Brevet FR2261036A1 — publié le 19750912

La présente iiwention,a' la realisation de laquelle ont callaboré IIessieurs Robera CHAPURLAT et Jean-Pierre QUENTIN, concerne un nouveau procédé de traitement de solutions d'acides faibles. Il est connu de traiter les solutions les plus diverses par osmose inversa Selon les circonstances, on cherche à obtenir des solutions concentrées en solutés, auquel cas osmose inverse constitue une operation de concentration et c'est le liquide en amont de la membrane qui est récuperé. Dans d'autres cas, on cherche à purifier des solutions, des liquides contenant des éléments divers, notamment des eaux usées, des effluents, auquel cas 11 osmose inverse constitue une opération d'élimination des éléments dissous et c'est le liquide en aval de la membrane, c'est-a-dire le perméat, qui est récupéré. Il est également connu d'utiliser comme membranes d'osmose inverse des membranes à base de polymères ioniques (-revet américain 3 709 841 en particulier). Lorsqu'on utilise des membranes ioniques pour traiter par osmose inverse des solutions d'acides faibles, on constate souvent que le taux de rejet des mem- branes ioniques It l'égard. desdits acides faibles (a l'état essentiellement non-disso- clé) est souvent faible, voire nul dans certains cas. L'invention concerne donc un procédé de traitement de solutions d'acides faibles par osmose inverse à l'aide de membranes ioniques. Ce procédé est caractérisé en ce que les solutions d'acides faibles sont transformées en solutions de sels de base forte de ces mêmes acides faibles, puis que les solutions salines ainsi obtenues sont soumises à l'osmose inverse. Selon le but recherché, on récupérera à la sortie de l'appareil d'osmose inverse soit le concentrat ( en amont de la membrane), soit l'osmosat ( en aval de la mbrane),soit les deux. Lorsquton cherche å obtenir un concentmatde l'acide faible traité, il est avantageux de faire suivre l'osmose inverse d'une opération de retransformation du sel d'acide faible en l'acide faible lui-mme. Les acides faibles susceptibles d'être traités selon l'invention sont des acides de pE supérieur à 4, de préférence supérieur à 6. Plus spécifiquement, on peut citer l'acide borique qui, dans le prétraitement d'osmose inverse selon l1invention,est alors transformé en borate alcnlrn, Les bases fortes formant des sels avec les acides faibles conne indiqué plus haut sont essentiellement la soude, la potasse, la lithine. La transformation en sel de base forte des acides faibles en solution, ainsi que la transformation inversez s'effectuent commodément à l'aide d'une résine échangeuse de cations. Comme résines échangeuses de cations, on peut utiliser toute résine connue de ce type, insoluble dans l'eau, homogène ou hétérogène. Les groupements portés par ces résines sont, par exemple, des groupes carboxyliques ou carboxylates. Des résines utilisables connues sont notamment les résines commercialisées sous les noms de Zeo-Karb 226, Dowex A-1, Amberlite IRC 50. Un perfectionnement du procédé selon l'invention consiste donc à traiter des solutions d'acides faibles selon un procédé caractérisé en ce que: a) la solution d'acide faible traverse un lit de résine échangeuse de cations sous forme sel (ou forme basique); b) la solution de sel d'acide faible et de base forte ainsi obtenue est soumise osmose inverse à l'aide d'une membrane à base de polymère ioniques c) le concentra d'osmose inverse traverse un lit de résine échangeuse de cations sous forme acide; d) éventuellement, lorsque la résine sous forme acide est passée ê l'état de sel et que la résine sous formetUsel'!est passée l'état acide, on percez imite les deux lits de résine échangeuse de cations, ce qui permet; ainsi, d'une part, de recycler les ions alcalins ayant servi à la salification des acides faibles et, d'autre part, de traiter les solutions d'acides faibles avec peu ou mSme pas d'adjonction de matière extieure. L'opération d'osmose inverse exécutée dans le procédé de l'invention -se fait de la manière habituelle0 Les membranes ioniques peuvent être notamment en polyaryléther/ sulfones sulfonés, en poly(oxyde d'arylène) sulfoné, en acide polyacrylique (membranes composites). L'exemple suivant, donné à titre nontatif, illustre l'invention et montre comment elle peut être mise en oeuvre, EXEMPLE : Une solution aqueuse contenant 1 g/l d'acide borique (pH=5) est soumise â l'osmose inverse dans les conditions suivantes : - membrane en polyaryléther/sulfone sulfoné préparée selon la demande de brevet français 2 138 333 et ayant un taux de groupements sulfoniques-de 0,87 milliéquivalent par gramme de résine sèche ; utilisée sous 30 bars pour traiter par osmose inverse une solution aqueuse h 5 g/l de NaCl , cette membrane présente un débit d'osmosat de 600 1/j.m2 avec un taux de rejet de sel de 93 % - surface utile de la membrane : 16 cm2 - pression différentielle (de part et d'autre de la membrane): 30 bars - température : 2500 - vitesse de circulation de la solution d'acide borique à la surface de la membrane:32 cm/s. On observe un taux de rejet de l'acide borique égal à 13 %. La même solution aqueuse d'acide borique est amenée à pH = 10,1 a l'aide de soude aqueuse normale. Le taux de rejet du borate est alors égal b 90,5 % , le débit d'osmosat étant de 650 1/j.m2. REVENDICATIONS 1/ - Procédé de traitement de solutions d'acides faibles par osmose inverse à l'aide de membranes ioniques, caractérisé en ce que les solutions d'acides faibles sont transformées en solutions de sels de base forte de ces mémes acides faibles, puis que les solutions salines ainsi obtenues sont soumises à l'osmose inverse. 2/ - - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les acides faibles ont un pK supérieur à 4, plus particulièrement supérieur à 6. 3/ - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'acide faible est l'acide borique. 4/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'acide faible est transformé en son sel de sodium, de potassium ou de lithium. 5/ - Prccédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que la transformation des acides faibles en leurs sels est faite à l'aide de résine bchangeuse de cations. 6/ - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que: a) la solution d'acide faible traverse un lit de résine échangeuse de cations sous Norme "sel" (ou forme basique) ; b) la solution de sel d'acide faible et de base forte ainsi obtenue est soumise à l'osmose inverse à l'aide dtune membrane à base de polymbre ionique c) le concentrat d'osmose inverse traverse un lit de résine échan- geuse de cations sous forme acide. 7/ - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que, lorsque la résine sous forme acide est passée à l'état de sel et que la résine sous forme "sel" est passée à ltétat acide, on permute les deux lits de résine échangeuse de cations.