Brevet FR2527099A1 — publié le 19831125

APPAREIL D'ECHANGE D'IONS. L'invention est relative à un appareil de traitement d'échange d'ions comprenant - une enveloppe cylinbrinue obturée à ses extrémités d'une manière étanche par deux fonds, - un empilage de plaques de cellulose greffée échangeuse d'ions disposé dans ladite enveloppe, - une tubulure d'amenée du liquide à traiter et une tubu- lure d'évacuation du liquide traité traversant ladite enveloppe et communiquant avec des espaces internes de l'enve- loppe, séparés par ledit empilage. Les matériaux greffés sont des supports polymères sur lesquels sont fixées par greffage des channes latérales appelées greffons qui contribuent à donner au produit fini des propriétés nouvelles. Une fonction échangeuse d'ions peut par exemple être obtenue par polymérisation sur une chaîne macromoléculaire cellulosique d'un monomère ionique par une technique de greffage sans aucune réticulation, à la difé- rence des résines classiques à matrice réticulée. Le substrat de cellulose hydrophile peut être d'une présentation quelconque, tels que papiers, cartons, fibres, fils, tissus. Les médias greffés présentent l'avantage d'une cinétique d'échanges d'ions de 30 à 200 fois plus rapides que les résines traditionnelles permettant de ce fait des débits élevés de traitement dans des dispositifs ou appareillages compacts. Lorsque les celluloses greffées sont chargées elles ont tendance à gonfler et à bloquer l'écoulement du liquide à traiter si cette dilatation est entravée et on a déjà essayé de réaliser des celluloses greffées à faible degré de gonflement. La présente invention procède d'une approche différente et a pour but d'autoriser la libre dilatation de l'empilage sans toutefois augmenter les volumes morts qui affectent le bon fonctionnement de l1dp- pareil. L'appareil selon l'invention est caractérisé en ce que l'un des fonds de l'enveloppe est monté .ì coulissement et sollicité élastiquement en appui dudit empilage de façon à maintenir l'empilage tout en autorisant un gonflage des plaques de cellulose greffée. Le fond coulissant peut être un piston mobile ou de préférence une paroi (-u membrane élastique appliquée par une pression fluide sur le sommet de l'empilage. La compression de l'empilage reste sensiblement constante quel que soit le degré de genflage des celluloses greffées, et cette pression est facilement réglable. L'empilage, avantageusement en fcrme de cartouche interchangeable présente un canal axial, qui communique avec l'une des tubulures traversant le fond de l'enveloppe pour l'amenée ou l'évacuation du liquide, tandis que l'autre tubulure communique avec l'espace ménagé entre le pourtour externe de la cartouche et la surface cylindricue de l'enveloppe. Le volume de cet espace peut être faible. Dans l'empilage des plaques ou disques échangeurs d'ions peuvent être Intercalés des éléments répartiteurs etlou collecteurs bien connus des spécialistes. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté au dessin annexé, dans lequel la figure 1 est une coupe axiale d'un appareil selon l'invention avant gonflage de l'empilage; la figure 2 montre l'appareil selon la fig. 1 après gonflage des celluloses greffées. Sur les figures, une enveloppe cylindrique 10 est obturée à sa base par un fond 12 traversé axialement par une tubulure 14 d'amenée du liquide à traiter et présentant un orifice 16 d'évacuation du liquide traité. Il est clair que la circulation du liquide peut être inversée, l'orifice 16 servant à l'amenée du liquide et la tubulure 14 à l'évacuation. Un empilage 18, avantageusement en forme de cartouche intercleangeab e, est logé d l'intérieur de de 1Ben veloope 10 en reposant par l'intermédiaire de cales 20 sur le fohd 12. L'empilage 18 est constitué de disques annulaires 22 en celluloses greffées échangeuses d'ions, éven- tuellement avec interposition périodique de disques répartiteurs et/ou collecteurs (non représentés).Le canal axial 24 ménagé dans l'empilage 18 communique avec la tubulure 14 en position insérée de la cartouche 18, tandis qu'une enceinte périphérique 26 ménagée entre l'enveloppe 10 et le