FR2462185A1 - Cartouche filtrante et procede de realisation - Google Patents

Abstract

CARTOUCHE FILTRANTE ET PROCEDE DE REALISATION. CARTOUCHE FILTRANTE POREUSE REALISEE PAR ENROULEMENT FILAMENTAIRE, COMPRENANT UN ELEMENT TUBULAIRE DEFINI PAR DES ENROULEMENTS SUPERPOSES D'UN ASSEMBLE DE FILS CONTINUS, DONT LES SURFACES SONT MODIFIEES AU MOYEN D'UNE SILICE COLLOIDALE CATIONIQUE.

Description

La présente invention concerne des cartouches filtrantes réalisées par

enroulement filamentaire, et plus particulièrement des filtres de performance et de caractéristiques esthétiques améliorées. Les cartouches filtrantes réalisées par enroulement fila- mentaire et traitées à la résine sont bien connues et utilisées largement dans l'industrie du fait qu elles sont remarquables par un débit relativement élevé et une durée de vie importante

même quand eues traitent des niveaux de contaminants relative-

ment élevés.

Les préoccupations écologiques et concernant la santé ont augmenté l'intérgt que l'on a à contrôler et surveiller les concentrations de substances, même faibles, se présentant sous forme de petites particules contenues dans l'eau et en particulier dans l'eau destinée à la consommation humaine. Dans ce contexte, même les brouillards colloïdaux de particules de

dimensions extrêmement faibles sont considérés comme indésira-

bles même s'ils ne sont pas directement dangereux. L'attention portée à la population des contaminants s'étend à la pureté ou à la propreté ainsi qu'à l'intégrité (cohésion interne) de tout système de filtration utilisé. C'est pourquoi un système de filtration est intéressant non seulement par son efficacité dans le domaine des contaminants se présentant sous forme de

petites particules, mais également par la cohésion de la struc-

ture du filtre ainsi que par son apparence.

Les cartouches filtrantes à résine conviennent bien à un usage grand public car ils ont une cohésion qui convient, un débit élevé et une longue durée de vie; par contre on doit

en extraire les résidus organiques et/ou leur aspect est esthé-

tiquement inacceptable du fait des agents de liaison de cou-

leur foncée qui sont habituellement utilisés. On a constaté que d'autres agents de liaison conféraient à la structure une cohésion insuffisante, ce qui constitue une autre nécessité,

sans réduire la quantité de substances extractibles.

D'un autre c8té, les cartouches filtrantes réalisées par enroulement filamentaire se tiennent d'elles-mêmes sans agent de liaison et présentent en conséquence une apparence normalement blanche, propre et attrayante. Malheureusement,

ces structures ont des pores de dimensions relativement impor-

tantes.

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ILorsqu'il s'agit d'effectuer un filtrage mécanique, une

particule est éliminée par capture physique quand elle s'effor-

ce de traverser un pore qui est plus petit qu'elle-même. Dans ces cas, il est donc nécessaire que les dimensions des pores de l'agent de filtrage soient plus faibles que les dimensions

des particules du contaminant qui doit être éliminé du fluide.

Aussi, pour éliminer par filtrage mécanique des particules de contaminant qui sont fines et inférieures au micron, il faut que les agents de filtrage aient des pores minimes de dimensions correspondantes. Du fait que les dimensions des pores d'une telle structure sont déterminées de façon prédominante par les dimensions et la morphologie des matériaux utilisés pour la

constituer, on peut utiliser dans les feuilles filtrantes min-

ces, pour améliorer la filtration fine, des composants de peti-

tes dimensions tels que des fibres de petit diamètre (voir les

brevets US 3.158.532, 3.238056, 3.246.767, 3.553.682 ou 3.573.

158 au nom de Pall).

Tout en restant dans les limites géométriques imposées par

la construction des cartouches de filtre réalisées par enrou-

lement filamentaire, il est possible d'apporter certaines modi-

fications aux caractéristiques de filtrage mécanique en vue

d'augmenter le rendement de la capture, par exemple en sélec-

tionnant le type de filtre, en réduisant le titre des fils ou

en augmentant par fibrillation l'aire de la surface des fils.

