FR2527099A1 - Ion exchange treatment appts. - comprises cylindrical envelope sealed by two ends one expandable into sealed volume, stack of ion exchange plates and outer envelope - Google Patents

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Abstract

Appts. for ion exchange treatment comprises: (a) a cylindrical envelope (10) sealed at both ends by two end closures (12,30); (b) a stack (18) of plates (22) of ion exchanging grafted cellulose arranged in the envelope (10); (c) a tube (14) for providing liquid to be treated and an evacuation tube (16) for treated liquid passing through the envelope (10) and communicating with spaces (24;26, inside the envelope and separate from the stack (18). Specifically are (30) of ends of the envelope is slidably mounted and elastically urged into contact with the stack so as to maintain the stack while permitting expansion of the cellulose plates (22). The process permits free expansion of the stack without augmenting the dead space which affects the good functioning of the appts.

Description

APPAREIL D'ECHANGE D'IONS.ION EXCHANGE APPARATUS.

L'invention est relative à un appareil de traitement d'échange d'ions comprenant - une enveloppe cylinbrinue obturée à ses extrémités d'une manière étanche par deux fonds, - un empilage de plaques de cellulose greffée échangeuse d'ions disposé dans ladite enveloppe, - une tubulure d'amenée du liquide à traiter et une tubu- lure d'évacuation du liquide traité traversant ladite enveloppe et communiquant avec des espaces internes de l'enve- loppe, séparés par ledit empilage.The invention relates to an ion exchange treatment apparatus comprising - a cylindrical envelope closed at its ends in a sealed manner by two bottoms, - a stack of grafted plates of ion-exchange cellulose disposed in said envelope , - a tube for supplying the liquid to be treated and a tube for discharging the treated liquid passing through said envelope and communicating with internal spaces of the envelope, separated by said stack.

Les matériaux greffés sont des supports polymères sur lesquels sont fixées par greffage des channes latérales appelées greffons qui contribuent à donner au produit fini des propriétés nouvelles. Une fonction échangeuse d'ions peut par exemple être obtenue par polymérisation sur une chaîne macromoléculaire cellulosique d'un monomère ionique par une technique de greffage sans aucune réticulation, à la difé- rence des résines classiques à matrice réticulée. Le substrat de cellulose hydrophile peut être d'une présentation quelconque, tels que papiers, cartons, fibres, fils, tissus.The grafted materials are polymeric supports on which are fixed by grafting side chains called grafts which help to give the finished product new properties. An ion exchange function can for example be obtained by polymerization on a cellulosic macromolecular chain of an ionic monomer by a grafting technique without any crosslinking, unlike conventional resins with crosslinked matrix. The hydrophilic cellulose substrate can be of any presentation, such as paper, cardboard, fibers, threads, fabrics.

Les médias greffés présentent l'avantage d'une cinétique d'échanges d'ions de 30 à 200 fois plus rapides que les résines traditionnelles permettant de ce fait des débits élevés de traitement dans des dispositifs ou appareillages compacts. Lorsque les celluloses greffées sont chargées elles ont tendance à gonfler et à bloquer l'écoulement du liquide à traiter si cette dilatation est entravée et on a déjà essayé de réaliser des celluloses greffées à faible degré de gonflement. La présente invention procède d'une approche différente et a pour but d'autoriser la libre dilatation de l'empilage sans toutefois augmenter les volumes morts qui affectent le bon fonctionnement de l1dp- pareil.The grafted media have the advantage of kinetics of ion exchanges from 30 to 200 times faster than traditional resins, thereby allowing high rates of treatment in compact devices or apparatus. When the grafted celluloses are loaded they tend to swell and block the flow of the liquid to be treated if this expansion is hampered and we have already tried to make grafted celluloses with a low degree of swelling. The present invention proceeds from a different approach and aims to authorize the free expansion of the stack without however increasing the dead volumes which affect the proper functioning of the device.

