Brevet FR2389402A1 — publié le 19781201

La présente invention a pour objet un nouvel agent de filtration, d'adsorption et de catalyse constitué par un copoly mère styrène divinylbenzène à l'état poreux, ainsi que les procédés de mise en oeuvre correspondants. Le copolymère de styrène / divinylbenzène est connu et utilisé comme matière première dans la réalisation des résines échangeuses d'ions. Selon la présente invention on a découvert que ce produit intermédiaire présentait des propriétés de filtration, d'adsorption et de catalyse remarquables, indépendantes et- différentes des phénomènes d'échanges d'ions. On a pu apprécier les qualités de ce nouveau produit filtrant en le comparant au sable, charbons activés ou autres. On sait que le sable, largement utilisé comme tamis de filtration ne constitue pas un milieu filtrant sur toute hauteur du lit. C'est ltagglomeration sable/produit à filtrer qui réalise la couche fil trante rroprement parler. Cette couche appelée couche dtarrêt ne représente qu'une faible partie de la hauteur du lit de sable. Cette couche est rapidanent colmatée et l'ensemble du lit de sable est hors de service et doit être nettoyé. Dans le cas du copolymère styrène/divinylbenzène, lorsqu'on réalise un lit de filtration, toute la hauteur de ce lit est actif dans lopération de filtration de sorte que le rendement d'un tel lit est très supérieur à celui dtun lit de sable de mêmes dimensions. Notamment cette masse filtrante assure une bonne filtration pendant un temps environ cinq fois plus long que le même lit de sable. D'une manière générale, les rendements obtenus dans les opérations de filtration, et de catalyse sur le nouvel agent filtrant sont de 2 à 5 fois supérieurs à ceux obtenus avec le sable, lesdits rendements étant exprimés en m /m/h, ctest-à-dire en quan 2 tité de liquide en m3 par m de section du lit filtrant et par heure. Le module granulométrique de la masse filtrante est variable en fonction des filtrations et des opérations a exécuter et de leurs conditions, mais il est globalement compris entre 0,2 mm et 5 mm. Lorsque le filtre est finalement saturé et que la perte de charge devient trop importante, on arrête la filtration ; il suffit alors de laver la masse de filtration à contre-courant, en provoquant dans la masse de filtration une agitation tri-dimen- tionnelle à l'aide d'un vibreur de forte amplitude à la fréquence de 50 périodes/seconde (voir schéma). Lorsque le nouvel agent filtrant devient inactif, notamment par la présence des colloïdes ou des matières adnérelltes, il peut être nettoyé à ltacide chlorhydrique ou nitrique ou autres produits de décontamination ; tels que solvants ou détergents, selon les besoins. Il peut également être stérilisé à 1100C et par l'eau de javel, ou autres produits ayant même action. De tels nettoyages ne sont pas possibles avec les masses de sable ou de charbons actifs. Le nouvel agent de filtration selon l'invention permet donc une filtration tamisante et d'adsorption simultanées des matières en suspension ou colloides avec des rendements jamais atteints jusqu'ici et des facilités de régénération remarquables. Dans le domaine des applications nucléaires,les emplois industriels de ce produit de filtration sont multiples. On peut citer par exemple - La filtration des produits de fission. - La filtration des eaux résiduaires radio-actives. - La filtration des eaux de service des réacteurs, etc... Dans ces cas bien précis, la décontamination des masses filtrantes peut se faire avec des solutions acides (acide nitrique en particulier) ou tout autre produit. Ce produit peut être également employé dans la métallurgie de l'uranium. - Récupération des eaux de lavage des minerais. - Filtration des tournures de l'uranium et du magnésium lors de l'usinage des éléments des réacteurs. Les applications dans les industries alimentaires sont également nombreuses. - Filtration des vins, de la bière, du cidre et des jus de fruits (élimination des pectines) sans décoloration. - Filtration des huiles et des produits oléagineux. - Les applications dans l'industrie pharmaceutique pour la filtration des sérums, sirops et antibiotiques, etc... - Les applications dans les industries chimiques, pour la filtration des acides, des bases, des eaux huileuses de laminage, des huiles de coupe et des solvants, en pétroléochîmie pour la filtration des hydrocarbures, du perchloréthylène, filtration d'eau ou de liquides de lavage-de gaz, etc.... Les