FR2678761A1 - BLOCK CONTAINING CONTAMINATED ION EXCHANGE RESINS AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un bloc contenant des résines échangeuses d'ions contaminées en vue de leur stockage, et elle se caractérise en ce que les résines échangeuses d'ions sont incorporées, après saturation en eau, dans une matrice composite constituée d'une résine époxyde durcie et d'un ciment durci, choisi parmi les ciments au laitier de Clinker et les ciments au laitier et aux cendres, additionné de l'eau nécessaire à l'hydratation des composants du ciment. Grâce à la présence de ciment dans la matrice composite, on peut limiter la température à cœur de tels blocs à 55-63 degré C lors de leur préparation.The invention relates to a block containing contaminated ion exchange resins for storage, and it is characterized in that the ion exchange resins are incorporated, after saturation with water, in a composite matrix made of a resin. hardened epoxy and a hardened cement, chosen from Clinker slag cements and slag and ash cements, with the addition of the water necessary for the hydration of the cement components. Thanks to the presence of cement in the composite matrix, the core temperature of such blocks can be limited to 55-63 degrees C during their preparation.
Description
B Loc contenant des résines échangeuses d'ionsB Loc containing ion exchange resins
contaminées et son procédé de préparation. contaminated and its method of preparation.
La présente invention a pour objet un bloc contenant des résines échangeuses d'ions contaminées, par exemple par des éléments toxiques ou radioactifs, ainsi qu'un procédé de préparation d'un tel bloc Elle s'applique notamment dans le domaine du stockage des résines échangeuses d'ions contaminées par des éléments radioactifs de faible The subject of the present invention is a block containing contaminated ion exchange resins, for example by toxic or radioactive elements, as well as a process for the preparation of such a block. It is particularly applicable in the field of resin storage. ion exchangers contaminated with weak radioactive elements
et moyenne activité.and average activity.
Les résines échangeuses d'ions utilisées pour purifier l'eau des installations nucléaires subissent au bout d'un certain temps des phénomènes de dégradation et, en conséquence, perdent leur efficacité Il s'agit alors de stocker ces résines échangeuses d'ions usées qui ont fixé au cours de leur utilisation divers radioéléments leur conférant The ion exchange resins used to purify the water of the nuclear installations undergo, after a certain time, degradation phenomena and, consequently, lose their effectiveness. It is then a question of storing these spent ion exchange resins which have fixed during their use various radioelements conferring
une certaine radioactivité.some radioactivity.
On connait plusieurs procédés de conditionnement de ces résines contaminées en vue de leur stockage Parmi ceux-ci, les procédés d'enrobage dans des résines thermodurcissables, tels que ceux décrits dans les documents FR-A 2 251 081, FR-A 2 361 724 et EP-A O 127 490 sont satisfaisants car ils permettent d'assurer une bonne rétention de la radioactivité, mais ils présentent Several processes are known for conditioning these contaminated resins with a view to their storage. Among them, coating processes in thermosetting resins, such as those described in documents FR-A 2 251 081, FR-A 2 361 724 and EP-A 0 127 490 are satisfactory because they make it possible to ensure good retention of the radioactivity, but they present
toutefois certains inconvénients.however some disadvantages.
Ainsi, le procédé du document FR-A-2 251 081 ne convient pas pour incorporer dans une résine époxyde des résines cationiques qui ne sont pas totalement usées car dans ce cas, la polymérisation de la résine époxyde est partiellement inhibée par la résine cationique qui consomme certains composés Thus, the process of document FR-A-2 251 081 is not suitable for incorporating into cationic resins cationic resins which are not completely used because, in this case, the polymerization of the epoxy resin is partially inhibited by the cationic resin which consumes certain compounds
nécessaires au durcissement de la résine. necessary for the hardening of the resin.
On peut éviter ce phénomène en réalisant un prétraitement en solution aqueuse basique des résines échangeuses d'ions comme il est décrit dans le document FR-A 2 251 081, mais la réalisation de cette étape complémentaire constitue un inconvénient, d'autant plus qu'elle conduit à la production de nouveaux effluents contaminés par des This phenomenon can be avoided by performing a pretreatment in basic aqueous solution of the ion exchange resins as described in document FR-A 2 251 081, but the realization of this complementary step constitutes a drawback, all the more so since it leads to the production of new effluents contaminated by
éléments radioactifs.radioactive elements.
