Brevet FR2233289A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un procédé d'extraction de substances organiques d'effluents d'usines de pate de bois au moyen d'une résine pulvérulente disposée en lit dans une colonne, ledit procédé comportant l'élution de la résine après sa saturation en substances colorées. L'inrentiooeeoncerne principalement un procédé de décoloration d'effluents provenant d'usines de pâte de bois. De façon inhérente au procédé selon l'invention la résine est activée au moyen d'une solution acide, après quoi l'effluent traverse le lit de résine activée dans la colonne, étant donné que l'effluent a une valeur de pH sensiblement supérieure à celui de la phase liquide du lit de résine, ledit effluent étant de préférence alcalin. La présente invention repose sur le fait qu'au moins certaines résines changent de volume en fonction des variations du pH de l'environnement de la résine. Ceci entraîne des risques considérables liés à la formation de canaux dans le lit de résine et/ou le risque que la résine s'épuise rapidement. L'objet principal de la présente invention est d'empêcher ces inconvénients. De façon plus détaillée, un des buts de l'invention est de contrecarrer la formation de canaux et/ou autres inconvénients provoqués par les modifications du volume d'un lit contenant une ou plusieurs résines élaborées, chimiquement parlant, à partir d'une structure phénolique, c'est-à-dire un dérivé du phénol obtenu par condensation de phénol avec un aldéhyde, de préférence le formaldéhyde. Lesdites résines conviennent pour procurer un degré élevé de séparation de produits de décomposition de lignine aussi bien que d'autres substances organiques dans l'effluent. De préférence, la résine possède le caractère d'une résine échangeuse d'anions à réaction alcaline faible contenant des groupes fonctionnels aminés, principalement des amines tertiaires et/ou secondaires portées par la structure phénolique.Toutefois, les amines primaires ne sont pas exclues et peuvent être utilisées dans ce but. attire d'exemples de résines convenables on peut citer celles vendues par Diamond Shamrock Chemical Company,Redwood City, Cal. USA, sous les noms déposés de DUOLITE A4-S, A-6, A-7, S-30 et 5-37. Dans ce contexte, on se réfère également au brevet suédois 345.085. Des résines échangeuses d'anions à réaction alcaline faible de type phénolique avec des groupes fonctionnels aminés ont été utilisées lors du développement de l'invention comportant des ex périences visant à l'épuration à échelle industrielle d'effluents provenant d'une usine de pâte au sulfite avec une capacité åour- nalière de 300 tonnes de pâte. Dans ces expériences, on a utilisé des colonnes avec un diamètre intérieur d'approximativement 3,25 m, remplies jusqu'à un certain niveau avec l'une des résines échangeuses d'ions précitées appartenant au groupe des résines phénoliques avec des groupes fonctionnels aminés.Toutefois, lors d'essais initiaux, effectués tandis que l'usine de pâte au sulfite était en fonctionnement, il apparut qu'il n'était possible de traiter seulement que quelques volumes de lit de l'effluent durant chaque cycle avant que ne passe de l'eau avec un degré faible et inacceptable d'extraction de colorants. Il fut constaté que la cause en était la formation de canaux dans le lit, phénomène qui, à son tour, était provoqué par le fait que la résine échangeuse d'ions activée se contractrait fortement lorsqu'elle était soumise à l'effluent, ce dernier ayant une valeur de pH sensiblement plus élevée que la phase liquide de la substance échangeuse d'ions activée.En conséquence, un but particulier de la présente invention est de contrecarrer ladite tendance du lit de résine à se contracter ainsi pour empêcher, au moins dans une grande mesure, une formation quelconque -de canaux dans le lit nuisibles à l'épuration au moyen de résines phénoliques échangeuses d'anions d'effluent provenant d'ateliers de blanchiment de pâtes de bois, où ledit effluent a un#pH sensiblement plus élevé que la phase liquide de la résine échangeuse d'ions, et lesdits effluents étant principalement alcalins. Conformément à l'invention, le procédé pour contrecarrer les variations de volume et ainsi la formation de canaux dans le lit de résine, prévoit l'addition, par aäoutsflintermittents, d'une solution acide au lit de résine durant le cours -du traitement, ou plus précisement durant la partie du cycle de traitement comprise entre l'activation et l'élution, de sorte que la valeur du pH de la phase uqz qui4e