water has the same residual hardness, but the precipitate settles slowly, and the water is cloudy, the amount of light transmitted being 60 units, against 100 units for pure distilled water, under the same conditions.
EXAMPLE 2.
In this example, the reagent employed is prepared by heating a mixture of one part starch, 6 parts sodium aluminate (containing 53% Al2O3, 41% Na2O) and 0.7 part sodium aluminate. water, at 180 C. for 15 minutes. The mixture (7 parts) thus obtained is cooled and then ground into powder.
To 100,000 parts of water having 50 parts per million of temporary calcium hardness is added 5.3 parts of Ca (OH) 2, 7.6 parts of Na2CO3, and 1 part of the reagent prepared above. The reagents are mixed with water for 10 minutes with moderate stirring, and the mixture is then allowed to stand for 1 hour. The resulting clear water has a total hardness of 8 parts per million and the clarity of the water is 80, measured with the same units due in Example 1. For comparison, under the same conditions but without use. of a flocculating reagent, the residual hardness is the same but the clarity of the water is less, the quantity of transmitted light being only 60 units. The use of 1 part of sodium aluminate also gives the same residual hardness and a clarity of 60 units.
Use of 0.5 part of soluble starch instead of the reagent gives water having a residual hardness of 20 parts per million and a clarity of 50 units.
@
<Desc / Clms Page number 4>
EXAMPLE 3.
To 100,000 parts of water having 100 parts per million of temporary calcium hardness and 50 parts per million of permanent calcium hardness is added 8.9 parts of hydrated lime, 12.8 parts of Na2CO3 and a solution of 0. 17 parts dextrin and 1.7 parts sodium aluminate in 20 parts water.
The reagents are mixed thoroughly with water for a period of one hour and then the mixture is then allowed to stand for 10 minutes. The precipitate of calcium carbonate settles very quickly, giving a very clear softened water of low residual hardness, the clarity being 90 units expressed as in Example 1 and the hardness being 10 parts per million.