Toutefois, l'ordre de grandeur de ces effets est faible et ils

ne permettent d'apporter que des corrections mineures du ren-

dement.

On connaît également, dans le domaine des feuilles fil-

trantes minces, l'utilisation d'une résine modificatrice de

charge qui modifie la charge superficielle et augmente la ca-

pacité de capture des petites particules par utilisation des effets électro-cinétiques, et on peut également obtenir une modification de charge des filtres à cartouche à résine par

une combinaison sélective d'un agent de liaison à base de ré-

sine mélanine formaldéhyde et d'un modificateur de charge à base de polyamide/polyamine épichlorhydrine, comme le décrit la demande de brevet US 46.743 aux noms de Kilty et Pernigotti

déposéele 8 juin 1979.

Ces modificateurs de charge ne sont pas décolorés de façon significative lorsqu'ils sont séchés et soumis au durcissement sous forme de feuille mince, mais il faut avoir recours à des températures d'environ 1490C et à des durées de

séchage pouvant atteindre 3 heures, ou plus, quand on les incor-

pore dans des filtres à cartouche à paroi épaisse et, dans ces conditions, la cellulose de la résine elle-même est décolorée

ou dégradée à un degré inacceptable.

Si l'on effectue le traitement à des températures plus

faibles, il y a une insuffisance d'inter-réaction avec l'élé-

ment du filtre, et la résine modificatrice de charge n'est pas

retenue.

Mn conséquence, un but de l'invention est de créer une cartouche filtrante dont la construction soit caractérisée par une forte cohésion, un faible niveau d'éléments extractibles, une longue durée de vie et un fort débit pour des contaminants

en petites particules, ainsi que par un aspect esthétique amé-

lioré. On a constaté que les cartouches filtrantes réalisées

par enroulement filamentaire peuvent avoir un rendement de fil-

tration amélioré pour des contaminants en petites particules sans que cela ait des inconvénients sur le plan esthétique,

en introduisant dans la structure un collo!de de silice catio-

nique constituant le modificateur de charge. La cartouche que l'on obtient se caractérise par une forte cohésion, une longue durée de vie, un débit élevé et un rendement amélioré pour des

contaminants en petites particules, tout en conservant une ap-

parence agréable.

Le modificateur de charge constitué par un colloïde de

silice se caractérise par des conditions de durcissement ther-

mique peu exigeantes, ce qui permet d'eneffectuer efficacement

le séchage et le durcissement dans des conditions o la dégra-

dation thermique ou autres effets de décoloration sont réduits

au minimum, alors que par ailleurs on fait une économie d'éner-

gie. Les cartouches sans résine et réalisées par enroulement filamentaire sont constituées habituellement à partir d'un fil dont la surface peut 8tre nappée pour déterminer une aire de surface additionnelle. Le fil est typiquement entièrement en

cellulose, par exemple en coton ou en rayonne, mais dans cer-

tains cas il peut gtre constitué en matière synthétique telle

que de l'acétate de cellulose, du nylon, du verre, du poly-

2k62185 propylène ou un acrylique. Lorsqu'on-fait référence ici à un fil, ce terme désigne toute structure, fibreuse ou assemblée, de brins de longueur importante et de petit diamètre, éléments

fibreux continus ou discontinus coopérant les uns avec les au-

tres sous une forme généralement funiculaire pour l'enroulement. On peut utiliser des rubans en fibres ou en films fibrillés, ou des mèches subdivisées si on le souhaite, mais on utilise plus typiquement une mèche de coton dont le titre coton est,

par exemple, de 0,50 à 0,60.

