Brevet FR2170025A1 — publié le 19730914

'a presente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un procédé d'élimination d'ions de fer de différentes eaux à l'aide de résines échangeuses d'ions ou analogues, auquel cas l'eau n'-est pas adoucie, à titre de produit industriel nouveau, l'eau obtenue par l'exécution de ce procédé ou traitement ainsi que les diverses applications et utilisations résultant de sa mise en oeuvre. Selon la pratique généralement répandue actuellement les ions de fer sont éliminés d'une eau fenngineuse ou contenant du fer par le fait que les ions de fer-II, c'-est-à-dire les ions fernsx ou de fer bivalent contenus danslteaufsont oxydés en fer-III ou trivalent par l'action de l'air et, ensuite, les composés ou combinaisons de fer-III (c'est-à-dire ferriques ou de fer trivalent), devenus insolubles ou rendus insolubles dans 1 'eau, sont éliminés par filtrage.Ce procédé exige des investissements importants et outre cela, comme un traitement chimique spécial est encore nécessaire pour la précipitation du fer lié organiquement et pourl'élimination de celui-ci, 1 est rendu encore plus compliqué et en même temps plus coûteux par les opérations de travail supplémentaires nécessaires à cela. Pour l'élimination des ions de fer de l'eau, des procédés d'échange d'ions sont également utilisés. On fait passer l'eau à travers une colonne à résine échangeuse de cations qui est chargée d'ions de sodium ou d'hydrogène, auquel cas le fer, conjointement avec les cations restants, est échangé et les et les ions Na+ et Y ou les ions H+ de la résine entrent en solution. Ce procédé présente plusieurs inconvénients. Pour certains domaines d'application , l'adoucissement de l'eau est inutile et seule la teneur en fer doit etre abaissée. Dans de tels cas, le procédé usuel, avec la régénération fréquente de la résine et les opération de procédé supplémentaires, signifie une dépense inutile. Outre l'utilisation directe de l'eau comme eau potable ou buvable, on utilise de l'eau de bonne qualité dans l'industrie des produits ou denrées alimentaires, comme par exemple dans la fabrication de l'eau minérale, des conserves, des jus de fruits et des boissons rafraichissantes,et en en outre dans l'industrie de la bière et des spiritueux ou liqueurs alcooliques analogues ainsi que dans la laiterie pour la fabrication de produits laitiers. Pour tous ces domaines d'application, l'eau adoucie complètement ou à un degré élevé est inutilisable. Par division ou partage du courant pendant le traitement de préparation, la dureté ou le degré hydrotimétrique de l'eau peut bien être choisi arbitrairement ou à volonté, mais la teneur en fer doit cependant être réglée de façon particulière.Ceci signifie que le traitement préparatoire de l'eau pour en faire de l'eau d'une dureté ou d'un degré hydrotimétrique désirable et d'une teneur en fer appropriée pour la consommation par I'homme, en une seule opération de travail, constitue un problème qui n'a pas encore été résolu jusqu'à maintenant. Un autre inconvénient dtunprocédi plus connu consiste dans le fait que , après la régénération fréquente nécessaire de la résine, exécutée avec de l'acide chlorhydrique ou Na Cl, cette résine n'est pas lavée et rincée dans une mesure suffisante qui domeàlteau un goût salé désagréable ou réagit de façon acide. L'élimination du fer de l'eau sans l'adoucissement de celle-ci peut aussi être intéressante dans d'autres domaines, comme par exemple quand, lors de l'obtention du stockage ou de la conservation et du transport de l'eau qui contient 1 mg ou davantage de fer par litre, les bactéries : oxydant le fer se multiplienttellement que leus accumulations ou rassemblement bouchent, obstruent ou obturent les conduites ou canalisations de transport ou diminuent leur section transversale. L'invention supprime les inconvénients des procédés connus et permet l'abaissement