Le procédé décrit dans EP-A O 127 490 permet également d'incorporer dans une résine époxyde des résines cationique ayant encore des sites actifs, mais il présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi de durcisseurs aminés particuliers qui sont des The process described in EP-A 0 127 490 also makes it possible to incorporate cationic resins having active sites in an epoxy resin, but it has the drawback of requiring the use of particular amine hardeners which are
produits relativement onéreux.relatively expensive products.
De plus, les procédés utilisant ces résines thermodurcissables sont sensibles à la température initiale qui accélère la polymérisation et/ou conduit à un dégagement de chaleur préjudiciable à la qualité In addition, the processes using these thermosetting resins are sensitive to the initial temperature which accelerates the polymerization and / or leads to a release of heat detrimental to the quality.
du bloc formé.of the block formed.
On connaît encore par EP-A O 274 927, un procédé de conditionnement de déchets dans des matrices composites à base de ciment et de résine époxyde, mais dans ce cas, les déchets radioactifs sont constitués par des boues de coprécipitation chimique pouvant contenir de 20 à 40 % d'eau, des déchets secs pulvérulents tels que les cendres d'incinération de matières combustibles ou des déchets technologiques, incombustibles tels EP-A-0 274 927 discloses a process for packaging waste in composite matrices based on cement and epoxy resin, but in this case the radioactive waste consists of chemical coprecipitation sludges which may contain 20 at 40% water, powdery dry waste such as incineration ash of combustible material or technological waste, incombustible as
que le verre et les métaux.than glass and metals.
On a encore envisagé d'inclure les résines échangeuses d'ions dans une matrice en ciment, mais ce procédé a un intérêt limité en raison du faible coefficient d'enrobage obtenu et de la nécessité de réaliser également un prétraitement des résines pour éviter toute interaction avec le ciment, comme il est décrit par J Duquesne Cogéma et C Jaouen It has also been envisaged to include ion exchange resins in a cement matrix, but this process is of limited interest because of the low coating coefficient obtained and the need to also perform a pretreatment of the resins to avoid any interaction. with cement, as described by J Duquesne Cogéma and C Jaouen
SGN Concrete Encapsulation of Ion Exchange Resins- SGN Concrete Encapsulation of Ion Exchange Resins-
International Conference Recod 87 August 23 27, 1987 Paris - La présente invention a précisément pour objet un bloc contenant des résines échangeuses d'ions contaminées en vue de leur stockage, qui pallie les The present invention specifically relates to a block containing contaminated ion exchange resins for their storage, which overcomes the
inconvénients mentionnés ci-dessus des procédés connus. disadvantages mentioned above known methods.
Selon l'invention, le bloc contenant des résines échangeuses d'ions contaminées en vue de leur stockage se caractérise en ce que les résines échangeuses d'ions sont incorporées dans une matrice composite constituée d'une résine époxyde durcie et d'un ciment durci choisi parmi les ciments au laitier de C Linker et les ciments au laitier et aux cendres ar Dans le bloc de l'invention, le choix d'une résine époxyde et d'un ciment à faible chaleur d'hydratation constitué par un ciment au laitier de Clinker (CLK) et/ou un ciment au laitier et aux cendres volantes (CLC) permet de disposer d'une matrice compatible avec les résines échangeuses d'ions, même lorsque celles-ci sont saturées d'eau et contiennent par exemple de 50 à 55 % en poids d'eau, et/ou comportent des sites actifs nécessitant habituellement According to the invention, the block containing contaminated ion exchange resins for storage is characterized in that the ion exchange resins are incorporated in a composite matrix consisting of a hardened epoxy resin and a hardened cement Among the blocks of the invention, the choice of an epoxy resin and a cement with a low heat of hydration constituted by a slag cement is selected from the C linker slag cements and the slag and ash cements. Clinker (CLK) and / or a slag and fly ash cement (CLC) makes it possible to have a matrix compatible with ion exchange resins, even when these are saturated with water and contain, for example, 50 to 55% by weight of water, and / or have active sites usually requiring
un prétraitement.pretreatment.
Par ailleurs, le choix de cette matrice permet d'obtenir un coefficient d'enrobage élevé et un bloc ayant des propriétés physiques et mécaniques Moreover, the choice of this matrix makes it possible to obtain a high coating coefficient and a block having physical and mechanical properties
très intéressantes.very interesting.
Selon l'invention, les proportions en poids de ciment et de résine époxyde durcis entrant dans la constitution de la matrice sont choisies de façon à obtenir les caractéristiques voulues de rétention des radioéléments, de résistance à la lixiviation et de résistance mécanique en vue du stockage du According to the invention, the proportions by weight of cement and cured epoxy resin forming part of the matrix are chosen so as to obtain the desired retention characteristics of the radioelements, resistance to lixiviation and mechanical resistance for storage purposes. of
bloc avec un degré élevé de sûreté. block with a high degree of safety.