Le fil est enroulé autour d'un support perméable, habi-

tuellement un tube ou une gme de métal ou de matière plastique poreuse, en mettant en oeuvre les techniques d'enroulement classiques pour établir la structure poreuse désirée dans et entre les couches superposées des enroulements. Habituellement,

le fil est appliqué selon un patron en spirale et croisé, dé-

terminant des segments de fils en chevauchement et formant, à mesure que s'effectue l'enroulement, des chambres importantes en forme de losanges. Il est possible de préparer de telles

structures conformément à l'un quelconque des brevets US 3.319.

793, 3.556.226 et 3.398.905 dont il fait mention ici à titre de références. On choisit les enroulements de manière à avoir un contr8le sur- la densité et les dimensions des pores, un

filtre nominal de I micron étant obtenu par un enroulement dé-

terminant 39 losanges répartis circonférentiellement autour d'une gme centrale dont le diamètre est approximativement de 2,54 mm, tandis qu'un filtre nominal de 20 microns comprend losanges, etc., le nombre de losanges diminuant à mesure

que le filtrage est plus grossier.

Selon un mode de réalisation différent et souvent préfé-

ré, le fil est enroulé de manière à emprisonner et retenir

une substance fibreuse telle qu'un mat non tissé comme un ru-

ban de carde. On peut former ce type de structure conformément aux brevets US 3.065.856 et 3.648.646, également mentionnés ici à titre de références. Dans ce type de construction, les

chambres en losange comprennent une ou plusieurs parois cons-

tituées par la substance fibreuse, pour constituer une barriè-

re positive s'opposant au passage des particules dont les dimensions sont de l'ordre du micron. La substance constituant

la feuille peut naturellement comprendre des composants addi-

tionnels tels que des adjuvants de filtration particulaires

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quand on le désire.

La modification de la charge des surfaces du filtre peut

8tre obtenue facilement par immersion et adsorption du modifi-

cateur de charge, retrait de la résine en excès par aspiration, et finalement par séchage et durcissement. Naturellement, le traitement peut 9tre effectué en modifiant séparément la charge d'un ou plusieurs éléments de filtre, par exemple du mat non tissé, lors de la construction, mais en général on utilise une

solution de résine comprenant par exemple 5%' de substances so-

lides, et on traite la cartouche préformée pour obtenir un collo!de de silice d'environ 3 à 4% (en poids des substances

solides). Quand le choix du traitement détermine dans le sys-

tème une aire de surface additionnelle non modifiée, les sur-

faces des fibres peuvent être traitées additionnellement au moyen d'une source de cations d'aluminium polybasique tels que du chlorhydrate d'aluminium pour augmenter le niveau de la

modification de charge.

La silice colloïdale cationique est une dispersion aqueu-

se de particules colloldales chargées positivement consistant en une ame de silice dense revêtue d'un composé métal-oxygène polyvalent à charge positive et stabilisé de façon typique par

un contre-ion.

Les silices colloïdales catinoiques qui conviennent com-

prennent celles des brevets US 5.007.878, 3.252.917, 5.620.

978, 3.719.607 et 3.956.171 qui sont tous mentionnés ici à ti-

tre de référence. Ces silices consistent en des dispersions a-

queuses de particules colloldales chargées positivement formées par une âme de silice dense rev8tue d'un composé métal-oxygène

polyvalent positivement chargé, par exemple de la classe com-

prenant les oxydes métalliques, les hydroxydes métalliques et les oxydes métalliques hydratés des métaux ayant une valence

de 5 ou 4, et de préférence l'aluminium et le titane. De pré-

férence, la dispersion est acide, et le revêtement est de

l'espèce de l'alumine polylérique. Typiquement, le rapport mo-

laire de l'aluminium vis-à-vis de la silice sur la surface

est d'environ 1: 1, et la dispersion (disponible dans le com-

merce sous le nom de Ludox Positive Sol 1301I fabriquée par Z.I.

duPont de Nemours & Co) est stabilisée avec un contre-ion, com-

me le décrit le brevet US 3.007.878 déjà mentionné. La disper-

sion comprend 50%i de substances solides et elle est stabilisée avec un ion de chlore (1,4% tel que NaCl) pour pouvoir être

utilisée dans la gamme des pli compris entre 3,5 et 5,5).

