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Perfectionnementsà l'électrodésionisation.
La présente invention concerne la désionisation et plus particulièrement l'électrodésionisation de solutions.
Sous sa forme la plus simple, l'électrodésionisation comporte le passage de la solution à désioniser à travers une cel- Iule., dont une paroi est formée par une membrane perméable aux ca- tions et dont la paroi opposée est formée par une membrane perméa- ble aux anions, et l'établissement dans la cellule d'un gradient de potentiel électrique convenable, grâce auquel les anions se di- rigent vers l'anode en traversant la membrane perméable aux anions et les cations vers la cathode en traversant la membrane perméable aux cations, ce qui conduit à la désionisation de la solution dans la cellule. Toutefois, les cellules industrielles sont divisées
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en un grand nombre de compartiments par une série de membranes - alternativement perméables aux anions et aux cations.
On fait pas- ser la solution à désioniser par un compartiment sur deux (compar- timents de désionisation) tandis qu'on fait passer un liquide con- venable à travers les autres compartiments (compartiments de con- centré) .
Aux faibles concentration au dessous d'environ 10-3M, la résistance de la solution est élevée et, pour obtenir une dé- sionisation plus complète, les compartiments de désionisation doi- vent être remplis d'une résine échangeuse d'ions qui améliore la onductivité de la cellule. Il est désirable d'obtenir un effluent neutre, parce que dans ce cas le taux d'extraction est le même pour les anions et les cations, ce qui permet de pousser la dé- sionisation jusqu'au degré désiré sans qu'il soit nécessaire d'ajus- ter le pH de l'effluent.
Il convient de noter qu'une solution to- talement désionisée est neutre, mais il est rarement désirable ou utile du point de vue économique d'effectuer une désionisation complète
Le pH de l'effluent dépend du rapport du taux d'extrac- tion des anions au. taux d'extraction des cations, ce rapport dé- pendant lui-même de la nature de la substance échangeuse d'ions utilisée dans les compartiments de désionisation.
Afin d'obtenir un effluent neutre sans devoir effectuer la désionisation complète de la solution, on peut utiliser un lit d'un mélange de résines échangeuses d'ions de type classique dont chaque constituant a un degré de réticulation de 8 %, le rapport entre la quantité de résine échangeuse d'anions et la quantité de résine échangeuse de cations étant réglé pour donner l'effluent neutre déséré. Toutefois, la préparation d'un mélange homogène de résines de même que le choir judiceux des proportions des ré- sines peuvent être difficiles, étant donné qu'au voisinage de la neutralité, le pH de 1 effluent est sensible à des variations re- lativement petites des proportions des résines échangeuses.
Un autre
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inconvénient est que la résistance électrique du lit de résine est élevée lorsque le rapport de la quantité de résine échangeuse .d'anions à la quantité de résine échangeuse de cations est élevé, parce que les résines échangeuses d'anions ayant un degré de ré- ticulation de 8 % présentent une résistance électrique beaucoup plus élevée que celle des résines échangeuses de cations ayant un taux de réticulation de 8 %.
La présente invention a pour but de procurer un procédé d'électrodésionisation nouveau ou perfectionné, ainsi qu'un appa- reil permettant de l'exécuter.
Dans le procédé d'électrodésionisation d'une solution sui- vant la présente invention, on fait passer la solution à désioni- ser dans une cellule d'électrodésionisation à travers un comparti- ment de désionisation qui contient un lit d'un mélange de résines échangeuses de cations et d'anions, les conductivités électriques spécifiques de ces résines étant sensiblement identiques et leurs degrés de réticulation ét?nt différents.
En outre, la présente invention procure un appareil pour l'électrodésionisation de solutions,, comprenant une cellule d'élus trodésionisation qui comporte un compartiment de désionisation con- tenant un lit d'un mélange de résines échangeuses de cations et d'anions dont les conductivités électriques spécifiqu s sont sen- siblement identiques et les degrés de réticulation différent.:.