de-la teneur en fer de l'eau sans l'adoucissement simultané de celle-ci en une seule opération de travail. Selon le procédé conforme à l'invention, on fait passer l'eau, dont la teneur en fer doit être abaissée, à travers un échangeur de cations qui est chargé d'ions de calcium. Une telle résine échangeuse échange les ions de fer de l'eau sans échanger les ions causant la dureté de l'eau. La saturation de la résine échangeuse d'ions avec des ions de calcium est préalablement obtenue par la solution d'un sel de calcium ou avec 1'eau ferrugineuse elle-meme ou avec une partie de celle-ci. Dans ce dernier cas, quand on commence avec une résine qui est chargée d'ions de sodium Na et/ou d'hydrogène H,les ions de calcium nécessaires à la saturation sont prélevés sur l'eau à traiter, laquelle est ainsi adoucie. 'les quantités d'eau suivantes, qui représentent 140 à 150 fois celle de l'eau nécessaire à la saturation, perdent cependant seulement leur teneur en fer sans que leur dureté soit modifiée.La charge de la résine, épuisee par enrichissement en fer, est régénérée avec la solution dtun sel de sodium (par exemple de chlorure de sodium Na Cl ) ou avec de l'acide chlorhydriqueS auquel cas est constitué de nouveau l'échangeur de cations chargé d'ions de sodium Na et/oud'hydrogène H, qui se charge de nouveau d'ions de calcium(Ca)lors du passage d'eau additionnelle à travers celui-ci, après quoi l'élimination du fer peut être poursuivie. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages conformes à l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre illustrant de façon plus approfondie un mode de réalisation ou exemple d'exécution actuellement préféré de l'invention. ExemPle La dureté de l'eau accédant au traitement en vue de l'élimination des ions de fer s'élève à 15 degrés d'hydrotimétriques et sa teneur en eau est de 1 mg par litre. Pour le traitement, on utilise un échangeur de cations chargé de 70 litres du produit c a)' A titre de comparaison, on effectua le traitement d'abord de la manière usuelle, donc à l'aide de résine chargée d'ions de sodium Na et/oud'hydrogène H. Après le traitement, la dureté de l'eau dans les deux cas était enfile ou égaS à degré hydrotimétrique et la teneur en fer était nulle, c "es t-à-dire égale à O mg/l. Avec une capacité, une cadence ou un débit horaire de 1 à 2 m3, le fer fut éliminé respectivement de 21 m3 d'eau et l'eau simultanément adoucie, après quoi les charges de la résine devaient être régénérées. Pour la régénération, on utilisa 18,6 kg de chlorure de sodium Na Cl à 100% et/ou 30,8 1 d'acide chltudrique à 36 %. b) 'lors de l'exécution du procédé conforme à l'invention, la même quantité d'échangeur de cations fut mise en oeuvre, mais la résine fut auparavant saturée avec des ions de calcium. Avec une capacité horaire de traitement de 2 à 3 m9, le fer fut éliminé de 3100 m3 d'eau avant que la régénération de la charge de la résine devienne nécessaire. La dureté de l'eau s'éleva, après le traitement, à 15 degrés hydrotimétriques et sa teneur en fer à 0,05 mg/l. Pour la régénération de la résine furent utilisés 30,8 1 d'acide chloPUdrique à 36 fo. Ensuite fut entreprise l'élimination des ions de fer avec l'échangeur chargé maintenant d'ions d'hydrogène H. Après de passage de 20 à 25 m3 d'eau à travers celui-ci, la charge de la résine était à nouveau chargée d'ions de calcium. Sans interruption de l'exploitation, le passage de l'eau à travers l'échangeur fut continué avec un débit de production de 2 à 3 m3/h.Après que le fer fut éliminé de nouveau de 3100 m3 d'eau, la régénération, c'est-à-dire le traitement à l'acide, de la résine devint de nouveau nécessaire. Lors de la comparaison des résultats de l'essai excécuté d'après les deux méthodes, à savoir d'après les procédés respectivement usuel et conforme à l'invention, on peut constater que, dans l'élimination du fer exécutée