soit périodiquement abaissée, comme par à coups, tandis que le traitement de l'effluent est effectué dans le lit. Il en résulte que les grains du lit de résine gonflent, empêchant ainsi, au moins dans une mesure très importanté, la formation de canaux due à la contraction se produisant dans le lit. Le procédé selon l'invention sera maintenant décrit plus en détail, en se référant au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement la variation du pH de l'effluent quit tant la colonne après traitement dans ladite colonne d'échange d'ions. Les essais furent effectués de la façon suivante. Une colonne, ayant un diamètre intérieur de 3,25 m, est remplie d'une résine échangeuse d'anions faiblement alcaline, d'un type phénolique correspondant au DUOLITE k-6 qui contient des groupes fonctionnels aminés sur la structure phénolique. Dans un cas particulier, la résine échangeuse d'ions est activée au moyen de 540 kg de solution de S02 dans l'eau, de sorte que la phase liquide dans les:parties supérieures activées de la colonne acquièrent un pH de 1 à 4 approlrimativement. Ensuite, l'effluent provenant du du premier poste d'extraction alcaline d'un atelier de blanchiment de patte de bois au sulfite avec une capacité de 300 tonnes de pâte de bois par Jour, traverse la substan- ce échangeuse d'ions. A l'entrée, effluent a un pH d'environ 11. Durant le cours du traitement, le pH de l'effluent quittant la colonne est contrôlé.Il apparaît que seulement un petit nom- bre de volumes de lit de l'effluent est suffisant pour que le pH tombe à des valeurs très faibles du fait de la formation de ca- naux dans le lit échangeur d'ions avec pour résultat qu'une quan tité excessive d'acide s'écoule avec l'eau épurée.Un autre effet est que le rendement d'épuration décrott très rapidement, par voie de conséquence, et seulement après cinq à six volumes de lit, l'effluent conserve une coloration inacceptable par suite de la e evee teneuryde lignine dans l'eau. La courbe n01 sur le graphique représente la variation en pH de l'eau traitée durant cet essai. En tout, 12 volumes de lit d'eau furent traités et seulement pour les 5 ou 6 premiers de ceux-ci, une réduction de coloration acceptable, et par conséquent d'extraction de lignine, peut eAtre réputée atteinte. Dans l'essai suivant, la même qualité de résine & hangeuse d'ions est activée au moyen d'une@solution de 902 dans l'eau i la même concentration que dans l'exemple précédent. On utilise 400 kg de solution de S02 dans l'eau dans ce but. Durant la phase ulte- rieure du traitement, on ajoute en plus 200 kg de solution de SO21 par deux ajouts de 100 kg chacun. En mesurant le pH de l'eau traitée, il n'est plus possible de détecter des valeurs de pH excessivement basses, comme dans le premier exemple. Ceci indique que toute formation de canaux dans le lit de résine échangeuse d'ions a été empêchée. Jusqu'à 16 volumes d'effluent rapportés au volume du lit peuvent maintenant être traités avec un réduction de coloration acceptable, ce qui, en fait, correspond à des résultats antérieurs- obtenus en laboratoire. Cet essai est représenté sur le diagramme par la courbe n02. Des résultats similaires ont été obtenus avec de l'acide sulfurique utilisé en tant qu'agent d'activation et en tant qu'agent d'addition durant le cycle de traitement. REVEEDICAEIONS 1. Procédé d'extraction de substances organiques d'effluent d'usines de pâte de bois au moyen de résine en poudre disposée en lit dans uneicolonne, comprenant une élution de la résine consécutive à sa saturation en matières colorées, et de préférence de décoloration d'effluent d'ateliers de blanchiment de pâte de bois, selon lequel on active la résine par une solution acide, puis on fait passer l'effluent, à un pH sensiblement plus élevé que celui de la phase liquide du lit, et de préférence alcalin, à travers le lit de résine activée, le volume de la résine tendant à varier en raison de modifications de pH de la phase liquide du lit de résine, caractérisé en ce que lesdites variations de volume sont contrariées par des ajouts intermittents de solution acide pendant que le traitement de l'effluent est effectué, à savoir durant la partie de cycle comprise entre l'activation et l'éluvion du lit, en sorte que la valeur de pH dans la phase liquide du lit soit abaissée périodiquement pendant le traitement de l'effluent. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la résine est constituée d'une ou de plusieurs résines à structure phénolique portant des groupes fonctionnels aminés.