Il convient de noter que dans les conditions idéales, les deux résines ont des conductivités rigoureuseaent identiques mais qu'en pratique, cela est difficile à réaliser et, la Deman- deresse a découvert que lorsque les différences de conductivité des deux résines n'excèdent par un facteur d'environ 1,5, les ré- sultats sont tout à fait satisfaisants. L'expression "sensiblement ' identiques" qualifie donc des résines dont les conductivités dif- feront d'un facteur pouvant atteindre environ 1,5 au maximum.
Il convient de noter que les conductivités spécifiques des résines dépendent des conditions de mesure, étant donné qu'elles:
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sont influencées ppr de nombreux paramètres. par conséquent, les conductivités spécifiques des résines doivent être déterminées dans des conditions semblables à celles de l'utilisation des résines.
On doit donc déterminer la conductivité dans une cellule d'électro- désionisation, durant l'électrodési&nisation d'une solution sem-' blable à celle qui sera désionisée dans la cellule (c'est-à-dire dans une solution contenant les mêmes ions, approximativement à la même concentration). La conductivité spécifique dépend de la concentration, et il est donc difficile d'obtenir des résines ayant la même conductivité dans un large intervalle de concentrations.
La Demanderesse a découvert que de 5 résultats tout à fait satis- faisants sont obtenus lorsque les conductivités spécifiques des résines sont du même ordre d grandeur, par exemple, dans le rap- port de 1,44 à 1. La conductivité spécifique dépend de la nature des ions en présence et le remplacement de l'un des ions peut faire que des résines ayant des conductivités identiquespar exemplp dans des solutions de nitrate de sodium, aient des conductivités fort différentes, par exemple, dans des solutions de sulfate de sodium.
La Demanderesse a découvert que la conductivité des ré- sines dépend du degré de réticulation dont l'augmentation se tra- dait par une diminution de la conductivité. Il convient de noter que l'utilisation de l'énergie pour l'électrodésionisation est d'autant meilleure que la conductivité de la résine est plus gran- de et que des lors il est préférable d'utiliser des résines échan- geuses d'ions à degré de réticulation aussi bas que le permettent les caractéristiques de gonflement.
Dans les lits de mélanges de résines utilisés habituel- lementjle degré de réticulation des deux résines échangeuses d'anions et de cations est de 8 % et les conductivités spécifiques de ces deux résines sont fort différentes. Par conséquent, pour obtenir la même vitesse d'extraction pour les cations et les anions, il fallait utiliser une proportion élevée de la résine à faible
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conductivité (la résine échangeuse d'anions) afin d'obtenir la vi- tesse désirée d'extraction des anions. En utilisant une proportion élevée de résine à faible conductivité, on obtient un lit à ré- sistance élevée et nuisant doncà la bonne utilisation de l'énergie.
Une résine échangeuse d'anions, dont le degré de réticu- lation est inférieur à celui de la résine échangeuse de cations, c'est-à-dire inférieur à 8 %, a une conductivité beaucoup plus proche de celle de la résine échangeuse de cations. Lorsque le de- gré de réticulation de la résine échangeuse dénions est suffisam- ment inférieurà 8 %, les conductivités des résines échangeuses d'anions et de cations deviennent sensiblement identiques et l'uti- lisation d'un lit de mélange de résines comprenant des proportions égales de telles résines échangeuses d'anions et de cations, per- met d'obtenir un effluent dont les concentrations en anions et en cations sont égales, quelque soit l'état de concentration de l'ef- fluent, c'est-à-dire un effluent neutre.
Il convient de noter qu'on pourrait obtenir aussi des résines de conductivités identiques, pour un degré de réticula- tion de la résine échangeuse de cations supérieur à 8 %, mais cette façon de procédé, qui entre pourtant dans le cadre de l'invention, n'est normalement pas intéressante parce que le lit résultant au- rait probablement une résistance électrique plus élevée que celle d'un lit classique. En variante, la réticulation des résines échan- geuses de cations peut être légèrement augmentée et la réticula- tion des résines échangeuses d'anions diminuée afin d'obtenir le lit de mélange de résines voulu dans lequel les constituants ent des conductivités semblables.