Généralement, la matrice composite comprend: de 35 à 65 % en poids de résine époxyde durcie, et de 35 à 65 % en poids de ciment durci au laitier de Clinker et/ou de ciment durci au laitier et aux Generally, the composite matrix comprises: from 35 to 65% by weight of cured epoxy resin, and from 35 to 65% by weight of Clinker slag-cured cement and / or slag-cured cement and
cendres volantes.fly ash.
Avec cette matrice, on peut inclure des quantités relativement importantes de résines échangeuses d'ions dans le bloc; celui- ci peut ainsi contenir jusqu'à 45 % en poids de résines échangeuses With this matrix, relatively large amounts of ion exchange resins can be included in the block; this can thus contain up to 45% by weight of exchange resins
d'ions contaminées, saturées en eau. of contaminated ions, saturated with water.
Ces résines échangeuses d'ions peuvent être constituées par des résines échangeuses cationiques, des résines anioniques ou des mélanges de ces résines, sous la forme de grains ou de These ion exchange resins may consist of cationic exchange resins, anionic resins or mixtures of these resins, in the form of grains or
particules obtenues par broyage.particles obtained by grinding.
Généralement, ce sont des résines échangeuses d'ions organiques telles que les résines de polystyrène réticulé avec du divinyl benzène qui comportent par exempte des groupements sulfoniques ou des groupements hydroxyles. Dans le bloc de l'invention, on utilise de préférence une résine époxyde hydrophile, compatible à la fois avec le ciment utilisé et avec la résine Generally, these are organic ion exchange resins such as polystyrene resins crosslinked with divinyl benzene which contain, for example, sulphonic groups or hydroxyl groups. In the block of the invention, a hydrophilic epoxy resin, compatible with both the cement used and the resin, is preferably used.
échangeuse d'ions à conditionner.ion exchange to be conditioned.
A titre d'exemple de telles résines époxydes hydrophiles, on peut citer le diglycidyl éther du bis-phénol-A et le diglycidyl éther du bis-phénol-F By way of example of such hydrophilic epoxy resins, mention may be made of the diglycidyl ether of bis-phenol-A and the diglycidyl ether of bis-phenol-F
durcis par réaction avec un durcisseur aminé. hardened by reaction with an amine hardener.
On précise que le diglycidyl éther de bis phénol A répond à la formule: CH It is specified that bisphenol A diglycidyl ether has the formula:
H 2 C HC H 2 C O -C -<CO O CH 2 CH CH 2 H 2 C HC H 2 C O -C - <CO O CH 2 CH CH 2
o'0 CH 3 Oo'0 CH 3 O
Le diglycidyl éther de bis-pheno L F répond à la formu- The diglycidyl ether of bis-phenol L F corresponds to the formula
le:the:
0 CH 2 CH H 20 CH 2 CH H 2
OO
O -CH 2 <O -CH 2 <
H 2 C HC H 2 C OH 2 C HC H 2 C O
o O Dans l'invention, l'utilisation d' une résine époxyde hydrophile est avantageuse -car elle facilite L'obtention d'un mélange homogène avec le In the invention, the use of a hydrophilic epoxy resin is advantageous because it facilitates the production of a homogeneous mixture with the
ciment, en présence d'eau.cement, in the presence of water.
L'invention a également pour objet un procédé de préparation du bloc contenant les résines The invention also relates to a process for preparing the block containing the resins
échangeuses d'ions contaminées, décrit ci-dessus. contaminated ion exchangers, described above.
Ce procédé comprend les étapes successives suivantes: 1) saturation en eau des résines échangeuses d'ions contaminées, 2) addition sous agitation de l'eau nécessaire à l'hydratation du ciment aux résines échangeuses d'ions saturées en eau, 3) addition du ciment, sous agitation à la suspension obtenue en 2), et 4) addition au mélange obtenu en 3) de This process comprises the following successive stages: 1) water saturation of the contaminated ion exchange resins, 2) stirring addition of the water necessary for hydration of the cement with water-saturated ion exchange resins, 3) addition cement, with stirring to the suspension obtained in 2), and 4) addition to the mixture obtained in 3) of
la résine époxyde et de son durcisseur. the epoxy resin and its hardener.