L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que l'un des fonds de l'enveloppe est monté .ì coulissement et sollicité élastiquement en appui dudit empilage de façon à maintenir l'empilage tout en autorisant un gonflage des plaques de cellulose greffée.The apparatus according to the invention is characterized in that one of the bottoms of the envelope is mounted. Sliding and elastically biased in support of said stack so as to maintain the stack while allowing inflation of the grafted cellulose plates .

Le fond coulissant peut être un piston mobile ou de préférence une paroi (-u membrane élastique appliquée par une pression fluide sur le sommet de l'empilage. La compression de l'empilage reste sensiblement constante quel que soit le degré de genflage des celluloses greffées, et cette pression est facilement réglable.The sliding base may be a movable piston or preferably a wall (-elastic membrane applied by fluid pressure to the top of the stack. The compression of the stack remains substantially constant regardless of the degree of genflage of the grafted celluloses , and this pressure is easily adjustable.

L'empilage, avantageusement en fcrme de cartouche interchangeable présente un canal axial, qui communique avec l'une des tubulures traversant le fond de l'enveloppe pour l'amenée ou l'évacuation du liquide, tandis que l'autre tubulure communique avec l'espace ménagé entre le pourtour externe de la cartouche et la surface cylindricue de l'enveloppe. Le volume de cet espace peut être faible. Dans l'empilage des plaques ou disques échangeurs d'ions peuvent être Intercalés des éléments répartiteurs etlou collecteurs bien connus des spécialistes.The stack, advantageously in the form of an interchangeable cartridge, has an axial channel which communicates with one of the tubes passing through the bottom of the envelope for the supply or evacuation of the liquid, while the other tube communicates with the space between the outer periphery of the cartridge and the cylindrical surface of the envelope. The volume of this space may be small. In the stack of plates or discs ion exchangers can be interposed distributing elements and / or collectors well known to specialists.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une coupe axiale d'un appareil selon l'invention avant gonflage de l'empilage; la figure 2 montre l'appareil selon la fig. 1 après gonflage des celluloses greffées.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and shown in the appended drawing, in which FIG. 1 is a section axial view of an apparatus according to the invention before inflation of the stack; FIG. 2 shows the apparatus according to FIG. 1 after swelling of the grafted celluloses.

Sur les figures, une enveloppe cylindrique 10 est obturée à sa base par un fond 12 traversé axialement par une tubulure 14 d'amenée du liquide à traiter et présentant un orifice 16 d'évacuation du liquide traité. Il est clair que la circulation du liquide peut être inversée, l'orifice 16 servant à l'amenée du liquide et la tubulure 14 à l'évacuation. Un empilage 18, avantageusement en forme de cartouche intercleangeab e, est logé d l'intérieur de de 1Ben veloope 10 en reposant par l'intermédiaire de cales 20 sur le fohd 12. L'empilage 18 est constitué de disques annulaires 22 en celluloses greffées échangeuses d'ions, éven- tuellement avec interposition périodique de disques répartiteurs et/ou collecteurs (non représentés).Le canal axial 24 ménagé dans l'empilage 18 communique avec la tubulure 14 en position insérée de la cartouche 18, tandis qu'une enceinte périphérique 26 ménagée entre l'enveloppe 10 et le pourtour externe de la cartouche 16 communique avec l'orifice 16.In the figures, a cylindrical casing 10 is closed at its base by a bottom 12 axially traversed by a tube 14 for supplying the liquid to be treated and having an orifice 16 for discharging the treated liquid. It is clear that the circulation of the liquid can be reversed, the orifice 16 serving for the supply of the liquid and the tube 14 for the evacuation. A stack 18, advantageously in the form of an intercleangeab cartridge, is housed inside 1Ben veloope 10 resting by means of wedges 20 on the fohd. The stack 18 consists of annular discs 22 of grafted celluloses ion exchangers, possibly with periodic interposition of distributor and / or manifold discs (not shown). The axial channel 24 formed in the stack 18 communicates with the tube 14 in the inserted position of the cartridge 18, while a peripheral enclosure 26 formed between the envelope 10 and the external periphery of the cartridge 16 communicates with the orifice 16.

