Brevet FR2559143A1 — publié le 19850809

SULFATE DIALUMINIUM BASIQUE, SON PROCEDE DE PREPARATION ET SON APPLICATION COMPTE AGENT FLOCULANT La pr-sente inventior. concerne un sulfate d'aluminíum basi- que, son procédé do préparation et son utilisation comme agent floculant: au traitement d'un milieu aqueux. On sonnait divers agents floculants susceptibles entre utilisés pour le traitement des effluents, des eaux résiduaires ou des eaux usees. On peut citer le chlorure ferreux, le chlorure ferrique, le sulfate ferreux, le sulfate ferrique, le chlorosulfate ferrique et notamment le sulfate d'aluminium. Par ailleurs, on sait que les sels métalliques basiques présentent des propriétés floculantes souvent très intéressantes par rapport à celles offertes par les sels acides C'est ainsi que l'on a cherché à préparer un sulfate d'aluminium basique. Un procédé a été proposé (Demande de brevet européen N0 62015) dans lequel on basifie unesolution de sulfate d'aluminium à l'aide d'un carbonate ou d'un hydrogéno-carbonate d'un métal alcalin. Les produits ainsi obtenus présentent des propriétés intéressautes par rapport à un sulfate d'aluminium. On peut ainsi soit obtenir des performances identiques avec des doses de produits basifiés inférieures soit, à quantité égale, arriver à une meilleure épuration du milieu traité (turbidité plus faible de l'eau décantée, meilleure qualité des flocs). Bien que ces produits soient satisfaisants, ils présentent cependant des vitesses de décantation qui restent inférieures à celles obtenues par rapport à d'autres produits utilisés dans les memes applications. Par ailleurs, dans le traitement des milieux aqueux, les produits sont ajoutés à ces milieux dans des proportions bien déterminées et il existe pour un milieu donné une dose optimum. Or, on a pu constater que pour les sulfates d'aluminium basifiés il pouvait être gênant de s'écarter de cet optimum surtout par surdosage. En effet un surdosage peut provoquer une nette dégradation des propriétés floculantes de ces produits. On comprend que la conduite industrielle d'une installation de traitement avec de tels produits peut être délicate dans la mesure où il est néces- saire de travailler au proche voisinage de cet optimum. L'objet de l'invention est donc la mise au point d'un sulfate d'aluminium basifié qui présente des performances au moins égales à celles des produits analogues connus et qui offre des conditions d'utilisation plus souples, notamment grâce à une sensibilité moins grande au surdosage. Dans ce but, le sulfate d'aluminium basique de l'invention est caractérisé en ce qu'il est préparé par réaction d'un sulfate d'aluminium avec une base faible et un chlorure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description et d'exemples concrets mais non limitatifs qui vont suivre. La caractéristique principale de l'invention réside donc dans le fait que l'on prépare le sulfate d'aluminium basifié en faisant réagir du sulfate d'aluminium avec une base faible et en outre avec un chlorure. Comme base faible on pourra utiliser notamment un carbonate ou un bicarbonate alcalin, d'ammonium ou alcalino-terreux. On peut citer plus particulièrement le carbonate ou le bicarbonate de sodium. En ce qui concerne le chlorure on pourra choisir celui-ci dans le groupe des chlorures alcalins, alcalino-terreux ou métalliques. On peut utiliser en particulier le chlorure de sodium. On peut citer aussi comme chlorures convenables les chlorures de potassium, de magnésium, de calcium, d'aluminium et le chlorure ferrique. On fait réagir le sulfate d'aluminium avec le chlorure en quantités telles que le rapport molaire CliAl soit compris entre environ 0,1 et 0,8 et de préférence 0,2 et 0,6. On a trouvé que dans ce domaine le produit obtenu donne les meilleurs résultats pour la turbidité des eaux décantées et offre la plus faible sensibilité au surdosage. Lorsque l'on se place en dessous de la imite inférieure décrite ci-dess-s l'effet du à la présence du chlorure devient négligeable Au-dessus de la limite supérieure les performances des produits s'avèrent médiocres voire inferieu- res å celles des sulfates d'aluminium basifiés connus. La préparation du sulfate d'aluminium basifié selon l'invention peut se faire suivant plusieurs variantes. Selon une première variante on part d'une solution de sulfate d'aluminium qui généralement est une solution de type commercial c'est-à-dire présentant une teneur en aluminium exprimée en Au 203 de 8,2 %. Generalement on fait réagir le sulfate d'aluminium avec la base de manière à obtenir une solution aqueuse de sulfate d'aluminium basifié puis on ajoute ensuite le chlorure à cette solution. On peut noter cependant que la réaction du sulfate d'aluminium en solution avec la base faible et le chlorure peut se faire dans l'ordo inverse. On