applications spéciales en hydrologie - Pour ltélimination par adsorption des micro-polluants. - L'élimination du plancton de l'eau de mer avant électrodialyse, osmose inverse ou distillation. - Filtration des eaux de piscines, etc... Le nouvel agent de filtration de l'invention agit également comme catalyseur hétérogène dans un certain nombre d'o pérations de séparation faisant intervenir des réactions d'oxydation ou de réduction. On peut citer dans le traitement de l'eau, la déferrisation en présence de permanganate, la démanganisation, ltélimination des cyanures, des phénols, les désoxygénations des eaux d'alimentation de chaudière, notamment par lthydrazine, le traitement des eaux résiduaires de photographie et de papeterie, etc... Par exemple, dans le cas des phénols, crésols, cyanures, la réaction d'élimination de ces produits peut etre totale, elle est instantanée avec des vitesses comprises entre 15 et 30 m3/m2 /h. Dans la déferrisation en présence de permanganate de potassium, on peut enlever tout le fer organique ou inorganique qui se trouve dans l'eau. De 2 mg/l de fer, on peut passer à la teneur inférieure limite décelable par analyse chimique, (0,05mg/l) en utilisant un lit de copolymère styrène/divinylbenzène. La granulométrie du copolymère est déterminée en fonction de la nature et de la quantité du fer à retenir, il en est de meme du pH. On peut admettre que la quantité de KMnO4 employée est toujours égale à la valeur stoéchiométrique dans un premier temps et par suite toujours inférieure, en raison de l'action catalytique du produit. La déferrisation dans ces conditions se fait à des vitesses de 2,5 fois supérieures à celles obtenues dans des opérations de déferrisation sur lit de sable. Une autre application industrielle importante du nouvel agent de l'invention est le dégazage catalytique dans les centrales thermiques et les réacteurs nucléaires. On sait que lrélimination du gaz carbonique et de ltoxy- gène peut se faire par des opérations de dégazage thermique ou catalytique notamment sur l'hydrazine. Dans le cas de l'hydrazine, la réduction sans catalyseur exige d'importants excès d'hydrazine car la vitesse de réaction de cette dernière dans l'eau est faible. En utilisant le copolymère de styrène/divinylbenzène, les rende~ monts du dégazage sont considérablement augrnentés. Ainsi, alors qu'il faut 15 heures sur hydrazine seule pour réduire 20 > de lloxygène présent, il faut 30 secondes sur hydrazine/copoiymere de styrène/divinylbenz#ne pour réduire la totalité de l'oxygene présent. Les opérations de filtration-adsorption selon la pré- sente invention peuvent être réalisées dans un appareillage tel que décrit dans la figure I du dessin annexé. Le liquide à traiter rentre en A dans un corps de filtration 1, traverse une première zone dans laquelle se trouve un palpeur brise-motte 2 et arrive ensuite sur la masse de copolymère-styrène/divinylbenzène 3 qui repose sur -une grille calibrée 4. Sur l'axe du corps de filtration sont montés, outre les palpeurs brise-motte 2, un palpeur de vibration 5 et un vibreur mécanique 6. La fréquence de vibration est de 50 périodes La filtration se fait dans le sens BB, avec ou sans vibrations de faible amplitude, le liquide filtré sortant en B. Le nettoyage se fait dans le sens BA avec vibrations de forte amplitude. REVENDICATIONS 1.- Nouvel agent de filtration,d'adsorption et de catalyse hétérogène constitué par un copolymère poreux de styrène/ divinylbenzène de particules ayant une dimension comprise entre 0,2 et 5 mm. 2.- Nouvel agent de filtration, d'adsorption et de catalyse selon la revendication 1, caractérisé en ce que son nettoyage se fait par simple lavage à contre-courant de la masse de filtration en provoquant une agitation tri-dimensionnelle à l'aide d'un vibreur de forte amplitude. 3.- Nouvel agent selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que son nettoyage peut être fait à l'acide chlorhydrique ou nitrique, ou détergent, ou solvants chlorés, ou par stérilisation à 1100C, ou par l'eau de Javel ou autre produit ayant même action. 4.- Nouvel agent selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que son rendement dans les opératio#ns de filtration et de séparation est de 2 à 5 fois supérieur à celui du sable, ou des charbons activés. 5.- Procédé de filtration, d'adsorption et de catalyse, caractérisé en ce que le liquide à traiter passe sur un lit de copolymère styrène/divinylbenzène selon les revendications 1 à 4.