Dans la première étape de ce procédé, on sature en eau les résines échangeuses d'ions contaminées, ce qui est effectué en immergeant ces résines dans de l'eau pendant une durée suffisante, par exemple pendant 24 h Après cette opération, on essore les résines échangeuses d'ions jusqu'à disparition de L'écoulement d'eau de façon à s'assurer que les résines échangeuses d'ions contiennent uniquement Leur eau de saturation qui représente généralement environ 50 à 55 % en poids des résines échangeuses d'ions saturées, mais peut aller dans In the first stage of this process, the contaminated ion exchange resins are saturated with water, which is carried out by immersing these resins in water for a sufficient period of time, for example for 24 hours. After this operation, the ion exchange resins until the flow of water disappears to ensure that the ion exchange resins contain only their saturation water which generally accounts for about 50 to 55% by weight of the ion exchange resins. saturated ions but can go in
certains cas jusqu'à 65 % en poids. some cases up to 65% by weight.
Dans La deuxième étape du procédé, on ajoute ensuite aux résines L'eau nécessaire à l'hydratation In the second step of the process, the water required for hydration is then added to the resins.
du ciment en réalisant cette opération sous agitation. cement by performing this operation with stirring.
La quantité d'eau d'hydratation nécessaire pour le durcissement des ciments au Laitier de Clinker ou des ciments au Laitier et aux cendres volantes dépend de La quantité de ciment qui sera introduite dans Le bloc Elle est généralement telle que Le rapport pondérai eau d'hydratation/ciment soit de 0,25 à 0,35. Après introduction de L'eau, on ajoute le ciment sous agitation et L'on poursuit cette agitation jusqu'à l'obtention d'une pâte fluide, puis on ajoute la résine époxyde à l'état Liquide The amount of water of hydration required for curing Clinker Dairy Cements or Dairy Cements and fly ash depends on the amount of cement that will be introduced into the block. It is generally such that the weight ratio of water to hydration / cement is 0.25 to 0.35. After the introduction of water, the cement is added with stirring and stirring is continued until a fluid paste is obtained, then the epoxy resin is added in the liquid state.
et son durcisseur aminé en poursuivant L'agitation. and its amine hardener by continuing agitation.
Généralement, on réalise Les opérations d'addition de l'eau, du ciment et de la résine époxyde Generally, the operations of addition of water, cement and epoxy resin are carried out
dans un malaxeur.in a mixer.
Après addition de la résine époxyde et de son durcisseur, on peut émulsionner Le mélange par rotation à grande vitesse, Le Laisser reposer et Le verser dans un moule ayant Les dimensions du After addition of the epoxy resin and its hardener, the mixture can be emulsified by high speed rotation, allowed to settle and poured into a mold having the dimensions of
bloc à fabriquer.block to manufacture.
Après cette opération, on Laisse le bloc durcir dans Le moule, ce qui peut être obtenu After this operation, the block is allowed to harden in the mold, which can be obtained
relativement rapidement, par exemple en 12 heures. relatively quickly, for example in 12 hours.
Dans ce procédé, Le choix du durcisseur aminé est également important, car en choisissant un durcisseur aminé approprié, on permet à la résine époxyde de durcir en présence de quantités importantes d'eau. On peut utiliser par exemple dans ce but des durcisseurs aminés contenant une combinaison d'amines aromatiques et aliphatiques, et en jouant sur les quantités de ces différentes amines, on peut obtenir un durcisseur optimisé, convenant à la préparation d'une matrice composite époxyde-ciment adaptée à l'enrobage des résines échangeuses d'ions In this process, the choice of the amine hardener is also important because by choosing a suitable amine hardener, the epoxy resin is allowed to cure in the presence of large amounts of water. Amino hardeners containing a combination of aromatic and aliphatic amines can be used, for example, for this purpose and, by varying the amounts of these different amines, an optimized hardener can be obtained which is suitable for the preparation of an epoxy composite matrix. Cement suitable for coating ion exchange resins
saturées d'eau à conditionner.saturated with water to condition.
Généralement la proportion de durcisseur aminé est telle que le rapport pondéral durcisseur / résine époxyde soit de préférence de Generally, the proportion of aminated hardener is such that the weight ratio hardener / epoxy resin is preferably
0,5 à 0,6.0.5 to 0.6.