Les particules colloïdales ont une aire de surface d'en-

viron 150-225 m2/g par adsorption d'azote, un diamètre des particules d'environ 15 à 16 mu, et un poids moléculaire d'en-

viron 5 à 18 millions par dispersion de la lumière.

Dans une forme pr6férée, on modifie encore plus les ca-

ractéristiques de l'aquasol de silice pour obtenir des niveaux plus élevés de l'aspèce alumine polyl6rique calculée en tant qu'alumine et atteignant 13 à 15%, ou plus, dans la gamme stable basée sur les substances solides colloïdales. Le revêtement, ou sur-revgtement, peut 9tre obtenu par un simple traitement

au moyen d'un composé d'aluminium approprié tel que du chloru-

re d'aluminium basique, comme le décrit le brevet US 3.007.878,

ou toute autre source de cations d'aluminium polybasique. L'a-

lumine, dans ces systèmes, existe sous forme d'un revêtement

de surface, et dans la mesure o elle dépasse l'aire de surfa-

ce disponible, en tant qu'alumine libre dans la solution. Na-

turellement, l'alumine libre peut également servir de rev9te-

ment pour des surfaces vierges dans le filtre. Quand on le souhaite, la dispersion colloïdale qui en résulte peut 9tre, et habituellement est effectivement, traitée pour éliminer

l'électrolyte en excès, par exemple par dialyse, afin d'amélio-

rer la stabilité au stockage. Le revêtement avec un composé

d'aluminium peut naturellement être réalisé séparément du trai-

tement avec le collo!de de silice, ces substances pouvant être

également combinées comme mentionné précédemment.

On ajoute la résine cationique pour modifier la charge

superficielle de l'un, au moins, des éléments du filtre, c'est-

à-dire du fil ou du mat, pour rendre la surface moins électro-

négative, et éventuellement, et de préférence, on dépose un

modificateur de charge suffisant pour déterminer au moins cer-

taines zones ou sites électro-positifs à l'intérieur de la structure de la cartouche. On pense que ces zones ou sites sont responsables de l'amélioration du rendement de filtration que l'on obtient, bien qu'il soit surprenant de constater que

des effets électro-cinétiques permettent d'obtenir des résul-

tats étant donnée la structure poreuse relativement importante

qui est en cause.

La quantité de modificateur de charge que l'on utilise dans la présente invention est donc celle qui est suffisante pour améeiorer le rendement de filtration de la cartouche non modifiée. On peut utiliser des quantités plus importantes de modificateur de charge quand on souhaite obtenir une certaine résistance de la liaison, mais en général on constate que de

3 à 4% en poids de colloTde de silice sont suffisants.

On applique habituellement le collolde de silice en tren-

pant la cartouche préformée dans une dispersion de, par exemple, % de substances solides ou par simple imprégnation ou encore

par incorporation d'environ 100 à.125%,o en poids d'un prélève-

ment humide de la dispersion, cette incorporation étant faci-

litée sous vide. On peut naturellement envisager d'autres pro-

cédés d'application, tels qu'une application par pulvérisation lors de la formation de la cartouche, ou un prétraitement des éléments de filtre, ou une combinaison de ceux-ci. Suite à l'application du collo!de de silice, on sèche et on polymérise

la cartouche.

Une caractéristique de la présente invention consiste

dans le fait que les exigences thermiques de l'étape de sécha-

ge et de durcissement sont plus faibles. S'il s'agit, par exem-

ple, d'une fabrication commerciale de 400 cartouches, ou plus, le séchage s'effectue à une température inférieure à 149 C, et habituellement entre 107 et 137WC, pendant une durée de 1

à 3 heures pour atteindre l'état sec à coeur.

