FR2488264A1 - Materiau poreux a cellules ouvertes, charge et reactif - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA CHIMIE DES POLYMERES. LE MATERIAU POREUX FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE COMPRENANT UNE MATRICE POLYMERE ET UNE CHARGE REACTIVE, ET EST CARACTERISE EN CE QU'A TITRE DE MATRICE POLYMERE IL CONTIENT DU POLYVINYLFORMAL MOUSSE OU DU POLYURETHANE MOUSSE, ET A TITRE DE CHARGE REACTIVE, DES FIBRES BROYEES ECHANGEUSES D'IONS ETOU COMPLEXANTES, SA TENEUR EN FIBRES ETANT COMPRISE ENTRE 10 ET 80 DE LA MASSE DU MATERIAU FINI. LE MATERIAU EN QUESTION PEUT ETRE UTILISE DANS LES PROCEDES DE PREPARATION DES EAUX, D'EPURATION DES EAUX RESIDUAIRES, DE SORPTION DE PRODUITS VARIES A PARTIR DE MILIEUX LIQUIDES ET GAZEUX, D'EXTRACTION SELECTIVE DES METAUX.

Description

La présente invention est relative à la préparation des matériaux ayant des propriétés d'échangeurs d'ions et a notamment pour objet un matériau poreux, à cellules ouvertes, chargé et réactif.

Lesdits matériaux peuvent trouver de larges applications dans les procédés de préparation des eaux, d'épuration des eaux résiduraires, de sorption de produits variés à partir de milieux liquides et gazeux, d'extraction sélective des métaux.

On connais à l'heure actuelle des centaines de marques de résines échangeuses d'ions synthétiques à usage général ou a usages spéciaux, qui saitoffertssur le marché sous diverses dénominations Les échangeurs d'ions synthétiques insolubles ayant une structure tridimensionnelle de leurs macromolécules se subdivisent, d'après le signe de la charge des ions échangés, en échangeurs de cations (cationites), en échangeurs d'anions (anionites) et en échangeurs d'ions amphotères (ionites amphotères).En règle générale, on classe également parmi les ionites les agents de sorption complexants qui absorbent les substances à partir des solutions non par échange d'ions mais par chimisorption. I1 est possible de considérer l'échange d'ions avec la participation des ionites comme une réaction chimique hétérogène à laquelle prennent par des ions mobiles, tandis que l'ion macromoléculaire immobile de signe contraire forme une matrice polymère.

Les ionites sont produites essentiellement sous forme de particules sphériques ou de particules de forme irrégulière. C'est la forme sphérique des particules qui est optimale, étant donné que dans ce cas on obtient une résistance minimale à l'écoulement du liquide dans les colonnes. D'après leur caractéristique structurale il est possible de subdiviser les ionites en deux types ionites géliformes n'ayant pas de pores de transition, et ionites macroporeuses dont la phase solide est transpercée de pores dont le diamètre atteint plusieurs centaines d'angströms.On classe parmi les ionites géliformes les ionites ordinafnsou les ionites standard, macroréticulées et isoporeuses Généralement, les ionites solides sous forme de grains ou de granules de structure géliforme qui sont obtenues par polymérisation ou par polycondensation ont tendance à se gonfler en fonction de la fréquence et de la rigidité des réticulations intermoléculaires. A l'état sec et faiblement gonflé, ces ionites ne manifestent pas de porosité marquée, ce qui limite leur emploi dans les solutions non aqueuses ainsi que pour la sorption d-'ions de grand rayon, notamment de gros ions organiques.

La perméabilité de l'ossature polymère d'une ionite est l'une des propriétés esentielles qui en détermine l'utilisation pratique, aussi, depuis un certain temps, accorde-t-on une grande attention à la préparation des ionites poreuses. Grâce à leur surface développée, elles sont très actives dans les réactions de transformations polymère-analogues et dans les processus de sorption; toutefois, étant donné leur haute teneur en divinylbenzène (à concurrence de 50%) elles ont une capacité d'échange plus basse que les ionites géliformes et ne gonflent presque pas dans l'eau.

La vitesse des phénomènes d'échange est pratiquement déterminée par la vitesse de diffusion des contre-ions dans les grains de 1'ionise. Ayant des granules de dimensions relativement importantes et une surface spécifique relativement faible, les résines échangeuses d'ions
gonflent peu, ce qui ralentit le processus de diffusion et réduit par conséquent la vitesse d'échange d'ions.

Un autre inconvénient de nombreuses ionites synthétiques est leur stabilité chimique et thermique généralement basse ainsi que leur basse résistance mécanique.

Les pertes en ionîtes dues à l'éclatement des grains suivant les fissures précédemment formées au cours du broyage de la résine, de son retrait pendant le traitement thermique ou en cas de trempage de l'ionite à l'eau, atteint dans certans cas 10 à 155'.

Pour prévenir l'éclatement des particules, il faut disposer d'une structure plus élastique de l'échangeur d'ions.Ceci explique pourquoi les fibres échangeuses d'ions acquièrent une importance de plus en plus considérable. En effet, la surface sensiblement plus développée des fibres qui est enrichie au maximum, dans la couche superficielle, en groupes fonctionnels actifs, l'aptitude à l'humidification rapide et la haute capillarité des matières fibreuses, leur assurent une plus grande vitesse de déroulement des processus en comparaison des matières granulées. En outre, la dimension effective des grains des ionites granulées est de 0,48 à 0,63 mm, alors que la dimension transversale de la plupart des matières fibreuses réactives est de 20 à 30 fois inférieure et se chiffre par 0,02 à 0,03 mm.Il s'ensuit que le chemin de diffusion des ions dans les matières fibreuses est lui-aussi environ 20 à 30 fois plus court. Cette circonstance constitue la raison principale d'une cinétique plus active des fibres réactives par comparaison avec les matières du type granulé. Circonstance essentielle : la plupart des fibre s modifiées à groupes réactifs présentent une haute porosité atteignant souvent une valeur de 100 à 200 m2/g.

La vitesse de conversion des groupes fonctionnels de fibres de ce genre est la plus élevée.

Toutefois, les fibres réactives ainsi que les non-tissés qui: en dérivent, quand ils sont chargés dans une colonne, s'agglutinent relativement rapidement en augmentant brusquement les pertes de charge hydrodynamiques de la couche filtrante.

Pour éviter cet inconvénient, il importe que la couche filtrante présente l'élasticité des mousses plastiques élastiques.