La partie supérieure de l'enveloppe 10 présente une bride 28 de fixation d'une membrane souple ou élastique 30 qui obture d'une manière étanche l'enveloppe 10 n s'appuyant sur la plaque supérieure 32 de l'empilage 18. Le pourtour de la membrane ou paroi 30 est inséré entre la bride 28 et une bride conjuguée 34 d'un capot 36 en forme de cloche, qui confine avec la membrane 30 un volume gonflable 38. The upper part of the casing 10 has a flange 28 for fixing a flexible or elastic membrane 30 which seals the casing 10 n in a sealed manner, bearing on the upper plate 32 of the stack 18. The periphery of the membrane or wall 30 is inserted between the flange 28 and a conjugate flange 34 of a hood 36 in the shape of a bell, which confines with the membrane 30 an inflatable volume 38.

Les brides 32, 34 sont assemblées par des boulons (non représentés) ou par tout tre moyen approprié. Le-capot 36 présente une valve 40 de gonflage à une pression prédéterminée du volume 38.The flanges 32, 34 are assembled by bolts (not shown) or by any suitable means. The cover 36 has an inflation valve 40 at a predetermined pressure of the volume 38.

L'appareil fonctionne de la manière suivante
A l'origine ld hauteur de l'empilage 18 est minimale et ia membrane 30 est déformée vers le bas sur la figurP 1 par la pression régnant dans le volume 38. La membrane 30 appliquée sur le disque supérieur 32 de l'empilage exerce sur ce dernier un effort de compression correrpondant 1 pression du volume 38, qui peut être augmentez cu réduite par simple gonflage à travers la valve 40. Le fluide de gonflage eut être de l'air ou tout autre fluide approprié.Les volumes morts de l'appareil sot très réduits et se limitent au canal axial 24 et à l'espace 26 entourant la cartouche 18, ce qui améliore le rendement de l'appareil. The device operates as follows
Originally the height of the stack 18 is minimal and the membrane 30 is deformed downward on the figure 1 by the pressure prevailing in the volume 38. The membrane 30 applied to the upper disc 32 of the stack exerts on the latter a compression force corresponding to 1 pressure of the volume 38, which can be increased or reduced by simple inflation through the valve 40. The inflation fluid could be air or any other suitable fluid. device are very small and are limited to the axial channel 24 and to the space 26 surrounding the cartridge 18, which improves the efficiency of the device.

En fonctionnement, les celluloses greffe se charment progressivement et leur gonflement se traduit par une aug mentatitn de la hauteur de l'empilage 18, qui est < ittori - sée par ia déformation de la membrane 30 vers le haut (fig. 2). La membrane 30 reste plaquée sur le disque supérieur 32 et maintient la compression de l'empilage IS Le volume de ltenveloppe 10 varie automatiquement ep fonction du gonflage de l'empilage 18, la membrane 30 revenant bien entendu en position initiale après régénération et dégonfle t des celluloses greffées.In operation, the grafted celluloses are gradually charmed and their swelling results in an increase in the height of the stack 18, which is <ittori - ed by the deformation of the membrane 30 upwards (FIG. 2). The membrane 30 remains pressed against the upper disc 32 and maintains the compression of the stack IS The volume of the envelope 10 varies automatically depending on the inflation of the stack 18, the membrane 30 of course returning to the initial position after regeneration and deflates t grafted celluloses.

Il est à noter que la membrane 30 peut être remplacée par un piston coulissant formant un fond supérieur mobile de l'enveloppe 10 et que la pression appliquée sur la membrane 30 ou sur le piston mobile peut être engendrée par tout moyen opérant, par exemple par un ressort mécanique. La forme de l'enveloppe 10 peut être différente. En désolida-risant les brides 32, 34 il est possible d'enlever le capot 36 et la membrane 30 et de changer la cartouche 1S.It should be noted that the membrane 30 can be replaced by a sliding piston forming a movable upper bottom of the casing 10 and that the pressure applied to the membrane 30 or to the movable piston can be generated by any operating means, for example by a mechanical spring. The shape of the envelope 10 may be different. By disconnecting the flanges 32, 34 it is possible to remove the cover 36 and the membrane 30 and to change the cartridge 1S.