En utilisant un lit d'un mélange.dans lequel le degré de .réticulation de la résine échangeuse d'anions est.de 2,5 % et le degré de réticulation de la résine échangeuse de cations de 8 on a obtenu un effluent sensiblement neutre à faible concentration, par exemple 10-5M, tandis qu'en utilisant un mélange de résines
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échangeuses de cations et d'anions dont les degrés de réticulation sont tous deux de 8 %, on a obtenu un effluent acide même pour des concentrations relativement faibles. Dans les deux cas, les résines étaient dans le rapport de 1:1.
Il est donc évident qu'en utilisant, suivant la présente invention, des résines ayant des degrés de réticulation différents et des conductivités semblables, on obtient plus facilement des effluents neutres.
La Demanderesse a découvert également qu'en utilisant des résines des degrés de réticulation différents, le coefficient de transfert classique des cations est meilleur que dans le cas des mélanges classiques de résines et de plus,que le transfert massique dépend moins de la vitesse de la solution, ce qui per- dent d'utiliser des débits moins élevés , avec une augmentation correspondante du temps de séjour, et d'améliore la désionisa- tion sans affecter défavorablement le transfert massique comme c'est le cas dans les lits classiques.
La présente invention est illustrée par les expérien- ces à l' 'de de diverses résines seules et en mélange, ainsi que par les diagrammes dans lesquels la fig. 1 représente la variation du pH en fonction de la concentration de l'effluent la fig. 2 représente la variation de résistance de di- verses résines en fonction de la concentration des solutions; la fig. 3 représente la variation d'efficacité de cou- rant en fonction du rapport de la densité de courant (J) à la concentration moyenne de la solution (c); et;' le fig. 4 représente la variation du rapport J/c en fonction de la vitesse de la solution.
Les résines échangeuses d'ions utilisées dans les expé- riences suivantes sont réticulées par le divinylbenzène. Les ré- sines échangeuses dé cations sont des résines de polystyrène de type acide sulfoniaue d'un degré de réticulation de 8 % (es) et de 20 % (c2) et les résines échangeuses d'anions des résines de
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.polystyrène de type ammonium quatern-ire d'un degré de réticulation de 2,5 % (Al) et de 8 % (A2). On mélange les résines par volumes égaux, de manière à obtenir trois lits de mélanges de résines MB1, MB2, et MB3, MB1 comprenant un mélange de résine Clet de résine A2;
MB2 comprenant un mélange de résine Cl et de résine Al; et MB3 comprenant un mélange de résine C2 et de résine Al.
Pendant l'électrodesionisation, pour une concentration moyenne (c) des solutions de 10-4 équivalent par litre, les mi- sistances des diverses résines, par rapport à celle de la résine
Cl sont,pour la résine A2 : 13,3; pour la résine C2: 3,12; pour la résine Al: 1,44. Par conséquent, parmi les lits de mélanges, le lit MB2 dans lequel le rapport des résistances est de 1,44 à
1, est celui qui se rapproche le plus du lit de mélange idéal, dans lequel le rapport des résistances est de 1.
Figure 1.- Les courbes sont obtenues en faisant passer une solution diluée de nitrate de sodium par des lits des diver- ses résines et en déterminant la concentration ea sodium et lepH de l'effluent. Dans tous les cas, on utilise une de@sité de cou- rant (u) de 5,0 mA/cm2 et on fait passer la solution par un lit d'une épaisseur de 1 cm à une vitesse linéaire de 0,23 cm/facon- de. L'échelle des concentrations en sodium en équivale ets/litres en abscisses est logarithmique, celle des pH en oruonnées est liné- aire . La courbe 1 représente les résultats obtenus avec des ré... sines anioninues seules.
Les résultats, pour les deux résines anioniques se situent sur cette courbe. La courbe 2 est obtenue avec le lit MB3, la courbe 3 avec le lit MB1, la courbe 4 avec le lit MB2 et la courbe 5 avec les résines cationioues seules, les résultats obtenus avec les deux résines cationiaues se situant sur cette courbe 5. On constate que pour un effluent concentré les résines anioniques et le lit MB3 donnent des effluents alcalins, tandis que les autres résines donnent des effluents acides. On con- state aussi qu'aux concentrations plus basses, le pH de l'effluent de la plupart des résines tend vers environ 7 et que la solution
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est neutre, cet effet étant le plus prononcé avec les lits MB2 et MB3.
