PROCEDE POUR LA DEMINERALISATION CYCLIQUE DES SOLUTIONS PAR ECHANGE D'IONS.
On sait qu'il est possible d'éliminer les sels dissous dans les liquides en général et notamment dans l'eau brute, par le moyen de substances d'échange d'ions, communément appelées échangeurs, agissant les unes sur les cathions, les autres sur les anions. Dans les procédés classiques, on commence par traiter le liquide considéré par des échangeurs de cathions, qui retiennent les ions métalliques des sels en les échangeant contre de l'hydrogène, c'est-à-dire en restituant les acides correspondant à ces sels Puis on traite le liquide ainsi obtenu par des échangeurs d'anions qui absorbent ces acides. Quand les échangeurs sont épuisés, on les régénère respectivement par un acide fort et par un alcali fort, on les rince et l'on reprend le cycle opératoire.
Toutes les réactions d'échange mises en jeu dans les procédés
du genre en question sont des réactions réversibles dont l'efficacité est limitée par des considérations d'état d'équilibre.
Par exemple l'absorption des cathions métalliques par les échangeurs correspondants devient de moins en moins intense à mesure que le liquide devient plus acide, de telle sorte que le liquide qui sort de la première phase de traitement renferme encore des traces de cathions résiduels surtout quand la substance active est partiellement épuisée. Il en va de même des échangeurs d'anions. On est ainsi amené pratiquement à ne pas utiliser le plein pouvoir des échangeurs. D'autre part, si l'on veut réaliser une élimination complète des sels, on doit répéter plusieurs fois
le traitement.
On peut obtenir. de bien meilleurs résultats en traitant le liquide considéré par un mélange d'échangeurs de cathions et d'échangeurs d'anions. En effet, en pareil cas, on peut considérer que chaque portion de liquide subit toute une série de traitements élémentaires en venant en contact alternativement avec une particule d'échangeur de cathions et avec une particule d'échangeur d'anions. Ce liquide n'est nulle part acide, ni <EMI ID=1.1>
fait particulières, parce que le mélange d'échangeurs de cathions et d'échangeurs d'anions ne peut pas a priori être régénéré Cette régénération exigerait en effet le passage sur ces substances d'une part d'une solution acide, d'autre part d'une solution alcaline. On conçoit que le passage de la seconde solution épuiserait les échangeurs que la première aurait régénérée.
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génération d'un mélange d'échangeurs de cathions et d'échangeurs d'anions. Suivant l'invention, on donne aux deux sortes d'échangeurs des caractéristiques de densité et de granulation telles qu'ils puissent être séparés l'un de l'autre par l'action d'un courant liquide de manière à constituer deux masses qu'on régénère séparément, puis qu'on mélange à nouveau par tout moyen approprié.
Le plus souvent la densité des échangeurs utilisés est imposée par la nature même de ces échangeurs et ne peut être choisie à volonté, ou ne peut l'être que dans une mesure extrêmement limitée. Par contre, on peut obtenir pour les échangeurs choisis tout degré de granulation désiré. On aura en général avantage à ce que la différence de granulation agisse dans le même sens que la différence de densité, c'est-à-dire qu'on choisira pour l'échangeur le moins dense une granulation plus fine que celle de l'échangeur le plus dense, de telle manière que le premier soit entraîné par un courant liquide beaucoup plus facilement que le second.
Mais on peut également procéder de façon inverse et, par exemple, mettre l'échangeur le plus dense sous la forme de grains beaucoup plus fins que ceux de l'échangeur le moins dense, de telle manière qu'en dépit de la différence de densité, ce soit le premier qui soit le plus facilement entraîné par un courant de liquide.
De préférence, la séparation des deux espèces d'échangeurs s'effectuera dans le récipient même qui aura servi au traitement du liquide.On fera passer dans ce récipient un courant de liquide ascendant qui entraînera progressivement vers le haut les particules de l'un des échangeurs., tandis que celles de l'autre resteront dans la partie basse du récipient. On pourra prévoir que les particules entraînées soient recueillies dans un ré-
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l'état isolé, tandis que les particules non entraînées le seront dans le récipient principal. Une fois la régénération effectuée, les particules du récipient auxiliaire seront ramenées dans le récipient principal par tout moyen approprié, par exemple par un contre-courant de liquide, puis les deux sortes de particules seront à nouveau mélangées, par tout moyen approprié, par exemple par une insufflation d'air au bas de ce récipient principal.
Au lieu de prévoir un récipient auxiliaire, on peut encore agencer dans le récipient principal un dispositif de cloison amovible permettant de le diviser en deux dans le sens de la hauteur quand la séparation est effectuée.