Après remontage il suffit de remettre sous pression le volume 38 par simple gonflage à la pression appropriée.After reassembly, it suffices to pressurize the volume 38 by simple inflation to the appropriate pressure.

L'appareil selon l'invention est simple et efficace et permet une utilisation de différents types de cartouches à celluloses greffées échangeuses d'ions. Il est utilisable en toute position. The apparatus according to the invention is simple and effective and allows the use of different types of grafted ion exchange cartridge cartridges. It can be used in any position.

Claims (6)

RevendicationsClaims 1. Appareil de traitement d'échange d'ions comprenant - une enveloppe cylindrique (10) obturée à ses extrémités d'une manière étanche par deux fonds (12, 30), - un empilage (18) de plaques (22) de cellulose greffée échangeuse d'ions disposé dans ladite enveloppe (10), - une tubulure (14) d'amenée du liquide à traiter et une tubulure (16) d'évacuation du liquide traité traversant ladite enveloppe (10) et communiquant avec des espaces (24, 26) internes de l'enveloppe (10), séparés par ledit empilage (18), caractérisé en ce que l'un (30) des fonds de l'enveloppe est monté à coulissement et sollicité élastiquement en appui dudit empilage (18!, de façon à maintenir l'empilage tout en autorisant un gonflage des plaques (22) de cellulose greffée.1. An ion exchange treatment apparatus comprising - a cylindrical envelope (10) closed at its ends in a sealed manner by two bottoms (12, 30), - a stack (18) of cellulose plates (22) grafted ion exchange disposed in said envelope (10), - a tube (14) for supplying the liquid to be treated and a tube (16) for discharging the treated liquid passing through said envelope (10) and communicating with spaces ( 24, 26) internal of the envelope (10), separated by said stack (18), characterized in that one (30) of the bottoms of the envelope is slidably mounted and resiliently biased in support of said stack (18 !, so as to maintain the stack while allowing inflation of the grafted cellulose plates (22). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empilage (18) est intercalé entre un fond mobile (30) et un fond fixe (12), une tubulure axiale (14) communiquant avec un canal axial (24) ménagé dans l'empilage (18) et une tubulure périphérique (16) communiquant avec un espace périphérique (26) confiné par le pourtour externe de l'empilage (18) et ladite enveloppe cylindrique (10).2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the stack (18) is interposed between a movable bottom (30) and a fixed bottom (12), an axial tube (14) communicating with an axial channel (24) formed in the stack (18) and a peripheral tube (16) communicating with a peripheral space (26) confined by the external periphery of the stack (18) and said cylindrical envelope (10). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond mobile (30) de l'enveloppe est constitué p-r une paroi élastique maintenue en appui e la plaque supérieure (32) de l'empilage (10).3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the movable bottom (30) of the envelope is constituted p-r an elastic wall held in abutment e the upper plate (32) of the stack (10). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face de la paroi élastique (30) opposée à celle au contact de l'empilage (18) est soumise à l'action d'une pression de fluide.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the face of the elastic wall (30) opposite to that in contact with the stack (18) is subjected to the action of a fluid pressure. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite enveloppe (10) est coiffée du coté du fond mobile (30) par un capot (36) confinant avec la paroi élastique (30) un volume (38) étanche gonf'.able. 5. Apparatus according to claim 4, characterized in that said envelope (10) is capped on the side of the movable bottom (30) by a cover (36) confining with the elastic wall (30) a volume (38) sealed inflated. able. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilaqe (18) de forme cylindrique occupe la quasi-totalité du volume in- terne de ladite enveloppe (10). 6. Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that said cylindrical stack (18) occupies almost all of the internal volume of said envelope (10).
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