Alors que l'étape de séchage et de durcissement peut

9tre effectuée de toute manière qui convient, il est souhaita-

ble dans certains cas d'utiliser des techniques de séchage statique (dans un four) pour obtenir une répartition effective uniforme ou relativement homogène des sites cationiquement modifiés. Les filtres à cartouche sont séchés typiquement en

utilisant de l'air chaud passant par l'intérieur de l'ouver-

ture centrale, ou par séchage par convexion le long du profil extérieur. L'utilisation de cette nouvelle technique, qui est

maintenant classique, avec les filtres de l'invention a cepen-

dant pour résultat des cartouches dont la surface a une charge

modifiée relativement restreinte et inefficace, car on consta-

te que la résine de modification tend à migrer et à s'accumuler

en direction de la source de chaleur de séchage, ou de la sur-

face intérieure ou extérieure des cartouches. Ainsi, poulr ob-

tenir une répartition relativement homogène des sites à charge

modifiée, il est souhaitable d'avoir recours à un séchage stati-

que dans les limites de température mentionnées ci-dessus. Natu-

rellement, l'invention vise également une répartition profilée

du modificateur de charge quand cela est souhaité.

Le fil utilisé pour constituer la cartouche est habituel- lement du coton dont la torsion est par exemple de 2,7 tours sur 25,4 mm et dont le classement nicronaire est compris entre 2,8 et 5,1, bien que l'on puisse utiliser de façon acceptable toute fibre dont la finesse est raisonnable ou tout fil dont

le poids est également raisonnable.

La cartouche elle-mgme est constituée de façon classique et comme mentionné ci-dessus en enroulant un fil sur un mandrin autour d'un support perméable pour former une âme au moins semi-rigide.

la vitesse d'alimentation du fil, qui peut être constan-

te ou variable en fonction de la structure constituée par le

fil, est en particulier déterminée par le patron de l'enroule-

ment, qui est lui-mgme fixé par la densité et la dimension des

pores désirés dans la cartouche. Des patrons d'enroulement ty-

piques donnent des configurations comprenant une série de lo-

sanges dont le nombre est compris entre 20 et 40 sur une lon-

gueur de cartouche comprise entre 22,8 et 25,4 cm, et entre 7 et 12 sur une circonférence d'environ 63 mm. Le fil détermine donc une structure de base composée de chambres en losanges à trois dimensions, dont l'épaisseur est d'environ 38 mm autour

de l'âme creuse.

La fonction que doivent remplir ces éléments de filtre

et les conditions de l'enroulement déterminent les caractéris-

tiques géométriques de la structure et fixent dans les inters-

tices entre les éléments du filtre les dimensions permanentes des pores et de ce fait le débit de la structure. Typiquement, ces structures ont des débits d'eau compris entre 3,8 et 75

litres à la minute à une pression de 0,14 kg/cm2.

La cartouche est utilisée dans une enveloppe de forme

classique. Le courant d'entrée provenant du sommet de l'enve-

loppe est réparti le long de l'extérieur de la cartouche qui

est disposée normalement verticalement et la filtration s'ef-

fectue par un courant axial sous la pression d'une pompe, de l'extérieur vers l'intérieur, et il en résulte que le courant

de sortie passe par le fond de l'enveloppe.

Dans le mode de réalisation préféré, la cartouche réaliste par enroulement filamentaire est préparée au moyen d'une úeuille filtrante insérée à l'intérieur, comme le décrivent les brevets

US 3.065.856 ou 5.648.846. Ces structures ont une faible densi-

té, un débit plus fort et une longueur de vie plus importante que les cartouches classiques à enroulement filamentaire, mais elles ont une structure à pores plus ouverts, ce qui fait que l'effet du modificateur de charge pour améliorer le rendement

de filtration est plus prononcé. Dans le présent mode de réali-

sation, une feuille ou bande d'agent filtrant tel que du coton cardé est alimentée dans l'appareil d'enroulement et engagée sur place selon une configuration en spirale par le ou les fils d'enroulement qui effectuent un mouvement de va-et-vient