Les b Locs obtenus par le procédé de l'invention ont des propriétés très intéressantes car ils sont extrêmement durs et peu réactifs aux agressions Par ailleurs, ils présentent par rapport aux résines échangeuses d'ions enrobées dans d'autres matrices les avantages suivants: diminution des risques d'incendie dans les stockages en raison du pouvoir calorifique plus faible de la matrice d'enrobage, coefficient de gonflement par l'eau faible, et prix de revient inférieur de la matrice d'enrobage The b Locs obtained by the process of the invention have very interesting properties because they are extremely hard and not very reactive to attack. In addition, they have the following advantages over ion exchange resins coated in other matrices: fire risks in storage due to the lower heating value of the coating matrix, low water swelling coefficient, and lower cost of the coating matrix
par rapport à celui des résines époxydes seules. compared to that of epoxy resins alone.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture des exemples suivants donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est un diagramme donnant en fonction du temps la température au coeur d'un bloc conforme à l'invention, contenant des résines échangeuses d'ions contaminées, lors de son Other features and advantages of the invention will appear better on reading the following examples given of course by way of illustration and not limitation with reference to the accompanying drawing in which Figure 1 is a diagram showing as a function of time the temperature at the heart of a block according to the invention, containing contaminated ion exchange resins, during its
durcissement, pour deux essais identiques. hardening, for two identical tests.
La figure 2 est un diagramme donnant en fonc- Figure 2 is a diagram showing how
tion du temps la température d'un bloc de l'art anté- time the temperature of a block of the prior art
rieur, pour deux essais identiques.for two identical tests.
La figure 3 est un diagramme regroupant les Figure 3 is a diagram grouping the
valeurs moyennes obtenues sur les figures 1 et 2. average values obtained in Figures 1 and 2.
Exempte 1.Exempt 1.
Dans cet exemple, on incorpore 490 g de résines échangeuses d'ions contaminées, constituées par des résines anioniques de la marque Rohm et Haas IR-400, dans une matrice formée à partir des constituants suivants: eau ( 78 g), ciment au laitier de Clinker CLK 45 ( 222 g), c résine époxyde liquide commercialisée par la société Spado Lassailly sous la référence SL MN 201 T ( 200 g), et durcisseur aminé commercialisé par la société In this example, 490 g of contaminated ion exchange resins, consisting of Rohm and Haas IR-400 anionic resins, are incorporated into a matrix formed from the following constituents: water (78 g), slag cement Clinker CLK 45 (222 g), c liquid epoxy resin marketed by the company Spado Lassailly under the reference SL MN 201 T (200 g), and aminated hardener marketed by the company
Spado Lassailly sous la référence SL D 6 M 5. Spado Lassailly under the reference SL D 6 M 5.
Tout d'abord, on sature d'eau les résines échangeuses d'eau contaminées en les faisant gonfler dans l'eau pendant 24 h puis on les soumet à un ar essorage On pèse ensuite 400 g de résines anioniques essorées et on leur ajoute les 78 g d'eau,c'est-à- dire la quantité suffisante pour hydrater les 222 g de First, the contaminated water exchange resins are saturated with water by swelling them in water for 24 hours and then subjected to spinning. 400 g of dewatered anionic resins are then weighed and the following are added: 78 g of water, that is to say the amount sufficient to hydrate the 222 g of
ciment CLK 45.cement CLK 45.
On mélange les résines avec l'eau, puis on ajoute à la suspension le ciment CLK 45 et on malaxe le mélange de façon à obtenir une pâte très fluide. On ajoute alors, tout en continuant le malaxage, la résine époxyde SL MN 201 T et le durcisseur SL D 6 M 5 On coule ensuite le mélange The resins are mixed with water, then the CLK 45 cement is added to the suspension and the mixture is kneaded so as to obtain a very fluid paste. The SL NM 201 T epoxy resin and the SL D 6 M 5 hardener are then added while continuing the mixing. The mixture is then poured into the mixture.
dans un moule et on le laisse durcir pendant 36 heures. in a mold and allowed to cure for 36 hours.
On démoule alors le bloc obtenu Celui-ci présente un très bel aspect de surface On mesure sa dureté Shore D en utilisant un duromètre Shore pour polymères thermodurcissables qui détermine la dureté par enfoncement d'une aiguille montée sur un peson calibré Celle-ci est très élevée puisqu'elle The resulting block is then demolded. It has a very good surface appearance. Its Shore D hardness is measured using a Shore durometer for thermosetting polymers which determines the hardness by driving a needle mounted on a calibrated scale. high since it
correspond à une valeur de 70 unités Shore. corresponds to a value of 70 Shore units.
