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"Procédé pour augmenter la vitesse de réaction de précipitations chimiques" Lorsqu'il faut enlever l'ion. d'une solution d'un sel AB, cela s'effectue par l'addition d'un sel UD, dont l'un des ions, notamment l'ion D, conduit à la formation d'une combinaison dif- ficilement soluble, suivant la réaction :
AB + CD = AD + BC.
L'évolution de cette réaction dépend principalement de deux phénomènes qui s'accomplissent en des teups déterminés.
En premier lieu, il est nécessaire que les ions du sel ajouté rencontrent les ions du sel devant être. séparé. Plus les deux solutions sont diluées, d'autant plus de temps il faudra aux deux éléments de réaction pour arriver en contact l'un avec l'autre.
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Dans des solutions concentrées, la possibilité de se rencontrer est plus grande et plus rapide.
Les molécules AD fraîchement formées s'agglomèrent avec d'autres pour former des particules plus grandes, atteignent l'ordre de grandeur des colloïdes et finalement une grandeur
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telle qu'elles atteignent, comile gel ou COhI.üe cristal plus grand, un poids tel qu'elles se séparent cia la solution, sous la fon16 d'un précipite. Ce phénomène de la formation du précipité demande
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également un certain temps. On cherche È1. accélérer et à compléter les réactions de précipitation de ce genre, et ce notamment sans utiliser des excès du réactif CD, qui sont toujours gênants
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et anti-éconoi.1iques.
On connaît déjà depuis longtemps une srie de procédés destinés à atteindre ce but, Mais qui n'ont touta-
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fois pas une action complète, ou donnent lieu à un autre iacon- vénient.
Par ailleurs, il est déjà connu que l'agitation intensive accélère la réaction, puisqu'elle rapproche les ions des deux
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réactifs les uns des autres. Deuiehie, le chauffage active la réaction, puisque la viscosité de l'eau diminue alorE et que les
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ions rencontrent donc iaoinx de résistance, tandis que, en outre, 1<iàr mobilité propre est augmentée. CoMme il a déjà été signalé, on peut égaleijent accélérer la réaction et la rendre plus complète, par l'augmentation de la concentration du réactif CD.
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.;±tJ1t donné toutefois que, dans certaines conditions, la solu- tion iL est très diluée, l "augrJentation de la concentration de CD rla la plupart du temps que peu de sens. cin outre, on ne désire pas employer de grands excès de CD, qui peuvent ttro nuisibles au point da vue du but d'utilisation et qui sont éga- lement anti-éconoi.ieiues. La formation des particules précipi- tables peut également être activée par agitation et chauffage,
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puisque ces deux mesures ont pour effet de réunir plus rapiae- ment les les produits moléculaires de réaction AD. On peut
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aussi aider la réaction en introduisant dans la réaction des précipités à grosses particules ayant déjà réagi.
Les petites particules fraîchement formées s'attacheront alors à ces gros flocons ou cristaux. Les conditions électrostatiques jouent ici un rôle importante Il ressort des considérations ci-dessus qu'il était donc déjà connu d'additionner une solution AB d'une subs- tance chimique CD,, d'agiter ou de chauffer et d'ajouter alors un précipité AD ayant déjà réagi, en vue d'accélérer la réaction..
.Suivant l'invention, au contraire, la substance chimique se trouvant en solution, qui est utilisée pour provoquer la précipi- tation, est mélangée avec du précipité AD ayant déjà réagi. Il est possible d'utiliser une solution de CD franchement concentrée.
Celle-ci va se loger dans les creux et sur la grande surface du vieux précipité AD poreux, spongieux, qui peut également être constitué par un tas poreux de cristaux fins.- Si on laisse main- tenant couler la solution diluée du sel AB sur le précipité additionné de réactif, la réaction désirée se produit instant.-,.- nément. La substance chimique concentrée réagit tellement vite qu'elle na pas le temps de se diluer d'abord.
Il n'est pas non plus nécessaire d'amener d'abord les ions réactifs artificielle- ment en contact les uns avec las autres, en agitant etc.., nais il suffit de laisser couler de la solution diluée AB à travers le mélange de précipité et de réactif AD + CD. Les petites par- ticules AD qui se forment, se déposent instantanément sur et entre le précipité déjà existante
Ce procédé peut être réalisé dans la pratique en produisant d'abord, dans un récipient de réaction cylindrique se terminant intérieurement par un cône, le précipité AD, en se servant, de la manière usuelle, de la solution AB et du réactif CD.
Lorsqu'il s'est formé un lit suffisamment épais de ce précipité boueux, on extrait continuellement, à l'aide d'une pompe ou d'un injecteur,
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une partie de cette boue et on la mélange, dans un autre réci- pient, avec la solution concentrée du produit chimique CD. Dans ce mélange, on laisse alors couler la solution diluée, de AB, divisée aussi finement que possible, et l'on conduit le tout ensemble dans le récipient de réaction pour laisser déposer.
