Brevet FR2027347A1 — publié le 19700925

L'invention concerne un procédé d'obtention d'eau décarbonatée qui ne contient pas de dioxyde de carbone libre, lors duquel le cycle sodium se réalise à l'aide d'une résine carboxy- tique, régénérée sous forme sodium par un procédé de rééné- ration permettant le déplacement complet des ions d'hydrogène appartenant aux groupes fonctionnels de la résine. Dans les cas connus jusqu'à présent, le cycle acidesodium utilisé pour le traitement des eaux naturelles contenant des bicarbonates et des carbonates est toujours accompagné d'un dégazage de l'acide carbonique libre, precédant le cycle sodium. L'eau adoucie, ainsi obtenue est partiellement déminéra- lisée et contient toujours du aO2 libre, malgré le procédé de dé- gazage précédant le cycle sodium, la quantité animale de C02 n'étant jamais iniérieure à 1 - 2 rg/l. Le CO2 libre qui reste dissous dans l'eau détermine son caractère agressif qui se mani- ieste surtout dans les appareils de réchauffement des eaux avant les désaérateurs provoquant la corrosion des matériaux en contact avec l'eau. in cas ordinsire, le C02 libre dissous dans l'eau est neu tralisé par l'addition d'ammoniaque ou d'autres réactifs alcalins, ce qui exige des opérations supplémentaires et comporte toujours le risque de mettre en oeuvre un excbs de réactif alcalin. Le but de la présente invention consiste à prévoir une méthode d'adoucissement des eaux contenant des bicarbonates et carbonates en assurant l'absence de C02 libre par la réaction suivante: D'aprbs cette invention, cela s'effectue par la réalisation du cycle sodium à l'aide d'une résine cationique faible (carboxy lique), régénérée sous la forme sodium, d'une manière permettant le déplacement complet des ions d'hydrogène appartenant aux groupes fonctionnels de la résine. La réalisation de l'invention comprend donc la mise en oeuvre du cycle sodium à l'aide de la résine carboxylique d'une manière permettant le déplacement complet des ions d'hydrogène ap parvenant aux groupes fonctionnels de la résine. La régénération peut s'effectuer de deux manières:: a) par une régénération directe de la résine carboxylique avec une solution à 0,25-5 % de bicarbonate de soude, de carbonate de soude, de hydroxyde de soude ou de chlorure de soude, employés en quantité allant jusqu'd 300 % de la quantité théorique; b) par une transformation de la résine sous forme de calcium- magnésium grâce à un épuisement complet par une eau naturelle qui contient plus de 3 mval/l TAC et TE, suivie d'une régénération avec une solution à 5 à 10 % de chlorure de soude en quantité allant de 300 à 400 % de la quantité théorique.(mval signifie milliéquivalent gramme ; TE est la dureté totale, TÂ le titre d'alcalinité d'après la phénolphtaline;TAC le titre d'alcalinité totale d'après le méthylorange). L'avantage du présent procédé par comparaison avec les procédés déJA connus consiste en ce que la neutralisation par combi- naison chimique) du C02 libre dissous dans l'eau décarbonatée et restant après dégazage de celle-ci s'effectue, en même temps que l'élimination de sa dureté résiduaire, au cers du cycle sodium, c'est-à-dire sans nécessiter un dosage de réactifs neutralisants dans l'eau et sans requérir des opérations supplémentaires. Les exemples suivants sont donnés à titre non limitatif, pour illustrer la présente invention. Exemple 1. - Régénéralion var le bicarbonate de soude L'obtention d'eau décarbonatée ne contenait pas de C02 libre dissous s'effectue en soumettant l'eau traitée par une rd- sine carboxylique, après le dégazage dans le riesler, à un trai tement avec une résine carboxylique (par exemple celle connue sous la dénomination commerciale "Lewatit Olp"), régénérée sous forme sodium de la manière suivante: après le cycle "ramollissement" (lavage réciproque), la résine carboxylique ("Lewatit CNP") est traitée avec une solution à 0,5 - 1 ffi de bicarbonate de soude; les solutions passent à travers un filtre de charge spécifique de 3 à 5 m3/m3.h. La consommation de bicarbonate de soude est de 452 kg pour un filtre avec 2 m3 de "Levatit Olp", soit 227 kg de bicarbonate de soude pour 1 m3 de "lewatit Olp ". Le lavage après la régénération s'effectue à l'aide d'eau traitée par une résine cationique en quantité égale à 20 - 30 fois le volume de la résine cationique dans le filtre; la fin du lavage est indiquée par l'absence de dureté des eaux mères de lavage, s' écoulant du filtre et par la diminution de son TÂC jus- qu'à une valeur Â = (i + 0,2 + 2 Y) mval/l, I représentant le TÂC de l'eau et Y le TÂ, d'après un dosage à la phénolphtaléine, de l'eau s'écoulant du filtre. ainsi préparé, le filtre assure l'obtention d'une eau qui ne contient pas de C02 libre dissous et dont la dureté est au dessous du minimum établi par complex-ou III (sel disodique de l'acide éthylènediaiine tétracétique) et indicateur érychrom T noir, soit une dureté inférieure à 0,005 mval/l. La capacité d'échange de charge atteinte par cette variété de régénération de résine "Lewatit CNP" est environ 1450 à 1600 mvaljl dont 300 à 600 mval/l se rapportant au C02 libre dans