Brevet FR2244719A1 — publié le 19750418

L'invention concerne un procédé permettant le dessalement de liteau de mer ou des eaux saumâtres contenant du chlorure de sodium, grâce à l'utilisation de résines échangeuses dotions. L'épuration de ces eaux, contenant principalement du chlorure de sodium, se fait habituellement par distillation ou par électroosmosepar exemple Les procédés thermiques représentent un investissement souvent important du fait de la structure complexe des appareils utilisés (appareils multiflash) ou délicate (appareils a thermocompression). De plus, ils sont couteux en dépense d ténergie. Les procédés basés sur ltélectroosmose, bien qu'utilisant un appareillage relativement simple, ont un champ d'application limité à des salinités ne dépassant pas lO g/litre pour rester économiquement valables aussi bien sur les investissements (surface des membranes) que sur les frais d'exploitation (entre gie électrique). Une méthode avantageuse permettant dteviter ces inconvénients consiste à épurer ces eaux au moyen de résines échangeuses d'ions. Cette technique a déjà fait I'objet de brevets. Cependant, les prpcédés jusqu'ici proposés mettent en oeuvre des quantités importantes de réactifs chimiques dans leurs étapes de régénération des résines. On a trouvé maintenant que l'on pouvait obtenir le dessalement de liteau de mer ou des eaux saumâtres contenant du chlorure de sodium avec des performances remarquables quant au rendement et a la pureté de l'eau obtenue, selon un procédé simple utilisant des résines échangeuses dtions, en consommant peu ou pas de réactifs chimiques pour la régénération des résines. Les eaux que l'on se propose de traiter ne contiennent généralement pas des quantités importantes de sels ; on traite des solutions contenant par exemple de I à 35 g/litre de ClNa, ces quantités n'étant pas limitatives pour l'invention, bien qu'il soit plus favorable de traiter des solutions dont la concentration en C1Na ne dépasse pas 30 litre. Dans la suite du texte, on désignera ùne résine echangeuse d'ions par le mot résine. L'invention concerne un procédé permettant le dessalement d'une eau contenant du chlorure de sodium selon lequel on met l'eau en contact successivement avec une résine échangeuse d'ions de type cationique et avec une résine échangeuse d'ions de type anionique. L'ordre de traitement de l'eau sur les colonnes de résines n 'est pas imposé, c'est-à-dire que l'on peut mettre liteau en contact d'abord avec la résine cationique, puis avec la résine anionique ou inversement avec la résine anionique, puis avec la résine cationique. Selon un mode préféré, on met en contact l'eau de mer ou l'eau sau mâtre d'abord avec une résine de type cationique, puis avec une résine de type anionique. L'eau obtenue après ces deux traitements se trouve pratiquement totalement débarrassée des ions qu'elle contenait. Au lieu d'une seule colonne de résine de chaque type, on peut utiliser deux ou plusieurs colonnes. La valeur moyenne de la capacité des résines habituellement mises en oeuvre est voisine de 2 équivalents/kg. Lorsque la résine est saturée, on procède à saregénération. Selon l'invention, on régénère la résine anionique en la mettant en contact avec une solution d'ammoniaque de manière à déplacer les ions quelle avait fixés. On obtient ainsi, avec les ions Cl , les plus abondants dans les eaux faisant l'objet du traitement selon l'invention, une solution de.chlorure d'ammonium que l'on traite, à une température pouvant aller par exemple de 60 à 100 "C environ, généralement voisine de 80 OC, par de l'oxyde de magnésium pour en libérer l'ammoniac que l'on peut alors réutiliser dans le procédé.Simultanément, on obtient une solution de chlorure de magnésium que l'on peut éventuellement concentrer par évaporation avant de procéder à un traitement thermique pour obtenir de l'acide chlorhydrique et régénérer l'oxyde de magnésium. La température de chauffage peut être comprise entre 1800 et 1000 OC on opère habituellement dans un domaine de température compris entre 350" et 700 OC. Lorsque des sulfates accompagnent le chlorure dans l'eau à traiter, un appoint d'oxyde'de magnésium est nécessaire afin de les éliminer. L'acide chlorhydrique ainsi obtenu permet de régénérer la résine cationique. La solution effluente que l'on obtient est une solution concentrée dont le principal constituant est le chlorure de sodium. Parmi les résines utilisables dans l'invention, on peut citer par exemple - pour les résines cationiques, soit des résines faiblement acides, c'est-à-dire comportant des groupements acides'-COOH, telles que par exemple les Amberlites IRC 50, IRC 75, IRC 84, les Duolites CS 100, CS 101, CS 102, CC 3, soit des résines fortement acides comportant des groupements