Figure 2. - Les échelles sont Mutes deux logarithmiques, les courbes indiquent la variation de la résistance en chm-cm-1 en ordonnées des lits de résines en fonction de la concentration moyenne de la solution en équivalents par litre, en abscisses (c), les résultats étant obtenus en opérant dans les mêmes condi- tions que pour la fig. 1. La courbe 6 représente les résultats ob- tenus avec la résine A2, la courbe 7, avec le lit MB3, la courbe 8 avec la résine C2, la courbe 9 avec le lit MB1, la courbe 10 avec la résine Al, la courbe 11 avec le lit MB2 et la courbe 12 avec la résine Cl. On constata que le lit MB2 a la plus faible résistance aux concentrations intéressantes, c'est-à-dire au des- sous d'environ 10-3M.
Des courbes 10 et 12, il ressort, aussi que les conductivités des constituants du lit MB2 (Al et Cl) sont très semblables dans un grand intervalle de concentrations.
Figure 3. - Les deux échelles sont logarithmiques. Les courbes représentent la variation d'efficacité de courant (#) en ordonnées pour l'ion sodium en fonction du rapport J/c en abscis- ses. On obtient la courbe 13 avec les résines échangeuses de ca- tions seules, la courbe 14 avec le lit MB2, la courbe 15 avec le lit MB1, la courbe 16 avec le lit MB3 et la courbe 17 avec les résines échangeuses d'anions seules.
Le rapport J/c pour une va- leur déterminée de donne une indication du coefficient de trans- fert massique et il en ressort que le lit MB2 donne la meilleure efficacité de courant et aussi le meilleur coefficient de trans- fert massique, l'effet étant le plus sensible aux faibles concen- trations, c'est-à-dire pour les valeurs élevées du rapport J/c.
Figure 4.- Les échelles sont toutes deux logarithmiques.
Les courbes représentent la valeur du rapport J/c pour une effica- cité de courant ;± de 0,1 en ordonnées en fonction de diverses vi- tesses d'écoulement en cm/sec, en abscisses. La courbe 18 est ob- tenue avec le lit MB2, la courbe 19 avec le lit MB1, la courbe 20
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avec le lit mMB3.
Avec le lit MB2, le rapport J/c (et donc le coef- ficient de transfert massique) est proportionnel à (vitesse d'écou- lement)0,38 avec le lit MB1, J/c est proportionnel à (vitesse d'écoulement)0,59 et avec le lit MB3, J/c est proportionnel à (vi- tesse d'écoulement) . En conséquence, le lit MB2 non seulement accuse les meilleures caractéristiques de transfert massique mais aussi est moins affecté que les autres lits de mélanges de résines par les vitesses d'écoulement et, donc, permet un temps de séjour plus long et ainsi une meilleure déminéralisation sans entraîner de diminution de l'efficacité de transfert massique qui se pro- duirait avec les autres lits de mélanges de résines. L'utilisa- tion de vitesses d'écoulement plus faibles a, en outre, l'avantage d'exiger moins de puissance pour le pompage.
Les résines du lit MB2 nont pas les conductivités exac- tement identiques requises par la théorie, mais réalisent le meil- leur compromis actuellement possible.
REVENDICATIONS
1.- Procédé d'électrodésionisation d'une solution, sui- vant lequel on fait passer la solution à désioniser par un com- partiment de désionisation d'une cellule d'électrodésionisation, caractérisé en ce que le compartiment de désionisation contient un lit de mélange de résines échangeuses de cations et d'anions dont les conductivités électriques spécifiques sont sensiblement identiques et les degrés de réticulation différents.
2. - Appareil pour l'électrodésionisation d'une solution, comprenant une cellule d'électrodésionisation à compartiment de désionisation, caractérisé en ce que le compartiment de désioni- sation contient un lit de mélange de résines échangeuses de ca- tions et d'anions dont les conductivités électriques spécifiques sont sensiblement identiques et les degrés de réticuletion diffé- rents.