peut prévoir aussi une réaction simultanée des trois composés. La base faible et le chlorure peuvent être utilisés soit sous forme de solution soit sous forme de poudre. La quantité de base faible utilisée est choisie de manière que l'on obtienne un produit stable. Pour cela, le rapport molaire OH/A1 du produit obtenu après basification doit être compris entre environ 0,4 et environ 2 plus particulièrement entre environ 0,8 et environ 1,S. Par ailleurs, la concentration en aluminium de la solution de sulfate d'aluminium basifie obtenue pourra être comprise entre environ 8 % et 3,5 % exprimé en A1203. Selon une autre variante de l'invention, on peut aussi partir d'un sulfate d'aluminium solide que l'on mélange avec la base faible et le chlorure tous deux sous forme solide. Pour cette variante, on pourra utiliser tout type connu de sulfate d'aluminium en poudre, par exemple les sulfates hydratés de 2 à 18 H20 et à des teneurs en poids en aluminium exprimées en A1203 de 25 % à 15 %. Notamment, on pourra utiliser un sulfate d'aluminium de type commercial, c'est-à-dire hydraté à 14 H20 et à 17,2 % en Au203. En ce qui concerne les autres réactifs, ceux-ci seront utilisés aussi sous forme solide à une granulométrie quelconque. Toutefois, il est avantageux qu'ils présentent une granulométrie voisine de celle du sulfate d'aluminium, ceci permet en effet d'éviter les risques de demixtion du mélange. On notera aussi qu'il peut être préférable de les employer sous forme anhydre ceci pour éviter des réactions avec le sulfate lors du stockage du mélange. Les produits, sulfate, base et chlorure, sont mélangés d'une manière intime et homogène. Ce mélange peut être fait dans tout appareil utilisable pour le mélange de poudres à sec tel qu'une vis de mélange, un mélangeur à double pale, un tonneau. Le mélange ainsi obtenu permet de préparer directement une solution de sulfate d'aluminium basique selon l'invention. Pour cela, on dissout le mélange dans de lteau, la quantité d'eau utilise étant fonction de la concentration en sulfate d'aluminium que l'on désire obtenir. Lors de cette dissolution, les produits du mélange réagissent les uns avec les autres et on obtient à la fin de la réaction une solution stable de sulfate d'aluminium basique. Le sulfate d'aluminium basique de l'invention peut être avantageusement utilisé pour le traitement d'un milieu aqueux tel qu une eau potable, une eau d'alimentation d'usine ou une eau usée. Pour cela le sulfate d'aluminium basique, préalablement préparé comme décrit précédemment est ajouté au milieu aqueux dans une proportion très variable en fonction du milieu à traiter. Par exemple, la limite de dosage exprimée en A1203 peut varier entre 1 et 40 g par m3 d'eau traitée. On peut noter que le sulfate d'aluminium basique peut être utilisé directement après sa préparation ou après maturation. Le sulfate basique préalablement préparé peut étre- ajouté au milieu aqueux avec ou sans adjuvant de sédimentation dans une cuve agitée où s'effectue la floculation. Ces adjuvants peuvent être pal exemple du type polyacrylamides et copolymères, amidon modifié, gomme xanthane, carboxyméthylcelluloses. Le milieu ainsi traité passe dans un décanteur et la phase surnageante est éventuellement filtrée et conditionnée suivant son usage. Deux exemples vont maintenant etre donnes. EXEMPLE 1 Préparation du produit n part de 100 g d'une solution de sulfate d'alumine a 8,2 Z d'Al2O3. On y ajoure sous agitation 100 g d'une solution de Na CO a 10 X en poids dans l'eau. On obtient au bout de 2 heures un sulfate d'aluminium basifié présentant une teneur en aluminium de 4,1% erimé en A1203 et un rapport OH/A1 de 1,17. A ce sulfate d'aluminium basifié on ajoute sous agitation et: jusqu'à dissolution 2 g de chlorure de sodium anhydre ce qui correspond à un rapport Cl/Al de 0,11. Essais Des essais jar-tests ont été réalisés pour mesurer les propriétés pour le traitement des eaux du produit préparé cidessus. Des essais comparatifs ont été faits avec un sulfate d'aluminium basifie du type connu qui a été préparé de la même manière que décrite précédemment sauf qu'après la basification on n'a pas rajouté de chlorure de sodium. Les résultats des essais sont donnés dans le tableau 1 cidessous. TE désigne le titre hydrotimétrique total en degré français. SAB1 désigne le sulfate d'aluminium basifié connu mentionné ci-dessus , SAB2 désigne le sulfate d'aluminium selon l'invention. Dans la colonne de gauche on indique la quantité de sulfate d'aluminium basifié ajouteeau milieu . Cette quantité est exprimée en g d'Al203 par m3 d'eau traitée. La dose optimale est de 10 g/m3 pour l'eau traitée. Cette dose est déterminée par l'optimum d'abattement des matières organiques. A 20 g/m3 on est en surdosage. Les turbidités sont mesurées après des temps de décantation