On connaît à l'heure actuelle un procédé de préparation de mousses plastiques de polyuréthane contenant des groupes ioniques (brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 988 268, classe 260-2.5, 1976).

On obtient ces mousses plastiques ou plastiques cellulaires amphotères à partir de réactifs contenant des groupes cationiques et anioniques C'est ainsi qui on contact la préparation d'un plastique cellulaire de polyuréthane par interaction d'isocyanates, notamment de méthyl-1 diisocyanate-2,4, avec des composés organiques, notamment avec un ester de polyglycol et d'acide ricinoléique. On porte le mélange à 1700C, on l'abandonne pendant 3 heures, après quoi on le refroidit jusqu'à la température ambiante.Parmi les inconvénients des matériaux considérés il convient de citer le fait qu'ils ont une faible teneur en groupes ioniques et qu'ils sont pour cette raison inaptes à l'utilisation dans les processus de chfmisorption. Ils sont destinés à servir uniquement comme matrice pédologique pour la croissance des végétaux.

On connait des matériaux mousses ou cellulaires échangeurs d'ions (brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 867 319, 1975 ; brevet des Etats-Unis d'Amérique N" 3 947 387, classe 260-2.5 R, 1976) que l'on obtient en faisant mousser un polymère que l'on prépare en présence d'un composé polaire volatil qui sert de plastifiant pour les groupes ioniques. Le polymère contient 0,4 à 10% en moles de groupes acides greffés, essentiellement de groupes sulfoniques, et se présente comme du polystyrène sulfoné. La matière obtenue par ce procédé a une faible capacité d'échange (la quantité de groupes ioniques, notamment de groupes sulfoniques, est de 0t2 à 2096 en moles) et une faible résistance mécanique. En outre, les matières de ce genre sont caractérisées par leur rigidité et leur fragilité.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique NO 3 094 494 (classe 260-2.1, 1963) revendique des matériaux échangeurs d'ions cellulaires composés de polyuréthane mousse, jouant le rôle d'une matrice polymère, et d'une charge telle qu'une-résine synthétique échangeuse d'ions, à raison de 0,5 à 160 parties en poids pour 100 parties en poids de matrice.Pour obtenir des matériaux de ce genre on ajoute à 100 parties en poids d'un oligomère de propylène-glycol (obtenu en chauffant 2 parties d'un mélange de 100 g de polypropylène-glycol de masse moléculaire 2000 et de 35 parties de toluènediisocyanate (mélange d'isomères 80/20), 67 parties d'une résine échangeuse d'ions finement broyée à base d'un acide sulfonique (styrène sulfonique et divinylbenzène sous forme sodique) et on agite Jusqu'à obtention d'un produit homogène, ensuite on ajoute un mélange de 2,4 parties d'eau, 1 partie de triéthylamine, 0,6 partie de diméthylpolysiloxane, et on agite jusqu'à la formation d'une mousse.On verse le mélange mousse dans un moule et on le laisse reposer jusqu'à la fin de la formation du matériau mousse ("moussage" Les matériaux obtenus par le procédé en question sont flexibles, élastiques, perméables aux gaz et aux liquides. La résine échangeuse d'ions est accessible aux liquides, mais les solutions de travail provoquent une lixiviation de la résine échangeuse d'ions finement broyée hors du matériau, ce qui influe sensiblement sur la capacité d'échange au cours de l'utilisation et contribue à réduire le potentiel d'utilisation de ces matériaux. En outre, le matériau est caractérisé par des caractéristiques cinétiques relativement modérées.

Ces particularités expliquent pourquoi il semble inefficace d'utiliser les matériaux échangeurs d'ions cellulaires et les mousses cellulaires chargées de résine pour résoudre des problèmes tels que la protection de l'environnement contre la pollution. Etant donné les faibles valeurs de leur capacité d'échange, leurs caractéristiques hydrophobes et la vitesse modérée des processus d'échange, leur mise en oeuvre ne peut pas permettre de réaliser la purification des eaux résiduaires des substances nocives Jusqu'aux valeurs requises des concentrations limites. En outre, il est impossible de faire varier les caractéristiques des matériaux afin d'élargir leurs domaines d'utilisation.

On s'est donc proposé de créer un matériau réactif caractérisé par des vitesses élevées des processus d'échange, par leur stabilité osmotique, par leur résistance mécanique et par leurs propriétés élastiques, en additionnant à la matrice polymère une charge réactive fibreuse.

Ce problème est résolu par la création d'un matériau poreux à cellules ouvertes réactif chargé, constitué d'une matrice polymère et d'une charge réactive, dans lequel suivant l'invention, on utilise à titre de matrice polymère un polyvinylformal mousse ou un polyuréthane mousse, et à titre de charge réactive, des fibres échangeuses d'ions et/ou des fibres complexantes, la teneur en fibres de la masse du matériau fini étant de 10 à 80%.

Il est avantageux que la teneur en fibres réactives soit de 50 à 70% de la masse du matériau fini. Dans ce cas, le matériau offre une capacité d'échange et une résistance mécanique maximales et conserve ses propriétés élastiques.

A titre de fibres échangeuses d'ions réactives on utilise des ionites fortement et faiblement acides, des ionites fortement et faiblement basiques et des polyampholites à base de fibres d'alcool polyvinylique.

Les fibres d'alcool polyvinylique offrent une association particulière de propriétés qui sont particulièrement importantes pour l'obtention et l'exploitation des fibres réactives. Il est possible d'introduire dans les fibres d'alcool polyvinylique des groupes d'acides sulfonés, d'effectuer l'estérification des fibres par des diacides carboxyliques, de réaliser le greffage des groupes échangeurs de cations et d'anions par l'inter médiaire des groupes carboxyliques et hydroperoxydes.

On arrive de la sorte à obtenir des fibres réactives dont la capacité d'échange peut aller jusqu'à 6 équivalents-milligrammes / gramme
On utilise également à titre de fibres échangeuses d'ions réactives des ionites fortement et faiblement acides, des ionites fortement et faiblement basiques et des polyampholites à base de fibres polyacryliques structurées (pontées). La présence de groupes nitrile et carboxyle réactifs dans lesdites fibres permet d'obtenir des ionites qui se distinguent par des propriétés multiformes et des valeurs variées de la capacité d'échange. Par saponification aux alcalis des groupes nitrile on obtient des polyampholites d'une capacité d'échange allant jusqu'à 8 - 9 équivalents-milligrammes/ gramme.