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Improvements in electrodeionization.
The present invention relates to the deionization and more particularly to the electrodeionization of solutions.
In its simplest form, electrodeionization involves passing the solution to be deionized through a cell., One wall of which is formed by a membrane permeable to cations and the opposite wall of which is formed by a permeable membrane. - ble to anions, and the establishment in the cell of a suitable electric potential gradient, thanks to which the anions flow towards the anode through the anion-permeable membrane and the cations towards the cathode through the membrane permeable to cations, which leads to the deionization of the solution in the cell. However, industrial cells are divided
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into a large number of compartments by a series of membranes - alternately permeable to anions and cations.
The solution to be deionized is passed through every other compartment (deionization compartments) while a suitable liquid is passed through the other compartments (concentrate compartments).
At low concentrations below about 10-3M the strength of the solution is high and, in order to obtain more complete deionization, the deionization compartments must be filled with an ion exchange resin which improves the ion exchange resin. unductivity of the cell. It is desirable to obtain a neutral effluent, because in this case the rate of extraction is the same for anions and cations, which allows deionization to be carried to the desired degree without the need for to adjust the pH of the effluent.
It should be noted that a fully deionized solution is neutral, but it is seldom economically desirable or useful to perform a complete deionization.
The pH of the effluent depends on the ratio of the rate of anion extraction to. cation extraction rate, this ratio itself depending on the nature of the ion exchange substance used in the deionization compartments.
In order to obtain a neutral effluent without having to carry out the complete deionization of the solution, it is possible to use a bed of a mixture of ion exchange resins of conventional type, each component of which has a degree of crosslinking of 8%, the ratio between the amount of anion exchange resin and the amount of cation exchange resin being adjusted to give the neutral, desized effluent. However, the preparation of a homogeneous mixture of resins as well as the judicious selection of the proportions of the resins can be difficult, since in the vicinity of neutrality the pH of the effluent is sensitive to relative variations. small proportions of exchange resins.
Another
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The disadvantage is that the electrical resistance of the resin bed is high when the ratio of the amount of anion exchange resin to the amount of cation exchange resin is high, because anion exchange resins having a degree of resins. 8% crosslinking exhibit a much higher electrical resistance than that of cation exchange resins with 8% crosslinking rate.
The object of the present invention is to provide a new or improved electrodeionization process, as well as an apparatus for carrying it out.
In the method of electrodeionizing a solution according to the present invention, the solution to be deionized is passed in an electrodeionization cell through a deionization compartment which contains a bed of a mixture of resins. cation and anion exchangers, the specific electrical conductivities of these resins being substantially identical and their degrees of crosslinking being different.
Further, the present invention provides an apparatus for the electrodeionization of solutions, comprising an eluted trodeionization cell which comprises a deionization compartment containing a bed of a mixture of cation exchange resins and anions whose specific electrical conductivities are substantially identical and the degrees of crosslinking differ.:.
It should be noted that under ideal conditions the two resins have rigorous conductivities that are identical, but in practice this is difficult to achieve, and Applicants have found that when the differences in conductivity of the two resins do not exceed. a factor of about 1.5, the results are quite satisfactory. The expression "substantially identical" therefore qualifies resins the conductivities of which will differ by a factor of up to about 1.5 at most.
It should be noted that the specific conductivities of the resins depend on the measurement conditions, since they:
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are influenced by many parameters. therefore, the specific conductivities of the resins should be determined under conditions similar to those of using the resins.
One must therefore determine the conductivity in an electro-deionization cell, during the electrodesi & nization of a solution similar to that which will be deionized in the cell (that is to say in a solution containing the same ions. , at approximately the same concentration). The specific conductivity depends on the concentration, and therefore it is difficult to obtain resins having the same conductivity over a wide range of concentrations.
We have found that quite satisfactory results are obtained when the specific conductivities of the resins are of the same order of magnitude, for example, in the ratio of 1.44 to 1. The specific conductivity depends on the density. nature of the ions present and the replacement of one of the ions can cause resins with identical conductivities, for example in sodium nitrate solutions, to have very different conductivities, for example in sodium sulfate solutions.