de 5, 10 et 20 minutes, celles-ci sont déterminées sur turbidité mètre HACH. L'eau brute utilisée pour l'essai présente les caractoristi- ques suivantes Température : 80C, pH 8,15 TH 22 Turbidité NTU : 36 platières organiques (mg/02/1) : 2,6 KMnO4 milieu acide T A B L E A U : SAB 1 : SAB 2 Traitement : : Turbidité : : Turbidité Al O3 : pH : eau : pH : eau décantée g7 m3 : : décantée 5' m3 : jr 10' 20': : 5' 10' 20' : 5 : 7,65:3,4 2,6 1,7: 7,45 : 2,5 2,0 1,7 : 10 : 7,50:6,2 3,6 1,6: 7,40 : 2,4 1,4 1,1 : 15 : 7,40: 12 5,0 1,8: 7,30 : 7,2 1,8 1,1 : 20 : 7,25: 17 5,0 1,7: 7,15 : 7,5 1,9 0,95 25 : 7,10: 13 4,7 1,6: 7,05 : 8,4 2,2 0,95 : 30 : 7,0 : 14 6,4 2,2: 6,9 : 6,2 2,2 1,30 Les résultats qui apparaissent dans le tableau ci-dessus montrent deux choses. Tout d'abord le sulfate d'aluminium basifié selon l'invention permet d'obtenir une vitesse de décantation plus importante que celle obtenue avec le produit connu à des doses de traitement égales ou même inférieures. Ensuite, le produit selon l'invention est beaucoup moins sensible au surdosage que le produit connu. Entre 10 g/m3 et 20 g/m3 d'Al2O3 la vitesse de décantation est à peu près maintenue, l'activité du produit reste sensiblement identique ou sa diminution est beaucoup plus modérée que pour le produit connu. On a par ailleurs noté que le volume spécifique des boues est sensiblement inchangé. EXEMPLE 2 Préparation du produit On procède de la même manière que dans l'exemple 1 en faisant seulement varier la quantité de chlorure de sodium ajoutée. On prépare ainsi trois sulfates d'aluminium basifiés selon " invention appelés SAB3, 4, 5 ayant les caractéristiques suivantes. Le SAB 2 est celui de l'exemple précédent. SAB 2 SAB 3 SAB 4 SAB 5 Quantité de NaCî ajoutée 2 g 3 g 5 g 6 g OH/A1 1,17 1,17 1,17 1,17 Ci/Al 0,11 0,32 0,53 0,64 Essais On teste par rapport au SAB1 les propriétés floculantes jugées en terme de turbidité des SAB 2 à 5. L'eau brute utilisée présente les caractéristiques suivantes. Température : 8 C, pH : -8,1 TH : 22 Turbidité NTU : 20 Matières organiques : 2,3. L'optimum de traitement s'établit à 5 g Al O,/m3. 23 On opère en surdosage à 10 g A1203/m3 pour la comparaison des produits. Les résultats sont donnés dans le tableau 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Temps de Turbidité NTU décantation SAB 1 SAB 2 SAB 3 SAB 4 SAB 5 5' 9,5 6,7 5 6 9,2 10' 5,3 4 3,3 3,3 4 20' 1,7 1,4 1,3 1 1,7 On note un optimum de turbidité pour les compositions comprises entre SAB3 et SAB4. La turbidité minimale est de 40 % environ inférieure à celle du SAB1. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits qui n ont été donnés qu à titre d'exemples. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1. Sulfate d'aluminium basique, caractérisé en ce qu'il est préparé par réaction d'un sulfate d'aluminium avec une base faible et un chlorure. 2. Procédé de préparation d'un sulfate d'aluminium basique, caractérisé en ce qu'on fait réagir un sulfate d'aluminium avec une base faible et un chlorure. 3. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on fait tout d'abord réagir le sulfate d'aluminium avec une base faible de manière à obtenir une solution aqueuse de sulfate d'aluminium basifié et en ce qu'on ajoute ensuite le chlorure à ladite solution. 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on utilise comme base faible un carbonate ou bicarbonate alcalin, d'ammonium ou alcalino-terreux. 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'on utilise comme base faible le carbonate ou le bicarbonate de sodium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise un chlorure alcalin, alcalinoterreux ou métallique. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'on fait réagir le sulfate d'aluminium avec le chlorure en quantités telles que le rapport molaire CîlAl soit compris entre 0,1 et 0,8 et de préférence entre 0,2 et 0,6. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce qu'on fait réagir le sulfate d'aluminium sous forme de solution avec la base faible et le chlorure ceux-ci étant soit sous forme solide soit sous forme de solution. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce qu'on dissout dans l'eau un mélange comprenant le sulfate d'aluminium, la base faible et le chlorure tous sous forme solide. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9 caractérisé en ce qu'on fait réagir le sulfate d'aluminium avec la base faible en quantités telles que le rapport molaire OH/AI du produit obtenu soit compris entre 0,41 et 2 et plus particuliàre- ment 0,8 et 1,5. ii. Procédé de traitement d'un milieu aqueux, caractérisé en ce qu'n ajoute audit milieu une solution préalablement préparée d'un sulfate d'aluminium basique du type de la revendication 1 ou du type préparé par le procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 10.