sulfoniques, par exemple les Amberlites XE 100, IR 120, IR 122, IR 124, Dowex 50, Dowex 50 X 10, les Duolites C 25, A 33-10, C 20 X 10, C 20 -X 12, ces deux types de résines catio niques pouvant être utilisées simultanément. - pour les résines anioniques, des résines comportant des groupements amines primaires, secondaires ou tertiaires, telles que les Amberlites IRA 45, IRA 93, les Duolites A-7, A-6, A-30 B, les résines Iorac-A-300, A-310. Un exemple, schématisé par la figure 1, illustre l'invention. On veut épurer une eau contenant 29 g/litre de C1Na. On l'introduit par la ligne (1) dans une colonne (2) d'une capacité de 1,35 m remplie de résine de type cationique, Dowex 50, sous forme acide. Le débit de la solution est de 5 m3/heure. Par la ligne (3), on recueille une eau dont la teneur en HCl est de 0,5 mole/litre environ et qui est ensuite introduite a la partie supérieure d'une colonne (4) contenant une résine de type anionique, IRA 47, sous forme OH , de même capacité que la colonne (2). L'eau épurée qui est obtenue par l'intermé- diaire de la ligne (5) ne contient pratiquement plus de NaCl (moins de 400 mgl litre). On procède ensuite à la regéneration des résines. On introduit, dans la colonne (4), 0,5 d'une solution d'ammoniaque 8 M, par la ligne (6), puis, par la ligne (7), on envoie de l'eau, qui peut être prélevee sur la ligne (5), afin de rincer la résine et aussi la débarrasser de I t ammoniac ou du NaCl re tenus par capillarité. On recueille, par la ligne (8), 1 m3 d'une solution dont la teneur en NH4Cl est d'environ 3 M et contenant un léger excès d'ammoniaque. Cette solution est envoyée dans un réacteur (9) agité, dans lequel on admet en mne temps par la conduite (10), 50 kg de Mgo. La température dans le reacteur est de 80 OC environ. La vapeur issue de ceréacteur s'échappe par la ligne (1 I). Elle est condensée dans un refroidisseur (12) et on obtient une solution dont la concentration en NR40H est environ 8 M. Elle est stockée en (I3) de manière à pouvoir être utilisée pour la régénération de la résine IRA 47 contenue dans la colonne (4). On soutire la solution aqueuse de MgCl2 contenue dans le réacteur (9) par la ligne (14). Elle est pulvérisée en (15) dans la partie chaude d'un incinérateur (16) alimenté en fuel et en air. La température se trouve alors etre de 700 OC. Dans ces conditions, du MgO et du HCI se forment par réaction entre et 1120. Le mélange est introduit dans un cyclone (17), placé à la sortie de l'incinérateur, à la partie inférieure duquel on récupère le Mgo. Celui-ci est renvoyé par 11 intermédiaire de la ligne (10) dans le réacteur (9). Le gaz contenant l'acide chlorhydrique s'échappe par la conduite (18). Un lavage à l'eau, introduite par la ligne (22), est effectué dans une colonne (19), ce qui permet de récupérer une solution dont la teneur en HCl est environ 3 M. On la stocke en (20) de manière à pouvoir ltutiliser pour la régénération de la résine Dowex 50 contenue dans la colonne (2), dans laquelle on l'introduit par la ligne (21). On récupère la solution résultant de cette régénération et dont la concentration en NaCl est environ 3 M (ligne 23). Le gaz est rejeté (ligne 24). On recommence le cycle de traitement de l'eau contenant le chlorure de sodium. REVENDICATIONS 1. - Procédé permettant le dessalement d'une eau contenant du chlorure de so dium selon lequel on met l'eau en contact successivement avec une résine échangeuse d'ions de type cationique et avec une résine échangeuse d'ions de type anionique, puis on procède à la régénération de chacune des rési- nes, caractérisé en ce que, pour régénérer la résine anionique, on met celle-ci au contact d'une solution aqueuse d'ammoniaque et l'on obtient une résine anionique régénérée et une solution aqueuse de chlorure d'ammonium, on traite cette dernière par de l'oxyde de magnésium et obtient ainsi de l'ammoniac que lton réutilise pour régénérer la resine anionique et une solution aqueuse de chlorure de magnésium que l'on chauffe pour décomposer le chlorure de magnésium en oxyde de magnésium, que-l'on réutilise dans le procédé de régénération, et acide chlorhydrique, on. dissout ce dernier dans l'eau, on fait passer la solution résultante au contact de la résine catio nique à régénérer et obtient ainsi une résine cationique régénérée et une solution aqueuse.de chlorure de sodium que l'on sépare. 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement par la résine de type cationique précède le traitement par la résine de type anionique 3. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traitement par l'oxyde de magnésium est effectue à 60-100 OC. 4. - Procédé selon la revendication 2, dans lequel le chauffage destiné à dé composer le chlorure de magnésium est effectué à 180-1000 OC.