sur la largeur de la feuille ou bande (le long de l'axe longi-

tudinal de la cartouche finie) et s'enroulent selon un patron croisé pour constituer une structure unitaire. De préférence, on envoie la feuille, ou la bande, ou le mat, à l'appareil d'enroulement à vitesse constante et les vitesses du fil et de l'appareil d'enroulement sont maintenues constantes de manière que la tension en traction qui est fonction du rayon de la

structure constituée par le fil détermine un gradient de densi-

té en section transversale. Naturellement, on comprendra que l'on puisse obtenir de façon similaire des gradients de densité contr8lés, variables ou programmés, qui soient fonction de la vitesse d'alimentation de la bande ou du fil, ou de la vitesse de l'appareil d'enroulement, ou qui présentent une relation avec celles-ci, par rapport au rayon de la structure constituée

par le fil.

La substance filtrante insérée à l'intérieur peut être constituée par tout matériau approprié à cet effet et pourvu d'une aire de surface suffisante pour la filtration, mais qui, pour des raisons d'économie, est habituellement du coton, de la rayonne ou des déchets mélangés sous forme d'un mat cardé de fibres discontinues. On comprendra qu'on puisse incorporer au mat des adjuvants de filtration particulaires, du carbone,

des fibres de verre ou autres agents augmentant l'aire de sur-

face ou augmentant le rendement de filtrage mécanique, en

fonction des buts recherchés.

L'agent de filtrage inséré à l'intérieur, et que l'on préfère, est du coton cardé (par exemple sous forme d'tue bande de 24,76 cm de largeur, dont le poids est compris entre 37 et 40 g sur 91,4 cm). Le poids de la bande ou la quantité incorporée peuvent naturellement varier, l'agent inséré pesant par exemple 3 grammes seulenent ou atteignant 85 grammes ou plus. Comme l'aire de surface de la cartouche n'est que légère- ment plus importante, on comprendra que la plus grande partie de cette aire de surface soit déterminée par l'agent inséré tandis que la géométrie de la structure obtenue avec le fil,

ou patron de l'enroulement, détermine essentiellement les di-

mensions des pores.

Evaluation des performances 1. Rendement de filtration Pour cet essai, on pompe dans la cartouche à un débit spécifié (habituellement de 3 g/min) un fluide contaminé de

turbidité spécifiée (normalement de 30 à 35 FTU pour un conta-

minant grossier et de 70 à 75 FTU pour un contaminant fin), et on mesure la turbidité effluente (au moyen d'un turbidimètre Hach modèle 2100A) en général après les 5 à 6 premières minutes

de filtration, le résultat étant exprimé en pourcentage de ren-

dement (turbidimétrique) de filtration par comparaison avec la turbidité d'entrée et le rendement étant calculé sous la

forme: -

Rendement..Turbidité d'entrée - Turbidité de sortie Turbidité d'entrée Habituellement, on fait la moyenne des valeurs de la

turbidité d'entrée et de la turbidité de sortie; et à l'occa-

sion on utilise la valeur de la turbidité finale (effluente),

(au point o la pression différentielle dans la cartouche dé-

passe 1,4 kg/cm2, ce qui constitue la conclusion de l'essai).

On peut également déterminer les performances du filtre en examinant la modification des valeurs de la turbidité effluente en fonction du temps, et le temps passé jusqu'à ce que l'essai soit terminé pour une valeur de 1,4 kg/cm2. De contaminant utilisé est de la poussière naturelle provenant de routes d'Arizona (fournie par la division AC Spark Plug de la General IMotors Corp.) dont le spectre des particules est relativement large et qui sont classées par le Laboratoire de G.K. Phoenix comme suit: Poussière grossière Poussière fine 0 à 5 microns 12 + 2J 39+2gJ

51àO " 12 + 3% 18+3%

20 " 14 + 5% 16+5%

20 à40 23 + 3% 18+3+%

4C0 3 50 + 53 9+5%J

à 200 " 9+% --

2. Capacité en contaminats (durée de vie par gramme) De manière similaire, on peut exprimer les performances du filtre par le nombre de grammes de contaminant retenus par

le filtre lorsque l'essai se termine à 1,4 kg/cm2.