On soumet également le bloc obtenu à un essai d'absorption d'eau en l'immergeant pendant un mois dans de l'eau Après cette période, on constate que le coefficient massique d'absorption d'eau est de l'ordre de 1 à 3 %. Le bloc obtenu présente donc des caractéristiques très satisfaisantes pour le stockage The block obtained is also subjected to a water absorption test by immersing it for one month in water. After this period, it is found that the mass absorption coefficient of water is of the order of 1 at 3%. The block obtained thus has very satisfactory characteristics for storage
de résines échangeuses d'anions.anion exchange resins.
Exempte 2.Exempt 2.
On utilise les mêmes résines échangeuses d'anions contaminées et les mêmes constituants de matrice que dans l'exemple 1, sauf le durcisseur qui dans cet exemple est le produit commercialisé The same anion exchange resins and the same matrix constituents are used as in Example 1 except the hardener which in this example is the commercialized product.
par Spado Lassailly sous La référence SL D 2005. by Spado Lassailly under The reference SL D 2005.
On suit le même mode opératoire que dans l'exemple 1 en utilisant les mêmes proportions pour réaliser l'enrobage de 400 g de résines échangeuses The same procedure as in Example 1 is followed using the same proportions to effect the coating of 400 g of exchange resins.
d'anions dans la matrice composite.of anions in the composite matrix.
On obtient ainsi un bloc solide présentant des propriétés pratiquement identiques à celles du bloc obtenu dans l'exemple 1, sauf que son aspect This gives a solid block having properties substantially identical to those of the block obtained in Example 1, except that its appearance
extérieur est plus brillant.outside is brighter.
Exemple 3.Example 3
On suit le même mode opératoire et on utilise la même matrice que dans l'exemple 1 pour enrober 400 g de résines échangeuses d'ions cationiques du The same procedure is followed and the same matrix as in Example 1 is used to coat 400 g of cationic ion exchange resins of the
type Rohm et Haas IR 120.Rohm and Haas IR 120 type.
On utilise également les mêmes proportions We also use the same proportions
d'eau, de ciment, de résine et de durcisseur. water, cement, resin and hardener.
Le bloc obtenu présente également de très The block obtained also presents very
bonnes propriétés.good properties.
En effet, sa dureté Shore est de 66 unités et son coefficient d'absorption d'eau à un mois est Indeed, its Shore hardness is 66 units and its water absorption coefficient at one month is
de 3 %.of 3%.
Exemple 4.Example 4
Dans cet exemple, on enrobe dans la même matrice composite que cettllede l'exemple 1, 400 g d' un mélange de résines échangeuses d'ions comportant 266 g de résines cationiques Rohm et Haas IR 120 et 134 g de résines échangeuses d'ions anioniques In this example, 400 g of a mixture of ion exchange resins containing 266 g of Rohm and Haas IR 120 cationic resins and 134 g of anionic ion exchange resins are coated in the same composite matrix as in Example 1.
Rohm et Haas IR A 400.Rohm and Haas IR A 400.
On suit le même mode opératoire et on utilise les mêmes proportions que dans l'exemple 1, On obtient ainsi un bloc solide présentant les caractéristiques suivantes: dureté Shore: 67 unités, The same procedure is followed and the same proportions are used as in Example 1. This gives a solid block having the following characteristics: Shore hardness: 67 units,
taux d'absorption d'eau à un mois: 1 à 3 %. water absorption rate at one month: 1 to 3%.
Exmp Le comparatif 1.Exmp The comparative 1.
Dans cet exemple, on réalise L'enrobage de résines échangeuses d'ions contaminées en utilisant uniquement comme constituant d'enrobage une résine In this example, the coating of contaminated ion exchange resins is carried out using only as a coating component a resin
époxyde et son durcisseur.epoxy and its hardener.
Dans ce cas, on mélange 200 g de résines échangeuses d'ions saturées d'eau et essorées avec de la résine époxyde liquide SL MN 201 T et du durcisseur SL D 6 M 5 pour préparer un bloc de résines échangeuses d'ions conditionnées uniquement dans une résine époxyde ayant un volume de 0,51 Après 8 à 10 heures, le bloc est durci et présente les caractéristiques suivantes: dureté Shore D: 60, In this case, 200 g of ion exchange resins saturated with water and spun with SL NM 201 T liquid epoxy resin and SL D 6 M 5 hardener are mixed to prepare a block of conditioned ion exchange resins only. in an epoxy resin having a volume of 0.51 After 8 to 10 hours, the block is hardened and has the following characteristics: Shore D hardness: 60,
taux d'absorption d'eau à un mois: 1 %. water absorption rate at one month: 1%.