Mais on peut également utiliser, conformément à l'invention, une méthode beaucoup plus simple et qui consiste simplement à laisser d'abord les particules soulevées par le courant liquide ascendant retomber sur celles restées au fond du récipient. On obtient ainsi dans ce récipient une masse de matière granulée constituée par deux couches superposées nettement distinctes l'une de l'autre, savoir la couche supérieure, qui est constituée par l'un des échangeurs, et la couche inférieure, qui est constituée par l'autre. On agence dans le plan horizontal de séparation de ces deux couches une première arrivée de régénérant orientée vers le haut et une seconde arrivée de régénérant orientée vers le bas.
On fait arriver par la première du régénérant approprié pour la couche supérieure en assurant l'évacuation du régénérant qui a traversé cette couche par le haut du récipient; puis on rince l'échangeur régénéré. On procède ensuite de façon semblable en faisant arriver par la seconde arrivée du régénérant approprié pour la couche inférieure en évacuant par le bas du récipient le régénérant qui a traversé cette couche; puis on rince la couche. Quand ceci est fait, on envoie de l'air comprimé dans le bas du récipient de manière à déterminer une agitation violente qui mélange intimement les deux couches, et le récipient est prêt à reprendre le service normal de déminéralisation.
L'expérience montre qu'avec des arrivées agencées de façon convenable, notamment avec des arrivées réalisées sous la forme de tuyaux perforés à perforations orientées respectivement vers le haut et vers le bas, on peut obtenir des résultats parfaits, la zone douteuse au droit du plan horizontal de séparation restant d'importance pratiquement négligeable.
Comme liquide pour assurer la séparation des échangeurs, on peut avantageusement utiliser du liquide non traité, qu'on peut d'ailleurs récupérer, si besoin est.
L'exemple suivant fera mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer.
On utilise comme échangeur d'anions un produit en grains passant tous à travers un tamis de maille déterminée. On prend d'autre part comme échangeur de cathions un produit possédant une densité légèrement plus forte et qu'on a mis sous forme de grains dont aucun ne passe à travers un tamis de maille deux fois plus large que celle du tamis précité.
On a d'autre part préparé un récipient-filtre pour le traitement de l'eau brute, pourvu des diverses tubulures nécessaires vers le haut et vers le bas et pourvu en outre de deux tubes perforés l'un avec perforations tournées vers le haut, l'autre avec perforations tournées vers le
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à mi-hauteur du récipient.
On charge ce récipient d'échangeur de cathions jusqu'au niveau des tubes perforés, puis on achève de le charger d'échangeurs d'anions.
On le remplit d'eau et l'on fait arriver de l'air comprimé par le bas du récipient de manière à déterminer une agitation violente qui mélange intimement les deux sortes d'échangeurs.
On utilise l'appareil ainsi préparé en y faisant passer de l'eau brute à déminéraliser, par exemple de haut en bas, et cela jusqu'à ce qu'en constate l'épuisement de la matière d'échange, par exemple par le moyen. d'un appareil à mesurer la résistance électrique de l'effluent.
On injecte de l'eau brute par le bas du récipient de manière à provoquer le classement des particules en deux couches qui se trouvent automatiquement séparées l'une de l'autre par le plan horizontal dans lequel se trouvent les tubes perforés, la couche inférieure renfermant l'échangeur de cathions, tandis que la couche supérieure renferme l'échangeur d'anions.
On injecte ensuite dans l'appareil une solution alcaline causti-
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l'évacuation par le haut du récipient. La solution traverse ainsi uniquement la couche supérieure qui renferme l'échangeur d'anions qu'elle régénère entièrement. Quand ceci est réalisé, on remplace la solution alcaline par
de l'eau de manière à rincer la couche régénérée.
Puis on procède de fagon semblable en injectant cette fois dans l'appareil-une solution acide par le tube perforé à perforations tournées vers le bas et en assurant l'évacuation par le bas du récipient. La solution traverse ainsi uniquement la couche inférieure d'échangeur de cathions qu' elle régénère. On rince ensuite à l'eau,.
On introduit enfin de l'air comprimé par le bas du récipient en le laissant s'évacuer par le haut. Cet air provoque des mouvements désordonnés du liquide et des particules qui se remélangent intimement les unes aux autres. L'appareil est à nouveau prêt pour une nouvelle opération.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents.
D'autre part, et ainsi qu'il va de soi, l'invention-englobe non seulement le procédé sus-décrit de déminéralisation des liquides, mais encore les appareils spécialement agencés en vue de sa mise en oeuvre.
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