D'autres caractéristiques telles que la résistance aux produits chimiques, à l'eau et aux solvants, sont testées de façon habituelle et enregistrées, mais elles sont classiques

pour ces structures et en usage dans l'industrie.

DXPLE I

Dans la série d'essais suivante, on a déterminé le rende-

ment turbidimétrique (turbidité d'entrée de 70-72:TU, le con-

* taminant étant constitué par de la poussière 'AC fine et le

débit étant de I g/min) et la capacité de retenue de contami-

nants de façon comparative en utilisant des filtres à cartou-

Che réalisés par enroulement filamentaire du commerce et clas-

siques, non traités, et des filtres traités avec un colloTde

de silice (Wesol PA, qui est un modificateur de charge à sili-

ce colloïdale cationique fabriqué par WJesolite Comp., Wilming-

ton, Delaware (4,0% d'alumine, 22,5% de silice, 30,% de substan-

ces solides)), ou de mélanges de Wesol PA et de Ilesol Plus (source de cations d'aluminium polybasique provenant du même fabricant). Toutes les cartouches traitées ont été séchées et

durcies à 14z9 C pendant 2 à 3 heures selon le poids des fibres.

Les résultats sont repris dans le Tableau I qui fait suite au

texte de la description.

Cet exemple constitue une démonstration des résultats qu'on peut obtenir avec uane modification de la charge, même

sans changer la géométrie de la cartouche. Les cartouches con-

servent une apparence nette, fraîche et blanche pendant toute la durée de l'essai. L'essai 9 démontre l'effet du traitement

du filtre directement à partir d'une source de cations d'alu-

minium polybasique. Bien qu'on ait obtenu une amélioration, il

22 2462185

cet essai se compare défavorablement avec l'utilisation du col-

lolde de silice.

FZ/YPIE II

On a traité des filtres à cartouche réalisés séparément par enroulement filamentaire (Cuno DCCSY de AIn: fil de coton

utilisé dans un enroulement de 8 x 22,5, quantité de coton in-

sérée: 85 g, débit d'environ 1,5 g/min à 0,14 kg/cm2) avec 2% d'un modificateur de charge constitué par de l'épichlorhydrine polyamido/polyamine (Hercules 1884), et 2o d'un modificateur constitué par un colloede de silice, les deux ayant été séchés

et polymérisés à 1640 C pendant 3 heures.

La cartouche traitée au colloide de silice était blanche, brillante et d'aspect agréable, alors que la cartouche traitée avec la résine 1884 était décolorée et d'apparence brune et

sale.

EEItPIE III Dans une autre série, on a traité des filtres à cartouche réalisés par enroulement filamentaire (Cuno D-CCSY de lIF) avec des niveaux variables de modificateur de charge, ces filtres ayant été séchés et durcis à des niveaux de température diffé-

rents, puis testés pour déterminer leurs performances de fil-

tration (contaminants fins AC, turbidité d'entrée 70-72, débit

de 1 g/min).

Le modificateur de charge utilisé pour ces essais a été de la silice colloidale cationique (3%' de substances solides)

contenant environ 15% d'alumine sur la base du poids des sub-

stances solides colloïdales (déterminée par absorption atomique de 309 nanomètres avec une lampe à cathode creuse et une flamme d'oxyde acétylène nitreuse) ayant une aire de surface d'environ 220 m2/g (adsorption d'azote) et un diamètre des particules

compris entre environ 15 et 16 mu ainsi qu'un poids moléculai-

re d'environ 5 à 18 millions (dispersion de la lumière).

Les résultats sont indiqués dans le tableau II qui suit.