Dans le tableau qui suit, on a regroupé les caractéristiques du bloc obtenu dans cet exemple ainsi que les caractéristiques de blocs de 0,5 l obtenus In the following table, the characteristics of the block obtained in this example and the block characteristics of 0.5 l obtained are grouped together.
de la même façon que dans les exemples I à 3. in the same way as in Examples I to 3.
1 11 1
TABLEAUBOARD
Caractéristiques Exemple comparatif Invention (époxyde seule) (époxyde-ciment) Dureté Shore D 60 70- 75 Température maximum à coeur 78 C 75 C 58-63 C Characteristics Comparative Example Invention (epoxy alone) (epoxy-cement) Hardness Shore D 60 70- 75 Maximum temperature at core 78 C 75 C 58-63 C
Temps de poly-Poly-time
mérisation 8-10 h 12-15 h Gonflement à l'eau 28 j 1 % 1 à 3 % Au vu de ce tableau, on remarque que les caractéristiques des blocs de l'invention sont plus intéressantes, en ce qui concerne la dureté et la melting 8-10 h 12-15 h Swelling in water 28 1% 1 to 3% In view of this table, it is noted that the characteristics of the blocks of the invention are more interesting, with regard to the hardness and the
température maximum à coeur du bloc. maximum temperature at the heart of the block.
Ainsi, le fait d'utiliser dans l'invention une matrice composite époxyde ciment permet de limiter, lors de la polymérisation, la température à coeur du bloc à une valeur inférieure à celle Thus, the fact of using in the invention a cement epoxy composite matrix makes it possible to limit, during the polymerization, the core core temperature to a value lower than that
que l'on obtient avec une résine époxyde seule. that we obtain with an epoxy resin alone.
Dans le cas de l'invention, la température à coeur est limitée à 58- 63 C, alors que dans le cas d'une résine époxyde seule, elle peutatteindre 78 C pour un bloc de 0,51 Aussi, pour des blocs de volume plus important, la température à coeur peut devenir supérieure à 1000 C avec une résine époxyde seule Or, à cette température, l'eau contenue dans les résines échangeuses d'ions saturées en eau est portée à l'ébullition et la vapeur d'eau engendrée dans le bloc est à l'origine de dommages plus ou In the case of the invention, the core temperature is limited to 58-63 C, while in the case of an epoxy resin alone, it can reach 78 C for a block of 0.51 Also, for volume blocks more importantly, the core temperature can become greater than 1000 C with an epoxy resin alone Gold, at this temperature, the water contained in the ion exchange resins saturated with water is brought to the boil and the water vapor engendered in the block is causing more damage or
moins importants.less important.
L'utilisation conformément à l'invention d'une matrice composite à base de résine époxyde et de ciment procure ainsi une diminution importante de l'exothermie de la réaction de durcissement du bloc qui comprend à la fois la polymérisation de The use according to the invention of a composite matrix based on epoxy resin and cement thus provides a significant reduction in the exotherm of the block hardening reaction which comprises both the polymerization of
la résine et le durcissement du liant hydraulique. resin and hardening of the hydraulic binder.
Pour la partie liant hydraulique de la matrice, l'enthalpie correspondant à la prise du liant est très sensiblement inférieure à l'enthalpie For the hydraulic binder part of the matrix, the enthalpy corresponding to the setting of the binder is very substantially less than the enthalpy
de polymérisation de la partie époxyde. of polymerization of the epoxide part.
A titre d'exemple, on donne ci-après, les valeurs de la chaleur de polymérisation d'un système époxyde et de la chaleur d'hydratation d'un ciment CLK: àH polymérisation (résine époxyde) = 25 kcal/mol, By way of example, the values of the heat of polymerization of an epoxide system and of the heat of hydration of a cement CLK: polymerization (epoxy resin) = 25 kcal / mol, are given below,
AH hydratation (CLK) = 4 à Skcal/mol. AH hydration (CLK) = 4 at Skcal / mol.
Sur la figure annexée, on a représenté La température à coeur (en C) de 2 blocs conformes à l'invention pesant 640 g, en fonction du temps In the attached figure, the core temperature (in C) of 2 blocks according to the invention weighing 640 g, as a function of time, is represented.
(en h) lors de leur durcissement.(in h) when hardening.