Les fibres échangeuses d'ions polyacryliques se distinguent par leur haute stabilité chimique, leur mise en oeuvre permet d'effectuer les processus de sorption-désorption dans une gamme étendue de valeurs de pH à des températures élevées.

Comme fibres échangeuses d'ions réactives on utilise également des ionites et des ampholites fortement et faiblement acides, fortement et faiblement basiques à base de fibres d'hydrate de cellulose. Ces ionites- se distinguent par leurs hautes caractéristiques hydrophiles, ce qui permet de conduire les processus de diffusion à une vitesse considérable. Les fibres échangeuses d'ions à base d'hydrates de cellulose ont une résistance mécanique suffisamment élevée, surtout dans les solutions neutres, ce qui est essentiel pour l'utilisation des matériaux notamment dans l'industrie alimentaire. Le coût modéré des fibres d'hydrates de cellulose réactives permet de les mettre en oeuvre pour l'obtention de matériaux échangeurs d'ions non récupérables pour la sorption des métaux de valeur particulièrement élevée.

On emploie des fibres échangeuses d'ions à base de fibres phénol-aldéhyde ayant une structure tridimensionnelle et une stabilité chimique accrue.

On emploie des fibres échangeuses d'ions de polyoléfines et d'halogénures de polyvinyle caractérisées par leurs hautes résistance-mécanique et stabilité chimique.

A titre de fibres complexantes réactives on met en oeuvre des fibres polyacryliques complexantes avec des groupes thiol et acide phosphorique.

A titre de fibres complexantes réactives on utilise des fibres d'alcool polyvinylique contenant des groupes fonctionnels qui peuvent former des liaisons de coordination avec les ions, les atomes ou les molécules qui se trouvent en contact avec eux. On utilise des fibres d'alcool polyvinylique contenant de l'azote; de l'oxygène ou de l'acide phosphorique.

En outre, on utilise à titre de fibres complexantes réactives des fibres d'hydrates de cellulose à groupes acide phosphorique et des fibres d'hydrates de cellulose contenant de l'azote. On emploie des fibres d'hydrates de cellulose à groupes thiol et thione.

Les matériaux poreux à cellules ouvertes réactifs chargés présentent un certain nombre de propriétés intéressantes, ils associent des indices cinétiques élevés, une haute stabilité osmotique et une haute résistance mécanique des fibres réactives à des caractéristiques élastiques des mousses plastiques. Les matériaux poreux à cellules ouvertes réactifs chargés présentent sur les matériaux granulés un avantage décisif : celui de leur vitesse plus élevée de sorption et de désorption. Ceci s'explique par le fait que la dimension effective des granules de l'ionite est d'environ 20 à 30 fois supérieure au diamètre des fibres réactionnelles dont les groupes actifs sont en outre concentrés à la surface.Le chemin de diffusion des ions sorbés vers les groupes actifs de la fibre échangeuse d'ions est beaucoup plus court et la vitesse des processus de sorption-désorption des matériaux poreux réactifs chargés est d'environ 20 à 30 fois plus élevée que celle des matériaux granulés.

Les matériaux poreux réactifs chargés ne se désintègrent pratiquement pas sous l'action des efforts mécaniques considérables et des variations brusques de la force ionique des solutions.

Les matériaux poreux réactifs chargés sont caractérisés par leur flexibilité, leur élasticité, leur non destructibilité en présence de déformations et de chocs. Les matériaux sont hydrophiles, ont un réseau bien développé de capillaires et de pores communiquant entre eux. A l'état sec, la structure à pores fins de condensation du matériau disparatt en se transformant en une structure cryptocondensée. Seule la. porosité obtenue au cours du moussage et résultant de l'introduction de la charge fibreuse demeure. A l'état sec, le matériau est rigide, on peut le soumettre à l'usinage mécanique (le scier, le raboter, le découper) afin de lui conférer les dimensions et les formes nécessaires.

La présence d'un système de pores relativement grossiers ouverts et de capillaires communicants facilite sensiblement l'imprégnation des matériaux par diverses solutions. Les parois minces des pores s'humidifient et gonflent rapidement, la structure cryptocondensée se développe à nouveau et occupe le même volume que celui qu'elle occupait à l'état humide avant le desséchage.

A l'état gonflé le matériau présente une très haute élasticité, est capable de subir des déformations réversibles très importantes. Etant donné que l'eau constitue un plastifiant pour le formal polyvinylique mousse et les fibres, même une utilisation de longue durée du matériau poreux réactif n'entraSne pas une perte d'élasticité.

Dans les matériaux poreux réactifs chargés, la dimension des cellules est de loin inférieure à la longueur des fibres, et ces dernières sont solidement fixées dans la masse de la matrice polymère. Au cours de l'utilisation, les matériaux poreux chargés réactifs de ce genre, grâce à leur haute stabilité osmotique et à leur résistance mécanique, sont caractérisés par une haute stabilité de la masse.

Il est possible d'obtenir des matériaux réactifs poreux sur les matériels existants pour la préparation de mousse de polyvinylformal et de mousse de polyuréthane.

Les processus de sorption dans lesquels interviennent ces matériaux peuvent être réalisés suivant la technologie existante dans des colonnes, des filtrespresses, sans qu'il soit nécessaire d'apporter des modifications de construction sensibles au génie chimique utilisé dans ces procédés.

Pour obtenir un matériau réactif chargé à cellules ouvertes à base de mousse de polyvinylformal mousse, on fait mousser une solution aqueuse d'alcool polyvinylique (on utilise un alcool polyvinylique d'une masse moléculaire de 30 000 à 150 000) en présence d'une substance tensio-active au moyen d'un agitateur mécanique.

Au cours du "moussage" on ajoute de l'aldéhyde formique sous forme d'une solution aqueuse à 37 et d'une solution aqueuse de chlorure de sodium. Il est recommandé d'effectuer le moussage jusqu'à ce que soit atteint un degré de moussage de 3 à 10. Par ailleurs, il est possible d'utiliser des agitateurs fonctionnant dans un intervalle de vitesses de rotation de 500 à 10 000 tr/mn. A titre usagent moussant il est possible de mettre en oeuvre des substances tensio-actives ioniques et non-ioniques : des alcoylsulfates, des alcoylsulfonates, des alcoylarylsulfonates, des amines de différents degrés de substitution, des éthers polyoxyéthyléniques d'alcoylphénols, des éthers polyoxyéthyléniques d'acides gras, etc.