l'eau traitée (par rapport à la dureté, à la concentration de C02 et à la température de l'eau). Exemple 2 Régénération par une solution de carbonate de soude après le cycle "ramollissement" la régénération s'effectue avec 154 kg de carbonate de soude, pour 1 m3 de résine "Levatit CNP" se présentant sous la forme d'une solution à 5 %. Il est nécessaire qu'avant cette opération la résine ionique soit traitée avec 110 kg/m de chlorure de soude se présentant sous la forme d'une solution à 5%. La charge spécifique, au cours de ces opérations est de 3 à 5 m /m .h. Le lavage après la régénération est réalisé à l'aide d'eau traitée par une résine cationique, dont la quantité représente 20 à 40 fois le volume de la résine cationique dans le filtre. La fin du lavage est déterminée par le mangue de dureté de l'eau de lavage et par la diminution de TA d'après un dosage à phénol- phtaléine, jusqu'à la valeur (X + 0,2)mval/l, x étant égal à CCO2/22; Cco - la concentration de C02 libre dans 11 eau, employée pour le lavage (en mg/l). La valeur (X + 0,2) ne doit pas dépasser 0,35 à 0,50 mval/l. La capacité d'échange de charge de la résine ionique obtenue de cette façon est environ 1200 à 1350 mval/l, dont 250 à 400 mval se rapportant à 002. Les qualités de l'eau traitée sont pareilles à celles de l'exemple 1. Exemple 3 Régénération par une solution de chlorure de soude Après le cycle de 11ramollissement" la résine ionique con tenue dans le filtre est traitée avec 180 à 200 m d'eau brute (d'une alcalinité de 6 à 8 mval/l et d'une dureté approximative- ment égale à 6 mval/l), jusqu'à ce que le TAC de l'eau s'écoulant du filtre devienne (I - 1) mval/l, x représentant le TAC de l'eau brute en mval/l.La régénération du filtre ainsi préparé 3 s'effectue à l'aide de 320 kg de chlorure de soude, pour I i de résine "Lewatit CNP", ce chlorure de soude étant utilisé sous forme de solution de 5 à 10 %, et d'une charge spécifique du filtre de 3 à 5 m3/m3.h. Le lavage est réalisé à l'aide d'eau traitée par une résine cationique, dont la quantité est de 8 à 10 iois le volume des résines cationiques contenues dans le filtre; la fin du lavage est déterminée par le flanque de dure té et une diminution suffisante des ionsdechlore dans l'eau s'é- coulant du filtre.La capacité d'échange de charge réalisée est de 1100 à 1300 xval/l, dont 250 à 300 mval/l concernant le CO2; les qualités de l'eau décarbonatée ainsi obtenue sont identique. à celles de l'eau de. l'exemple 1. Exemple 4 Régénération à l'aide de bicarbonate de soude et de chlo rure de soude Après le cycle "raollisseient",on fait passeur sur la résine ne ionique "Lewatit CEP", 110 kg de bicarbonate de soude par m3 de résine, le bicarbonate se présentant sous la forme d'une solution à 0,5 - 0,6 %. Après cette opération, on introduit 130 kg de chlorure de soude (en solution à 5 - 10 %) par i3 de résine "Lewatit CNP". La charge spécifique au cours de la régénération est 3 - 5 m3/m3.h. Le lavage s'effectue avec une eau traitée par une résine cationique et dégazée avec une charge spécifique de 10 - 15 m3/m3.h.Pour assurer un lavage total jusqu'à une dureté inférieure au minimum déterminé par érychrom noir T (d'après la réaction complexonométrique) et jusqu'à une valeur Â du TAC égale à (X + 0,2) mval/l, X représentant la valeur de l'alcalinité de l'eau pénétrant dans le filtre de soude, on utilise généralement de l'eau en quantité égale à 20 - 25 fois le volume de la résine ionique. La capacité d'échange de charge réalisée dans ce cas atteint ISQO mval/l de résine ionique, dont 300 - 500 mval/l se rapportant au C02 présent dans l'eau traitée. Les qualités de l'eau décarbonatée sont pareilles à celles de l'exemple 1. Sur le tableau représenté sur la Figure unique ci-jointe, on a indiqué les données pour un cycle de fonctionnement de la chine "sodium" avec une résine cationique faiblement acide sous forme sodium et une charge spécifique des ions de 18 m)/m5.h d'eau traitée. Ces données par rapport aux valeurs. nulles de- la dureté résiduaire et du C02 résiduel dissous sont analogues pour tous les cycies du filtre, indépendamment des qualités de l'eau alimentant-ces cycles Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux mo des de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles -ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention. REVENDICATION Procédé d'obtention d'eau décarbonatée ne contenant pas de C02 libre dissous, caractérisé par le fait que le cycle sodium est réalisé à l'aide d'une résine cationique faible (carboxylique) sous forme sodium obtenue par le traitement de la résine avec une solution de bicarbonate de soude de 0,25 à 5 % de carbonate de soude, d'hydroxyde de soude et de 5 - tO % chlorure de soude, en ployés en quantité allant jusqu'd 300 % de la quantité théorique ou par la transformation initiale de la résine en sa forme calcium-magnésium par suite d'un épuisement total à l'aide d'eau contenant plus de 3 znal/l TAC et TII, suivie d'une régénération à l'aide d'une solution à 5 à 10 % de chlorure de soude, employé en quantité allant de 300 à 400 % de la quantité théorique.