The Applicant has discovered that the conductivity of the resins depends on the degree of crosslinking, the increase of which is reflected in a decrease in the conductivity. It should be noted that the use of energy for the electrodeionization is all the better as the conductivity of the resin is greater and therefore it is preferable to use ion exchange resins. at a degree of crosslinking as low as the swelling characteristics allow.
In the beds of mixtures of resins usually used, the degree of crosslinking of the two anion and cation exchange resins is 8% and the specific conductivities of these two resins are very different. Therefore, to achieve the same extraction speed for cations and anions, a high proportion of the resin at low
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conductivity (the anion exchange resin) in order to obtain the desired speed of anion extraction. By using a high proportion of resin with low conductivity, one obtains a high resistance bed and thus impairs the good use of energy.
An anion exchange resin, the degree of crosslinking of which is less than that of the cation exchange resin, i.e. less than 8%, has a conductivity much closer to that of the cation exchange resin. cations. When the degree of crosslinking of the denion exchange resin is sufficiently less than 8%, the conductivities of the anion and cation exchange resins become substantially the same and the use of a mixed bed of resins comprising equal proportions of such anion and cation exchange resins, makes it possible to obtain an effluent of which the anion and cation concentrations are equal, whatever the state of concentration of the effluent, ie. that is, a neutral effluent.
It should be noted that one could also obtain resins of identical conductivities, for a degree of crosslinking of the cation exchange resin greater than 8%, but this method of process, which nevertheless falls within the scope of the invention , is not normally of interest because the resulting bed would probably have a higher electrical resistance than that of a conventional bed. Alternatively, the crosslinking of the cation exchange resins can be slightly increased and the crosslinking of the anion exchange resins decreased in order to obtain the desired resin mixture bed in which the components have similar conductivities.
Using a bed of a mixture in which the degree of crosslinking of the anion exchange resin was 2.5% and the degree of crosslinking of the cation exchange resin was 8, a substantially neutral effluent was obtained. at low concentration, for example 10-5M, while using a mixture of resins
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Cation and anion exchangers whose degrees of crosslinking are both 8%, an acidic effluent was obtained even at relatively low concentrations. In both cases, the resins were in the ratio of 1: 1.
It is therefore evident that by using, according to the present invention, resins having different degrees of crosslinking and similar conductivities, neutral effluents are more easily obtained.
The Applicant has also discovered that by using resins of different degrees of crosslinking, the conventional coefficient of transfer of the cations is better than in the case of conventional mixtures of resins and, moreover, that the mass transfer depends less on the speed of the transfer. solution, which loses using lower flow rates, with a corresponding increase in residence time, and improves deionization without adversely affecting mass transfer as is the case in conventional beds.
The present invention is illustrated by experience with various resins alone and in admixture, as well as by the diagrams in which FIG. 1 shows the variation in pH as a function of the concentration of the effluent in FIG. 2 shows the variation in resistance of various resins as a function of the concentration of the solutions; fig. 3 represents the variation of current efficiency as a function of the ratio of the current density (J) to the average concentration of the solution (c); and;' fig. 4 represents the variation of the J / c ratio as a function of the speed of the solution.
The ion exchange resins used in the following experiments are crosslinked with divinylbenzene. The decation exchange resins are polystyrene resins of the sulfonic acid type with a degree of crosslinking of 8% (es) and 20% (c2) and the anion exchange resins of the resin resins.
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.polystyrene of quatern-ire ammonium type with a degree of crosslinking of 2.5% (Al) and 8% (A2). The resins are mixed in equal volumes, so as to obtain three beds of mixtures of resins MB1, MB2, and MB3, MB1 comprising a mixture of Clet resin of resin A2;
MB2 comprising a mixture of C1 resin and Al resin; and MB3 comprising a mixture of C2 resin and A1 resin.
During the electrodesionization, for an average concentration (c) of solutions of 10-4 equivalent per liter, the mi- sistances of the various resins, relative to that of the resin
Cl are, for resin A2: 13.3; for resin C2: 3.12; for the Al resin: 1.44. Therefore, among the mixture beds, the MB2 bed in which the resistance ratio is 1.44 to
1, is the one which comes closest to the ideal mixing bed, in which the resistance ratio is 1.