A titre de catalyseurs de la réaction de formation de structures par condensation de la mousse de vinylformal, on utilise des acides minéraux : l'acide chlorhydrique, l'acide phosphorique, l'acide nitrique, l'acide sulfurique, etc. Il est recommandé d'introduire le catalyseur quelques minutes ou bien une minute avant la fin du processus de moussage.

Après avoir atteint le degré de moussage requis, on introduit dans la masse réactionnelle une charge fibreuse dans un mélangeur à vis d'Archimède ou bien dans la capacité même où l'on a effectué le moussage, à des vitesses modérées de rotation de l'agitateur (100 à 300 tr/mn). La longueur des fibres peut être de 1-2 mm à 50-60 mm, de préférence 3 à 8 mm.

On emploie des types quelconques de fibres réactives échangeuses d'ions et complexantes, soit séparément, soit en associations variées, ce qui confère les propriétés correspondantes au matériau final.

On effectue le processus de structuration (d'acétalisation) de l'alcool polyvinylique à une température de 20 à 100 C, et dans ce cas, la durée d'acétalisation varie de 1 à 50 heures. La viscosité du système augmente graduellement, ce qui accroît additionnellement la stabilité de la mousse. Au cours de l'acétalisation, il se sépare de la solution des particules minuscules de nouvelle phase, ce qui conduit à la formation d'une structure de condensation et à un durcissement simultané de la mousse. Au cours de la structuration par condensation, les particules de la nouvelle phase (du polyvinylformal) se déposent à la surface des fibres, se lient entre elles et forment un réseau tridimensionnel ponté dans lequel sont incluses les fibres.Comme la longueur des fibres dépasse (de 1-2 à plusieurs centaines de fois) les dimensions des pores, elles sont incluses en règle générale dans plusieurs cellules simultanément.

Elles transpercent les parois des cellules, ou bien sont disposées dans les parois elleamêmes. Ainsi, il intervient une espèce originale de renforcement du système par formation d'une armature, grâce à quoi la résistance mécanique du matériau poreux est sensiblement augmentée0
Dans ce cas, il n'y a pas de réduction marquée de l'élasticité de la matrice étant donné que les fibres elles-mêmes présentent une haute flexibilfté.

On lave soigneusement les matériaux obtenus à l'eau déminéralisée pour éliminer l'excès d'acide, de sel et de formaldéhyde, après quoi on les sèche à une température de 70 à 900C.

Au cours de l'obtention d'un matériau réactif poreux, le degré d'acétalisation de l'alcool poliny- lique est porté à une valeur qui assure la formation, dans les parois des bulles, d'une mousse à structure de condensation. Au cours du séchage, la structure finement dispersée condensée disparaît en se transfoemanten une structure cryptocondensée. Seule se maintiens sa porosité grossière obtenue lors du mous sage et du fait de l'introduction de la charge fibreuse. A l'état sec, le matériau est rigide, il est possible de le soumettre à des usinages mécaniques divers afin de conférer à l'article les dimensions et les formes requises. La présence, au sein du matériau, d'un système de pores ouverts et de capillaires facilite sensiblement l'impré- gnation des matériaux par les solutions aqueuses Les parois minces des pores s'humidifient et gonflent rapidement, la structure cryptocondensée se "développant" à nouveau et occupant le même volume que celui qu'elle avait à l'état humide avant le séchage. Dans un tel état de gonflement, lorsque le polyvinylformal mousse se présente sous forme d'un système fibreux et poreux complexe constitué d'éléments structuraux extrêmement fins, le matériau présente une très haute élasticité, se prête à des déformations réversibles très importantes sous l'action des contraintes. Etant donné que l'eau est un plastifiant pour le polyvinylformal mousse, même une exploitation de longue durée du matériau poreux réactif ne conduit pas à une perte d'élasticité.

Le processus de préparation du matériau poreux réactif à base de polyuréthane mousse comprend un stade de mélange du polyester avec un diisocyanate, son brassage dans un mélangeur à grande vitesse, son mélange avec des fibres réactives broyées, avec le catalyseur et avec une petite quantité d'eau, la coulée du mélange réactionnel dans des moules et le durcissement des matériaux mousses.

Pour obtenir un matériau poreux à cellules ouvertes réactif chargé, à base d'un polyuréthane mousse, on mélange tous les constituants de départ dans un mélangeur (méthode à une seule étape), ou bien on obtient tout d'abord un polyester-isocyanate à partir d'un polyester et d'un isocyanate pris en excès, et on le mélange ensuite avec d'autres constituants (méthode à deux étapes). Dans le cas de la méthode à une seule étape, la réaction se déroule à une grande vitesse, alors que dans la méthode à deux étapes elle se déroule beaucoup plus lentement.

Dans ce dernier cas il y a possibilité de régler (contrôler) la densité du matériau.

On utilise des polyesters composés (produits de condensation des polyacides sur des polyols), des polyesters simples (produits de condensation d'oxydes d'alcènes sur des diols) et de polyols azotés ou de polyesters azotés (produits de condensation d'oxydes d'alcènes sur des polyamines, notamment l'éthylènediamîne, la diéthylènetriamine).

Comme catalyseurs d'interaction du diisocyanate avec les groupes hydroxyle des polyesters ou des polyols contrôlant la vitesse de la réaction et la durée du processus, on met en oeuvre des phénolates, des méthylmorpholines et des éthylmorpholines, la pyridine, la diméthylaniline.

On utilise comme émulsifiants desSels sodiques des acides sulfoniques ou d'autres substances tensioactives. A titre de plastifiants on utilise le phthalate de dibutyle, le phosphate de tricrésyle et d'autres réactifs.

La densité du mélange que l'on a fait mousser et le nombre de liaisons transversales (pontées) sont réglées par modification des proportions d'eau et de diisocyanate ajoutées au polyester. Plus on introduit d'eau et de diisocyanate, plus la densité apparente du matériau est réduite et plus le nombre de liaisons entre les chaînes est considérable, ces chaSnes augmentant la rigidité du matériau.

Le durcissement du matériau poreux réactif intervient au bout de quelques heures.

La réactivité des matériaux finis est étudiée en laboratoire de la manière suivante.

Pour déterminer la capacité d'échange statique, on immerge une prise de matériau poreux (0,5 à 0,6 g) dans une solution 0,1N (d'alcali, d'acide ou de sel de chlorure de sodium) et on brasse pendant 30 minutes.