pourtour externe de la cartouche 16 communique avec l'orifice 16. La partie supérieure de l'enveloppe 10 présente une bride 28 de fixation d'une membrane souple ou élastique 30 qui obture d'une manière étanche l'enveloppe 10 n s'appuyant sur la plaque supérieure 32 de l'empilage 18. Le pourtour de la membrane ou paroi 30 est inséré entre la bride 28 et une bride conjuguée 34 d'un capot 36 en forme de cloche, qui confine avec la membrane 30 un volume gonflable 38. Les brides 32, 34 sont assemblées par des boulons (non représentés) ou par tout tre moyen approprié. Le-capot 36 présente une valve 40 de gonflage à une pression prédéterminée du volume 38. L'appareil fonctionne de la manière suivante A l'origine ld hauteur de l'empilage 18 est minimale et ia membrane 30 est déformée vers le bas sur la figurP 1 par la pression régnant dans le volume 38. La membrane 30 appliquée sur le disque supérieur 32 de l'empilage exerce sur ce dernier un effort de compression correrpondant 1 pression du volume 38, qui peut être augmentez cu réduite par simple gonflage à travers la valve 40. Le fluide de gonflage eut être de l'air ou tout autre fluide approprié.Les volumes morts de l'appareil sot très réduits et se limitent au canal axial 24 et à l'espace 26 entourant la cartouche 18, ce qui améliore le rendement de l'appareil. En fonctionnement, les celluloses greffe se charment progressivement et leur gonflement se traduit par une aug mentatitn de la hauteur de l'empilage 18, qui est Il est à noter que la membrane 30 peut être remplacée par un piston coulissant formant un fond supérieur mobile de l'enveloppe 10 et que la pression appliquée sur la membrane 30 ou sur le piston mobile peut être engendrée par tout moyen opérant, par exemple par un ressort mécanique. La forme de l'enveloppe 10 peut être différente. En désolida-risant les brides 32, 34 il est possible d'enlever le capot 36 et la membrane 30 et de changer la cartouche 1S. Après remontage il suffit de remettre sous pression le volume 38 par simple gonflage à la pression appropriée. L'appareil selon l'invention est simple et efficace et permet une utilisation de différents types de cartouches à celluloses greffées échangeuses d'ions. Il est utilisable en toute position. Revendications 1. Appareil de traitement d'échange d'ions comprenant - une enveloppe cylindrique (10) obturée à ses extrémités d'une manière étanche par deux fonds (12, 30), - un empilage (18) de plaques (22) de cellulose greffée échangeuse d'ions disposé dans ladite enveloppe (10), - une tubulure (14) d'amenée du liquide à traiter et une tubulure (16) d'évacuation du liquide traité traversant ladite enveloppe (10) et communiquant avec des espaces (24, 26) internes de l'enveloppe (10), séparés par ledit empilage (18), caractérisé en ce que l'un (30) des fonds de l'enveloppe est monté à coulissement et sollicité élastiquement en appui dudit empilage (18!, de façon à maintenir l'empilage tout en autorisant un gonflage des plaques (22) de cellulose greffée. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empilage (18) est intercalé entre un fond mobile (30) et un fond fixe (12), une tubulure axiale (14) communiquant avec un canal axial (24) ménagé dans l'empilage (18) et une tubulure périphérique (16) communiquant avec un espace périphérique (26) confiné par le pourtour externe de l'empilage (18) et ladite enveloppe cylindrique (10). 3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le fond mobile (30) de l'enveloppe est constitué p-r une paroi élastique maintenue en appui e la plaque supérieure (32) de l'empilage (10). 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la face de la paroi élastique (30) opposée à celle au contact de l'empilage (18) est soumise à l'action d'une pression de fluide. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite enveloppe (10) est coiffée du coté du fond mobile (30) par un capot (36) confinant avec la paroi élastique (30) un volume (38) étanche gonf'.able. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit empilaqe (18) de forme cylindrique occupe la quasi-totalité du volume in- terne de ladite enveloppe (10).