Figure 1.- The curves are obtained by passing a dilute solution of sodium nitrate through beds of the various resins and determining the concentration of sodium and lepH of the effluent. In all cases, a current rate (u) of 5.0 mA / cm2 is used and the solution is passed through a bed 1 cm thick at a linear speed of 0.23 cm. /way of. The scale of the sodium concentrations in equivalents ets / liters on the abscissa is logarithmic, that of the pH in oruata is linear. Curve 1 represents the results obtained with anionine resins alone.
The results for the two anionic resins lie on this curve. Curve 2 is obtained with the MB3 bed, curve 3 with the MB1 bed, curve 4 with the MB2 bed and curve 5 with the cationic resins alone, the results obtained with the two cationic resins lying on this curve 5. It is observed that for a concentrated effluent, the anionic resins and the MB3 bed give alkaline effluents, while the other resins give acidic effluents. It is also noted that at lower concentrations, the pH of the effluent of most resins tends towards about 7 and that the solution
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is neutral, this effect being most pronounced with the MB2 and MB3 beds.
Figure 2. - The scales are muted two logarithmic, the curves indicate the variation of the resistance in chm-cm-1 on the ordinate of the resin beds as a function of the average concentration of the solution in equivalents per liter, on the abscissa (c) , the results being obtained by operating under the same conditions as for FIG. 1. Curve 6 represents the results obtained with resin A2, curve 7 with bed MB3, curve 8 with resin C2, curve 9 with bed MB1, curve 10 with resin A1, curve 11 with the MB2 bed and curve 12 with the C1 resin. It was found that the MB2 bed has the lowest resistance at the concentrations of interest, that is to say below about 10-3M.
From curves 10 and 12, it also emerges that the conductivities of the constituents of the MB2 bed (Al and Cl) are very similar over a wide range of concentrations.
Figure 3. - The two scales are logarithmic. The curves represent the variation in current efficiency (#) on the ordinate for the sodium ion as a function of the J / c ratio on the abscissa. Curve 13 is obtained with the cation exchange resins alone, curve 14 with the MB2 bed, curve 15 with the MB1 bed, curve 16 with the MB3 bed and curve 17 with the anion exchange resins alone. .
The J / c ratio for a given value of gives an indication of the mass transfer coefficient and it emerges that the MB2 bed gives the best current efficiency and also the best mass transfer coefficient, the effect being the most sensitive to low concentrations, that is to say to high values of the J / c ratio.
Figure 4.- The scales are both logarithmic.
The curves represent the value of the ratio J / c for a current efficiency ± 0.1 on the ordinate as a function of various flow rates in cm / sec, on the abscissa. Curve 18 is obtained with the MB2 bed, curve 19 with the MB1 bed, curve 20
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with mMB3 bed.
With the MB2 bed, the J / c ratio (and therefore the mass transfer coefficient) is proportional to (flow rate) 0.38 with the MB1 bed, J / c is proportional to (speed of flow) 0.59 and with the MB3 bed, J / c is proportional to (flow rate). As a result, the MB2 bed not only exhibits the best mass transfer characteristics but is also less affected than other resin blend beds by flow velocities and, therefore, allows a longer residence time and thus better demineralization. without causing any decrease in the mass transfer efficiency which would occur with the other beds of resin mixtures. The use of lower flow velocities has the further advantage of requiring less pumping power.
The MB2 bed resins do not have the exactly identical conductivities required by theory, but achieve the best compromise currently possible.
CLAIMS
1.- A method of electrodeionization of a solution, following which the solution to be deionized is passed through a deionization compartment of an electrodeionization cell, characterized in that the deionization compartment contains a bed of mixture of cation and anion exchange resins with substantially identical specific electrical conductivities and different degrees of crosslinking.
2. - Apparatus for the electrodeionization of a solution, comprising an electrodeionization cell with a deionization compartment, characterized in that the deionization compartment contains a bed of mixture of cation exchange resins and anions. the specific electrical conductivities of which are substantially identical and the degrees of cross-linking different.