La quantité d'ions échangés est déterminée par la différence entre la concentration initiale et la concentration finale de la solution.

Pour déterminer la capacité d'échange totale du matériau on le met en contact avec une solution pendant 48 heures. Le facteur d'utilisation des groupes ioniques, qui caractérise la vitesse d'échange, est représenté par le rapport de la capacité d'échange statique pendant 2 minutes de contact entre le matériau, d'une part, et la solution à la capacité d'échange totale, d'autre part.

Pour déterminer le taux de diminution de la capacité des matériaux, on fait subir à ces derniers un grand nombre de cycles de travail d'échange.

Les matériaux chargés réactifs obtenus de cette manière sont sensiblement supérieurs(de 20 à 25 fois) aux matériaux granulés existants du point de vue des indices cinétiques, de leur stabilité osmotique et de leur résistance mécanique.

Les matériaux présentent des propriétés élastiques et sont aptes à de très fortes déformations réversibles.

Les matériaux réactifs poreux chargés, à l'encontre des ionites disponibles, ne sont pratiquement pas dégradés par des actions mécaniques notables et en présence de brusques modifications de la force ionique des solutions.

Pour la préparation des matériaux poreux réactifs chargés il est possible d'utiliser des types quelconques de fibres réactives, ayant des propriétés échangeuses d'ions et complexantes, aussi bien séparément qu'en associations. Les matériaux présentent un ensemble de propriétés utiles, ont une vaste plage d'utilisations et peuvent être utilisés dans des milieux liquides et gazeux ayant une basse concentration de la substance à extraire.

Au cours de leur utilisation, les matériaux réactifs poreux, grâce à leur haute stabilité osmotique et à leur résistance mécanique, sont caractérisés par une haute stabilité de leur masse.

Les processus de sorption et d'échange d'ions avec la participation de ces matériaux peuvent être réalisés suivant la technologie existante dans des colonnes, filtres-presses et dans d'autres appareils, sans apporter de modifications importantes dans la construction de l'appareillage chimique nécessaire au déroulement de ces processus.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation concrets mais non limitatifs.

Exemple 1.

Matériau poreux réactif contenant 20% de polyvinylformal mousse et 80 de fibres d'alcool polyvinylique sulfonées.

On fait mousser 100 cm3 d'une solution à 10duo d'alcool polyvinylique dans un vase ouvert, en présence d'un émulsif, à l'aide d'un agitateur mécanique, sous la pression atmosphérique, pendant 10 à 15 minutes.

Ensuite, tout en poursuivant le brassage, on y ajoute 10 cm3 d'une solution à 37% de formaldéhyde, 10 cm3 d'une solution aqueuse à 2456 de chlorure de sodium.

Une à deux minutes avant la fin du i'moussage" on ajoute un catalyseur de réaction de structuration par condensation, notamment l'acide chlorhydrique concentrés à raison de 10 cm3. On introduit dans la mousse homogène, sous agitation constante, des fibres échangeuses d'ions obtenues par sulfonation de fibres d'alcool polyvinylique à raison de 40 g (80% de la masse du matériau fini). La longueur de coupe des fibres est de 5 à 8 mm. On coule la masse obtenue dans un moule et on l'y abandonne pour son durcissement dans un réservoir thermostatique à une température de 70 C pendant 60 minutes, et ensuite, pour élever le degré de parachèvement du processus, pendant 24 heures à la température ambiante. Après la séparation de la phase liquide on sépare par lavage le matériau obtenu afin de le libérer des réactifs non entrés en réaction, et on le sèche.

Le matériau obtenu est une cationite fortement acide Sa capacité d'échange statique par rapport à une solution 0,îN de chlorure de calcium est de 4,4 à 4,6 équivalents-milligrammes/gramme . Le facteur d'utilisation des groupes ioniques (rapport de la capacité d'échange statique à la capacité d'échange totale) en 2 minutes est de 885'o
Après dix cycles d'échanges ioniques, sa capacité d'échange statique baisse de 2,35' par rapport à sa capacité initiale. La masse volumique apparente du matériau, comprise entre 150 et 160 kg/m3, reste invariable au cours de son fonctionnement.

Exemple 2.

Le matériau poreux réactif contient 2046 de polyvinylformal mousse et 8046 de fibres échangeuses d'ions fortement acides à base de nitrile polyacrylique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, à cette différence près qu'au lieu des fibres d'alcool polyvinylique on introduit 40 g (8096 en masse) de fibres échangeuses d'ions fortement acides à base de nitrile polyacrylique.

Le matériau est une cationite fortement acide.

La capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN de chlorure de calcium est de 3,6 à 3,8 équivalentsmilligrammes/gramme ; le facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 86%.

Après dix cycles d'échange ionique, sa capacité d'échange statique diminue de 2,15' par rapport à sa capacité initiale.

La masse volumique apparente du matériau qui est de 140 à 150 kg/m3 reste invariable au cours de son fonctionnement.

Exemple 3.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyvinylformal mousse et 70 de fibres formaldéhyde-phénol sulfonées.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu-de fibres d'alcool polyvinylique on introduit 23,3 grammes (7046 en masse) de fibres phénol-aldéhyde sulfonées.

Le matériau est une cationite fortement acide. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N de chlorure de calcium est de 2,9 à 3,0 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 8556.

La masse volumique apparente du matériau, qui est de 130 à 150 kg/m3 reste inchangée au cours de son utilisation.

Exemple 4.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyvinylformal mousse et 70% de fibres de nitrile polyacrylique faiblement acide.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu des fibres d'alcool polyvinylique on introduit 23,3 grammes (7096 en masse) de fibres de nitrile polyacrylique faiblement acide, obtenues par saponification alcaline de fibres de nitrile polyacrylique nouvellement formée.

La matière obtenue est une cationite faiblement acide, sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN d'alcali est de 6,5 à 8,0 équivalents-milligrammes/gramme. Le facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 895'.

Après dix cycles d'échange ionique la capacité statique d'échange baisse de 2,856 par rapport à la valeur initiale.

La masse volumique apparente, qui est de 110 à 150 kg/m3, reste inchangée en cours de fonctionnement.

Exemple 5.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyvinylformal et 70% de fibres échangeuses d'ionsà v ede fibres d'alcool polyvinylique.

Son procédé de préparation est analogue à celui cité dans l'exemple 1, sauf qu'on introduit 23,3 grammes (705' en masse) de fibres d'alcool polyvinylique faiblement acide.