selon le procédé usuel lors de l'échange d'ions simultané complet qui est inutile ou même indésirable dans beaucoup de cas r la capacité de traitement ou de production de l'échangeur s'élevait à 1 à 2 m3 par heure et que, pourle traitement de préparation de 3100 m3 d'eau, on devait régénérer tous les 21 m3, donc au total 148 foisXauquel cas au total 2755 kg de chlorure de sodium Na Cl et 92 1 d'acide chlthSlrique ou, lors de l'utilisation d'un échangeur acide, 4558 1 d'acide chlmtwdrique furent nécessaires, tandis que dans le procédé conforme à l'invention la dureté de l'eau resta inchangée (comme cela était désirée), la capacité de production ou le rendement de l'échangeur était au moins deux fois plus élevé (2 à 3 m3/h),et la régénération après traitement de 3100 m3 d'eau était nécessaire salement une fois, auquel cas 30 1 d'acide chloHdrique furent utilisés. 'les avantages du procédé conforme à l'invention ressortent sans ambiguité de cette comparaison. Ils peuvent être résumés de la façon suivante a) dans l'utilisation, conforme à l'invention, de l'échangez d'ions, le nombre des opérations de travail, soit des régénérations. nécessaires, est réduit de plusieurs ordres de grandeur. Ainsi est aussi simultanément abaissée la quantité de produits chimiques employés et le coup ou les frais d'exploitation sont plus réduits. b) comme seuls les ions de fer sont liés ou combinés, la capacité et le débit de production (en 7 d'eau par heure) s'élèvent. On peut -par conséquent travailler avec une vitesse de passage ou de travail plus grande,et au moins double. c) le traitement de préparation de l'eau pour l'industrie des denrées alimentaires et produits comestibles est simplifié . Ia substance chimique ou l'acide utilisés pour la régénération ne patYit pas influencer de façon nuisible ou préjudiciable la qualité de l'eau parce que la quantité de liteau s'écoulant à travers la charge de la résine est suffisamment grande pour assurer ltexemption complète de produits chimiques ou d'acide. d) l'élimination du fer de l'eau n'influence sensi blement pas' la dureté de l'eau. Meme pour une teneur en fer de 10 mg/l, la durée varie au plus de 1 degré hydrotimétrique. 'a teneur en fer de l'eau peut être maintenue en dessous de 0,1 mg/l et notamment à une valeur de 0,01 à 0,05 mg/l. Dans le procédé conforme à l'inventionrlteau à traiter pour l'élimination de la teneur en fer peut aussi etre adoucie avant le passage à travers l'échangeur en résine ou être soumise à un échange d'ions, ou bien éventuellement l'eau, après élimination du fer, peut être adoucie ou traitée par des produits chimiques d'une façon connue en soi. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés 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 son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé d'élimination de la teneur en fer de 1' eau à l'aide d'une résine échangeuse d'ions, caractérisé en ce qu'il consiste à faire passer l'eau, accèdant au traitement en vue de l'élimination du fer , directement ou après adoucissement et/ou traitement préalable avec un échangeur d'ions, à travers un échangeur de cations chargé d'ions de calcium(CaXauquel cas la saturation de la résine échangeuse d'ions est obtenue par des ions de calcium au moyen d'une solution d'un sel de calcium ou avec une partie de l'eau foeiugineuse elle-meme, et la résine échangeuse épuisée est régénérée avec la solution d'un sel de sodium ou avec de l'acide chlorhydrique puis est de nouveau chargée convenablement en fonction du but à atteindre avec des ions de calcium (Ca) par l'eau à traiter elle-même et, ensuite, l'élimination du fer est poursuivie tandis que l'eau exempte de fer est éventuellement adoucie ou traitée par des produits chimiques d'une façon connue en soi. 2. Produit formant eau dépourvue de fer, caractérisé en ce qu'il est obtenu par l'exécution du procédé selon la revendication 1.