TABLEAU I

Cartouche A. Type napp6 à enroulement Traitement Rendement Turbidimétrique % Capacit6 en contaminant (g) 1) Rayonne du commerce (enroulement 10 x59) 2) Rayonne du commerce (enroulement 10 x 39) 3) Coton du commerce (enroulement 10 x 39) %F) Coton du commerce (enroulement 10 x 39) ) Polypropylène 6) Polypropylène B. Type 7) Coton/coton (enroulement 8 x 22.5) 8) Coton/coton (enroulement 8 x 22.5) 9) Coton/coton (enroulement 8 x 22.5) ) Coton/coton (enroulement 8 x 22.5) Néant 73.0 %, mélange 80/20 de Wesol PA&PLUS 98.4 Néant 86.3 % mélange 80/20 de Wesol PA&PLUS 92.5 Néant 69.7 % mélange 80/30 de Wesol PA&PLUS 85.8 Néant % de Wesol PA % % de de Wesol Plus mélange 80/20 Wesol PA& Plus 78.0 97-5 87.8 96.6. co wCu 18.3 15.9 28. 2 32.4 63.1 52.6 4.8

TABLEAU

Traitemlent au colloïde de silice (% en poids) Température de séchage ( C) /,; AP initiale Turbidité (mbar) effluente (,%) % 95.3 95.7 99-5 98.6 99. 3 99.2 99.7 97.4 99.4 Durée de vie (g)... 47.0 51.0 55.0 55.0 46.2 45.5 56.5 -sI os ri -à Ln Dr 1 r,'

RM-2TDICATIOITS

1.- Cartouche filtrante poreuse réalisée par enroulement filamentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend un élément tubulaire défini par des enroulements superposés d'un assemblé de fils continus, dont les surfaces sont modifiées par unle si-

lice colloidale cationique.

2.- Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en

ce que l' élément comprend également des feuilles fibreuses con-

tinues insérées à l'intérieur, et coopérant de manière à cons-

tituer une structure cohérente avec l'assemblé de fils.

3.- Cartouche selon la revendication 2, caractérisée en ce que les surfaces desdites feuilles fibreuses sont modifiées

au moyen d'une silice colloïdale cationique.

4.- Cartouche filtrante poreuse et réalisée par enroule-

ment filamentaire, caractérisée en ce qu'elle comprend un élé-

ment tubulaire défini par des enroulements superposés d'un as-

semblé de fils continus coopérant avec des enroulements d'une feuille fibreuse continue insérée à l'intérieur de manière à constituer une structure cohérente, les surfaces d'au moins

l'un des éléments constitués par les fils et les feuilles fi-

breuses étant modifiées par une silice colloïdale cationique.

5.- Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en

ce qu'elle comprend suffisamment de silice colloïdale cationi-

que pour déterminer un potentiel électrocinétique positif

dans au moins certaines zones dudit filtre.

6.- Cartouche selon la revendication 5, caractérisée en

ce qu'elle comprend de 2 à 5i environ en poids de ladite sili-

ce colloïdale cationique.

7.- Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite silice colloïdale cationique est dérivée d'une

dispersion de particules colloïdales à charge positive compre-

nant ule Ame de silice dense modifiée par un composé métal-

oxygène polyvalent.

8.- Cartouche selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit métal polyvalent est de l'aluminium, et en ce qu'une quantité suffisante du composé est utilisée pour obtenir un revêtement de silice d'au moins 13%î en poids des solides colloïdaux.

9.- Procédé de traitement de cartouches filtrantes réa-

lisées par enroulement, caractérisé en ce qu'il comprend

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l'imprégnation d'une cartouche obtenue par enroulement filamen-

taire préformé et sec avec um colloide de silice cationique

pour obtenir un revStement de surface sur les surfaces fibreu-

ses dudit filtre qui soit suffisant pour augmenter le rende-

ment de filtration, et à sécher et durcir la structure impré-

gnée a une température inférieure a 149 C.

10.- Procédé de filtration de liquides & débits élevés et à rendement amélioré, caractérisé en ce qu'il consiste à

faire passer lesdits liquides dans le filtre à cartouche obte-

nu par enroulement filamentaire de la revendication 1.