Le matériau obtenu est une cationite faiblement acide. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N d'alcali est de 3,5 à 4,5 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 87%.

Après une dizaine de cycles d'échange d'ions, sa capacité d'échange statique baisse de 2,45' par rapport à sa valeur initiale.

Sa masse volumique apparente, qui est de 110 à 150 kg/m3, reste inchangée en cours de fonctionnement.

Exemple 6.

Le matériau poreux réactif content 30% de polyvinylformal mousse et 705' de fibres échangeuses d'ions faiblement acides à busse de bns d'hy'oe deoGlulose.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de fibres d'alcool polyvinylique on introduit 23,3 grammes (70% en masse) de fibres d'hydrate de cellulose faiblement acide, contenant de l'acide polyacrylique ou polyméthacrylique greffés.

Le matériau obtenu est une cationite faiblement acide. Sa capacité d'échange statique suivant une solution O,îN d'alcali est de 4,5 à 5,2 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ionogènes en 2 minutes est de 92%.

Après dix cycles d'échange ionique, sa capacité d'échange statique baisse de 3,5% par rapport à la capacité d'échange initiale.

La masse volumique apparente du matériau qui est de 120 à 140 kg/m3, reste inchangée en cours de fonctionnement.

Exemple 7.

La matière poreuse réactive contient 40% de polyvinylformal mousse et 60% de fibres échangeuses d'ions, faiblement basiques, à base de fibres de nitrile de polyacryle.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de fibres d'alcool polyvynylique on introduit 15 grammes (60 en masse) de fibres de nitrile polyacrylique traité à l'hydrazide.

Le matériau obtenu est une anionite faiblement basique dont la capacité d'échange statique suivant une solution O,1N d'acide chlorhydrique est de 2,5 à 2,7 équivalents-milligrammes/gramme. Le facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 895'.

Après dix cycles d'échange d'ions sa capacité d'échange statique baisse de 1,9% par rapport à la valeur initiale.

La masse volumique apparente du matériau, qui est de 100 à 110 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 8.

Le matériau poreux réactif contient 60% de polyvinylformal et 4C% de fibres d'alcool polyvinylique faiblement basique
Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf que l'on introduit 8g (40% en masse) de fibres d'alcool p & vinylique contenant de la polyméthyl-2 vinyl 5 pyridine greffées
Le matériau obtenu est une anionite faiblement basique. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N d'acide chlorhydrique est de 1,1 à 1,3 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d 'utili- sation des groupes ioniques en 2 minutes est de 86%.

Après dix cycles d'échange d'ions, sa capacité d'échange statique baisse de 2,4'/o par rapport à la valeur initiale.

La masse volumique apparente du matériau, qui est de 170 à 180 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 9.

Le matériau poreux -réactif contient 70% de polyvinylformal mousse et 30% de fibres à base d'hydrate de cellulose faiblement basique
Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de fibres d'alcool polyvinylique on introduit 4,4 g (305' en masse) de fibres d'hydrate de cellulose contenant de la polyméthyl-2 vinyl-5 pyridine greffée.

Le matériau obtenu est une anionite faiblement basique, sa capacité d'échange statique suivant une solution O,îN d'acide chlorhydrique est de 0,8 à 0,9 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 86%.

Après dix cycles d'échange d'ions sa capacité d'échange statique baisse de 2,15' par rapport à la capacité initiale.

La masse volumique apparente du matériau, qui s'élève à 110-120 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 10.

Le matériau poreux réactif contient 40% de polyvinylformal mousse et 6096 de fibres d'alcool polyvinylique fortement basique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf que l'on introduit 15 g (6096 en masse) de fibres d'alcool polyvinylique avec un sel quaternaire de polyméthylvinylpyridine greffé.

Le matériau obtenu est une anionite fortement basique, sa capacite d'échange statique suivant une solution 0,îN de chlorure de sodium est de 1,1 à 1,3 équivalents-milligrammes/gramme, Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 91.

Après dix cycles d'échange d'ions sa capacité d'échange statique baisse de 1,85' par rapport à sa capacité initiale.

La masse volumique apparente du matériau est comprise entre 200 et 210 kg/m3 et reste inchangée pendant l'utilisation0
Exemple 11.

Le matériau poreux réactif contient 4096 de polyvinylformal mousse et 6096 de fibres à base de nitrile polyacrylique échangeuse d'ions, fortement basique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de fibres à base d'alcool polyvinylique on introduit 15 g (605' en masse) de fibres de nitrile polyacrylique avec un sel quaternaire de polyméthylvinylpyridine greffé.

Le matériau obtenu-est une anionite fortement basique, sa capacité d'échange statique suivant une solution O,1N de chlorure de sodium est de 2,1 à 2,0 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 865'.

Après dix cycles d'échange d'ions, la capacité statique d'echange baisse de 2,15' par rapport à la valeur initiale.

La masse spécifique apparente du matériau est comprise entre 180 et 190 kg/m3 et reste inchangée au cours de son fonctionnement.

Exemple 12.

Le matériau poreux réactif contient 5046 de polyuréthane mousse et 50% de fibres échangeuses d'ions fortement acides, à base de chlorure de polyvinyle.

La composition destinée au moussage contient (parties en masse) : polyester (en particulier adipinate de polyéthylène, ou oxyde de polypropylène, ou copolymère de tftrahydrofurane et d'oxyde de propylène (6,84 g, soit 34,2% en masse), dans lequel sont dispersées des fibres échangeuses de cations, à base de chlorure de polyvinyle contenant des groupes sulfonés ; diisocyanate de toluylène (sous forme d'un mélange de deux isomères, le - 2,4 et le - 2,6) dans le rapport de 65/35 ou de 80/20 (2,67 g, soit 13,45' en masse) ; mélange d'activation tel qu'une substance tensio-active (0,32 g, soit 1,65' en masse) ; un catalyseur tel que la diméthylaniline (0,1 g, soit 0,55' en masse) ; eau (0,07 g, soit 0,35' en masse) ; huile de paraffine (0,01 g, soit 0,055' en masse).

On brasse soigneusement le polyester pendant 1 à 2 minutes dans un mélangeur à marche rapide (65 à 100 tr/s) avec de menues fibres échangeuses de cations taillées en menus morceaux, à base de chlorure de polyvinyle contenant des groupes sulfoniques (10 g, soit 50 en masse), on introduit'ensuite les autres parties de la composition, on brasse le tout pendant 2 à 3 mn, et on le verse dans un moule où intervient le moussage et ensuite le durcissement du matériau.