Sur cette figure, les courbes 1 et 2 se réfèrent à un bloc préparé en double exemplaire à partir des constituants suivants: 256 g de résines échangeuses d'ions en lit mélangé (anioniques 1/3 cationiques 2/3), 46 g d'eau, 146 g de ciment CLK 45, 128 g de résine époxyde SL MN 201 T, 64 g de durcisseur SL D 6 M 5, In this figure, curves 1 and 2 refer to a block prepared in duplicate from the following constituents: 256 g of mixed-bed ion exchange resins (cationic 1/3 anionic 2/3), 46 g of water, 146 g of CLK 45 cement, 128 g of SL MN 201 T epoxy resin, 64 g of SL D 6 M 5 hardener,
rapport résine/durcisseur: 2.resin / hardener ratio: 2.
Des deux courbes, obtenues sur des échantillons de masse et de nature identiques, on tire les valeurs moyennes du pic de température de polymérisation T C= 60 C i 20 C du temps correspondant à l'obtention de ce pic t = 12 à 15 h. A titre de comparaison avec le procédé époxyde antérieur, le même type de mesure a été établi sur des résines échangeuses d'ions en lit mélangé dans une matrice époxyde seule La masse From the two curves, obtained on samples of mass and of identical nature, the average values of the peak of polymerization temperature T C = 60 C i C are obtained from the time corresponding to obtaining this peak t = 12 at 15 h. As a comparison with the prior art epoxy method, the same type of measurement was established on mixed bed ion exchange resins in an epoxide matrix alone.
des échantillons est identique aux précédents. Samples are identical to the previous ones.
Les valeurs obtenues sur deux essais sont représentées par les courbes de la figure 2 De ces deux courbes, on tire les valeurs moyennes: pic de température de polymérisation 76 C + 2 C temps correspondant: 8 à 10 h. Sur la figure 3, la courbe A correspond aux valeurs moyennes des deux courbes de la figure 1, et la courbe B correspond aux valeurs moyennes des deux courbes de la figure 2. Ces résultats font apparaître une diminution de la température maximade polymérisation de 16 C entre le procédé époxyde ciment et le procédé époxyde seule De même est observée une augmentation du temps, au pic exothermique, de polymérisation The values obtained on two tests are represented by the curves of FIG. 2. From these two curves, the average values are derived: peak of polymerization temperature 76 C + 2 C corresponding time: 8 to 10 hours. In FIG. 3, the curve A corresponds to the average values of the two curves of FIG. 1, and the curve B corresponds to the average values of the two curves of FIG. 2. These results show a decrease in the maximum polymerization temperature of 16 C. between the epoxy cement process and the epoxide process alone. Similarly, an increase in the time at the exothermic peak of polymerization is observed.
d'environ 5 heures.about 5 hours.
De ces deux propriétés, l'abaissement du pic de l'exotherme de polymérisation est particulièrement recherché, car il augmente la s Creté intrinsèque du procédé, notamment en cas d'accélération de la vitesse de polymérisation observée par temps chaud: dans ce cas, en effet, la cinétique de polymérisation est augmentée, et la température obtenue à coeur de l'enrobé doit impérativement se situer au-dessous de la température Of these two properties, the lowering of the peak of the polymerization exotherm is particularly sought after, since it increases the intrinsic crack of the process, especially in the case of an acceleration of the polymerization rate observed in hot weather: in this case, in fact, the kinetics of polymerization is increased, and the temperature obtained at the core of the mix must imperatively be below the temperature
de vaporisation de l'eau des REI.water vaporization of REI.
L'utilisation du procédé époxyde -ciment The use of the epoxy process -cement
permet de résoudre ce problème.solves this problem.
Par ailleurs, l'allongement du temps de durcissement est un phénomène intéressant au stade industriel car il autorise des possibilités Moreover, the lengthening of the curing time is an interesting phenomenon at the industrial stage because it allows possibilities
d'intervention accrues sur le procédé. increased intervention on the process.
Un autre avantage important du procédé de l'invention est qu'il autorise l'enrobage de résines échangeuses d'ions anioniques, cationiques Another important advantage of the process of the invention is that it allows the coating of anionic ion exchange resins, cationic
ou en lit mélangé sans nécessiter de prétraitement. or in a mixed bed without the need for pretreatment.
En effet, l'utilisation d'un liant hydraulique qui libère dans le milieu aqueux des ions dissociés, évite de procéder à La saturation préalable des éventuels sites actifs des résines échangeuses de cations puisque les ions libérés par le ciment Indeed, the use of a hydraulic binder which releases dissociated ions into the aqueous medium avoids the prior saturation of any active sites of the cation exchange resins, since the ions released by the cement
sont capables de réaliser cette saturation. are able to achieve this saturation.
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