Le matériau obtenu est un échangeur de cations fortement acide. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N de chlorure de calcium est comprise entre 2,i à 2,2 équivalents-milligrammesXgramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 655'.

Après dix cycles d'échange d'ions, la capacité d'échange statique baisse de 2,55' par rapport à la capacité d'échange initiale.

La masse volumique apparente du matériau est de 200 à 220 kg/m3. Elle reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 13.

Le matériau poreux réactif contient 5056 de polyuréthane mousse et 50% de fibres de polyoléfines échangeuses de cations.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de fibres de chlorure de polyvinyle on introduit 10 grammes (505' en masse) de fibres de polypropylène avec de l'acide polyméthacrylique greffé.

Le matériau obtenu a une capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN d'alcali de 3,2 à 3,3 équivalents-milligrammes/gramme.

La masse volumique apparente du matériau est de 180 à 200 kg/m3 et reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 14.

Le matériau poreux et réactif contient 60% de polyuréthane mousse et 40% de fibres faiblement acides échangeuses d'ions, à base de fibres phénol-formaldéhyde.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de fibres à base de chlorure de polyvinyle on introduit 6,7 g (405' en masse) de fibres de phénol-formaldéh-yde carboxylées.

Le matériau obtenu est un échangeur de cations faiblement acide, sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN d'alcali est de 1,2 à 1,3 équivalentsmilligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques en 2 minutes est de 545'.

La masse volumique apparente du matériau es-t de 300 à 320 kg/m3. Elle reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 15.

Le matériau poreux réactif contient 60% de polyuréthane mousse et 40% de fibres échangeuses d'ions, faiblement basiques, à base de chlorure de polIjvlylidène
Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 grammes de fibres échangeuses d'ions à base de chlorure de polyvinyle on introduit 6,7 g (40% en masse) de fibres échangeuses d'ions formées à partir de mélanges de polymères halogénés et d'un polymère de la série pyridines
Le matériau obtenu est une anionite faiblement basique. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN d'acide chlorhydrique est de 3,2 à 4,1 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques est égal à 835'.

Après dix cycles d'échange d'ions, sa capacité d'échange statique baisse de 3,1% par rapport à sa capacité d'échange initiale.

La masse volumique apparente du matériau, qui se chiffre par 250 à 280 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 16.

Le matériau poreux réactif contient 60% de polyuréthane mousse et 40% de fibres échangeuses d!ions fortement basiques, à base d'halogénures de polyvinyle.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans les exemples 12 et 15, sauf que l'on introduit des fibres de chlorure de polyvinyle fortement basiques, formées à partir de mélanges de polymères halogénés et de polymères de la série pyridine.

Le matériau obtenu est une anionite fortement basique. Sa capacité d'échange statique suivant une solution O,îN de chlorure de sodium est de 1,5 à 1,6 équivalents-milligrammes/grammet Son facteur d 'utili- sation des groupes ioniques est de 86%.

Exemple 17.

Le matériau réactif poreux contient 60% de polyuréthane mousse et 40 de fibres échangeuses d'ions, faiblement acides, à basede chlorure de polyviiiyle.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres échangeuses de cations, fortement acides, à base de chlorure de polyvinyle, on introduit 6,7 g (40 en masse) de fibres à base de chlorure de polyvinyle contenant des groupes carboxyle greffés.

Le matériau est un échangeur de cations faiblement acide. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N d'alcali est de 3,1 à 3,4 équivalentsmilligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques est égal à 87.

Après dix cycles d'échange d'ions, sa capacité d'échange baisse de 2,45' par rapport à sa capacité d'échange initiale.

La masse volumique apparente du matériau, qui est comprise entre 220 et 240 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 18.

Le matériau poreux réactif contient 70% de polyuréthane mousse et 30,S de fibres échangeuses d'ions, fortement basiques, à base de fibres phénol-aldéhyde.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres à base de chlorure de polyvinyle, on introduit 4,4 g (30% en masse) de fibres phénol-formaldéhyde aminées à 1! aide de chlorhydrate d t éthylènediéthylamine.

Le matériau obtenu est une anionite fortement basique. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N de chlorure de sodium est de 0,9 à 1,2 équivalents-milligrammes/gramme.

Après dix cycles d'échange d'ions, sa capacité baisse de 1,45' par rapport à sa capacité d'échange initiale. Sa masse volumique, qui est de 280 à 300 kg/m3, au cours de l'utilisation reste inchangée.

Exemple 19.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyuréthane mousse et 20% de fibres échangeuses d'ions fortement basiques à base 'dth-drate de cellulose
Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres échangeuses d'ions à base de chlorure de polyvinyle on introduit 2,5 g (200,,, en masse) de fibres à base d'hydrate de cellulose avec de la méthyl 2 vynil-3 pyridine greffée.

Le matériau obtenu est une anionite fortement basique. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N de chlorure de sodium est de 0,4 à 0,6 équivalents-milligrammes/grammeO Son facteur d'utilisation des groupes ioniques est égal à 885'.

Après dix cycles d'échange d'ions, sa capacité baisse de 1,1%. La masse volumique apparente du matériau, qui est de 220 à 240 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 20.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyvinylformal mousse et 70% d'une fibre échangeuse d'ions amphotère à base d'alcool polyvinylique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 40 g de fibres d'alcool polyvinylique sulfoné on introduit 23,3 g (7096 en masse) de fibreséchangeussesdtions amphotèresobtenuepar amination de la fibre d'alcool polyvinylique avec des vapeurs d'éthylène-imine et par greffage d'acide polyacrylique.

Le matériau obtenu est une anionite amphotère.

Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,1N d'acide chlorhydrique est de 1,5 à 1,6 équivalentsmilligrammes/gramme, et suivant une solution IN d'alcali, de 5 à 6 équivalents-milligrammes/gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques est égal à 88%.

La masse volumique apparente du matériau, qui est de 100 à 110 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation,
Exemple 21.

Le matériau poreux réactif contient 30% de polyvinylformal mousse et 70% de fibres échangeuses d'ions amphotèresà base de nitrile polyacrylique. Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 40 g de fibresd'alcool polyvinylique on introduit 23,3 g (7096 en masse) de fibres de nitrile polyacrylique connues sous la dénomination commerciale tarpan, contenant des groupes carboxyle et amine.

Le matériau obtenu est une ionite amphotère. Sa capacité d'échange statique suivant une solution 0,îN d'acide chlorhydrique est égale à 2,9 à 3,1 équivalentsmilligrammes/gramme, et suivant une solution O,îN de soude (d'alcali), de 6,1 à 6,3 équivalents-milligrammes/ gramme. Son facteur d'utilisation des groupes ioniques est égal à 88%.

La masse volumique apparente du matériau, qui est de 120 à 300 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 22.

Le matériau réactif poreux contient 30% de polyvinylformal mousse et 70% de fibres échangeuses d'ions amphotèresà base d'hydrate de cellulose.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 40 g de fibres d'alcool polyvinylique on introduit 23,3 g (70% en masse) de fibres d'hydrate de cellulose amphotères obtenues en la traitant avec un mélange de triéthanolamine et d'épichlôrhydrine, avec oxydation subséquente.

Le matériau obtenu est une ionite amphotère. Sa capacité d'échange statique suivant une solution de chlorure de calcium est de 1,2 à 1,3 éouivalents-milligra- mmes/gramme. La masse volumique apparente du matériau qui est de 150 à 190 kg/m3, reste inchangée au cours de l'utilisation.

Exemple 23.

Le matériau poreux réactif contient 50% de polyuréthane mousse et 50% de fibres échangeuses dtions amphotères à base de fibres de polyoléfine.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres de chlorure de polyvinyle on introduit 10 g (505' en masse) de fibres de polypropylène amphotères contenant des groupes carboxyle et amine.

Le matériau obtenu est une ionite amphotère. Sa capacité d'échange statique suivant une solution O,îN d'acide chlorhydrique est de 0,9 à 1,0 équivalents-milligrammes/gramme, et suivant une solution 0,1N de soude (d'alcali), de 1,3 à 1,5 équivalents-milligrammes/gramme.

Exemple 24.

Le matériau poreux réactif contient 30% de de polyvinyl-formal mousse et 70 % de fibres à base de nitrile polyacrylique complexantes;
Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 40 g de fibres échangeuses d'ions ou introduit 23,3 g (70 96 en masse) de fibres de nitrile polyacrylique phosphorées.

Le matériau obtenu présente des caractéristiques complexantes vis-à-vis d'une série d'éléments ( tels que le cuivre, le cobalt, l'étain, le nickel).

Exemple 25.

Le matériau poreux réactif contient 30 96 de polyvinylformal mousse et 70 96 de fibres complexantes à base de fibres d'hydrate de cellulose.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 40 g de fibres échangeuses d'ions on introduit 23,3 g (70 96 en masse) de copolymère greffé de cellulose contenant des groupes thio-amides.

Les matériaux obtenus présentent des propriétés complexantes vis-à-vis des ions de métaux précieux et de mercure en solutions acides.

Exemple 26.

Le matériau poreux réactif contient 40 yo de polyuréthane mousse et 60 % de fibres complexantes à base de fibres d'alcool polyvinylique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres échangeuses d'ions on introduit 15 g (60 % en masse) de fibres d'alcool polyvinylique réticulées au dialdéhide maléique et aminoéthylées à l'éthylène-imine.

Les matériaueobtenus présentent des propriétés complexantes vis-à-vis des cations de métaux de valence variable.

Exemple 27.

Le matériau poreux réactif contient 90 % de polyuréthane mousse et 10 96 de fibres complexantes à base de fibres d'hydrate de cellulose.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 % de fibres échangeuses d'ions on introduit 1,1 g ( 10 % en masse ) de fibres d'hydrate de cellulose phosphorylées.

Les matériaux obtenus possèdent des propriétés complexantes vis-à-vis de l'arsenic, du molybdbne, du tungstène, du germanium, etc.

Exemple 28.

Le matériau poreux réactif contient 40 % de fibres carboxylées échangeuses d'ions, 20 % de fibres phosphorylées complexantes à base de fibres hydrate de cellulose et 40 % de polyuréthane mousse.

Son procédé de préparation est analoque à, celui indiqué dans l'exemple 12, sauf qu'au lieu de 10 g de fibres échangeuses d'ions on introduit 6,6 g (40,' en masse) de fibres échangeuse d'ions et 2,5 g (20 % en masse)de fibres complexantes à base de fibres d'hydrate de cellulose.

Le matériau obtenu a une capacité d'échange suivant une solution O,îN de chlorure de calcium de 4,1 équivalents -milligrammes/gramme-. Sa masse volumique apparente, qui est égale à 190 kg/m3, reste invariable au cours de 1 'utilisation.

Exemple 29
Le matériau poreux réactif contient 40 % de polyvinyl-formal mousse, 30 % de fibres échangeuses d'ions et 30 % de fibres complexantes à base de fibres de nitrile polyacrylique.

Son procédé de préparation est analogue à celui indiqué dans l'exemple 1, sauf qu'au lieu de 80 % de fibres échangeuses d'ions on introduit 30 % de fibres de nitrile polyacrpique échangeuses d'ions et 30 % de fibres complexantes à base de fibres de nitrile polya ervliaue phosphorée
Le matériau obtenu à une capacité d'échange suivant une solution Os1N de chlorure de calcium égale à 6,4 équivalents-milligrammes/gramme. Sa masse volumique apparente, qui est égale à 185 kg/m3, reste invariable au cours du travail0
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant sont esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée0

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Matériau poreux, à cellules ouvertes, chargé et réactif, du type comprenant une matrice polymère et une charge réactive, caractérisé en ce qu'à titre de matrice polymère il contint du polyvinylformal mousse ou du polyuréthane mousse, et à titre de charge réactive, des fibres broyées échangeuses d'ions et/ou complexantes, sa teneur en fibres étant comprise entre 10 et 8Q 96 de la masse du matériau fini.

2. Matériau poreux suivant la revendication 1, caractérisé en ce que sa teneur en fibres réactives est de 50 à 70 % de la masse du matériau fini.

3. Matériau poreux suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'à titre de fibres échangeuses d'ions réactives il contient des lonites fortement et faiblement acides, des ionites fortement et faiblement basiques, ou des polysgtpholites à base de fibres d'alcool polyvinylique, de fibres polyacryliques, de fibres dthydrate de cellulose, de fibres phénol-aldéhyde, de fibres polyoléfiniques, de fibres d'halogénures de polyvinile.

4. Matériau poreux suivant l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce qu'à titre de fibres complexantes il contient des fibres à base de polymères polyacrylines, d'alcool polyvinyliqUe, de polymère à base d'hydrate de cellulose.