Le dessin annexe montre schématiquement une installation avantageuse pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
1 désigne le récipient de réaction dans lequel on introduit, d'une part, le mélange AD + CD, à l'aide d'une pompe 2, et, d'autre part, la solution AB, par le conduit 3. tant donné que le mélange réactif traverse de bas en haut le lit de boue se trouvant dans ce récipient, la Doue fraîche se trouve en-dessous, tandis que la boue plus vieille sa trouve au-dessus du lit de boue A une certaine hauteur est agencée une évacuation latérale 4, laquelle communiqua avec un récipient de mélange 5, placé à côté du récipient de réaction..
Lorsque le niveau de la boue s'élève par suite de l'augmentation de la précipitation, l'excès de vieille boue s'écoule automatiquement dans le réservoir 5, où il se mélange avec le réactif CD qui provient du vase 6 et est aliéné par le conduit 7. Ce mélange AD + CD est introduit au bas au récipient de réaction 1, à l'aide d'une pompe 2, de telle façon qu'il monte vers le haut* La solution BC Si écoule en haut du récipient 1. Il va de soi que seulement une quantité déterminée de boue est nécessaire pour la réaction. Si la masse da boue, qui augmente progressivement en volume, dépasse cette quantité, l'excès est évacué, en 8, du récipient 5.
Il est d'ailleurs avantageux que la boue augmentant d'age acquiert progressivement une structure granuleuse grossière, de aorte qu'elle se laissa facilement déshydrater, ce qui peut pré- senter un grand intérêt pour l'emmagasinage at le transport.
Lorsque la solution, pendant son mouvement ascensionnel, quitte le lit de boue, elle est presque absolument claire. Au cours
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d'une filtration subséquente, les filtres ne sont charges que d'une façon insignifiante et ne doivent donc être que très rarement lavés.
L'invention peut être appliquée aux réactions de précipita- tion les plus diverses, afin d'accélérer la réaction. A simple titre d'exemple, il convient de citer: 1) la précipitation de carbonate de calcium d'une solution de sulfate de calcium, à l'aide de carbonate de soude, et 2) la précipitation de chlorure de magnésium à l'aide de phosphate trisodique, sous la forme de phosphate trimagnésien.
Dans le cas de ces exemples d'applica- tion, il a été constaté que le procédé suivant l'invention, n'utilisant pas d'excès de produite chimiques, permet d'obtenir plus facilement une réduction du temps de réaction et une préci- pitation complète,, que ce n'est le cas dans les procédés connus jusqu'à présent, utilisant de grands excès de produits chimiques.
Le procédé selon l'invention convient ausi particulierement à l'épuration d'eau par la précipitation totale ou partielle du constituant indésirable, En tenant compte des procédés connus de ce genre, il importe de noter qu'il est connu de mélanger l'eau brute avec de la boue précipitée, mais que, suivant l'in- vention, la boue est mélangée avec le réactif se trouvant en so- lution.
Il est nouveau, et important pour l'effet recnerché, que le produit chimique utilisé pour provoquer la précipitation, c'est-à-dire le précipitant, se trouve en solution lorsqu'il est mélangé avec le précipité ayant déjà réagi.
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"Method for increasing the reaction rate of chemical precipitation" When it is necessary to remove the ion. of a solution of an AB salt, this is done by adding a UD salt, one of the ions of which, in particular the D ion, leads to the formation of a difficultly soluble combination, following the reaction:
AB + CD = AD + BC.
The evolution of this reaction depends mainly on two phenomena which are accomplished in determined times.
In the first place, it is necessary that the ions of the added salt meet the ions of the salt to be. separate. The more the two solutions are diluted, the more time it will take for the two reaction elements to come into contact with each other.
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In concentrated solutions, the possibility of meeting is greater and faster.
The freshly formed AD molecules agglomerate with others to form larger particles, reach the order of magnitude of colloids and ultimately a magnitude
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such that they reach, as a gel or larger crystal, a weight such that they separate in solution, under the base of a precipitate. This phenomenon of the formation of the precipitate requires
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also some time. We are looking for È1. accelerate and complete precipitation reactions of this kind, in particular without using excess CD reagent, which is always a nuisance
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and anti-economic.
A series of methods intended to achieve this goal have already been known for a long time, but which are not entirely
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times not a complete action, or give rise to another inconvenience.
Moreover, it is already known that intensive agitation accelerates the reaction, since it brings the ions of the two
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reactive from each other. Deuiehie, heating activates the reaction, since the viscosity of the water decreases alorE and the
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ions therefore meet with resistance, while, in addition, self-mobility is increased. As has already been pointed out, the reaction can also be accelerated and made more complete by increasing the concentration of the reagent CD.
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However, since under certain conditions the solution is very dilute, increasing the concentration of CD will usually make little sense. In addition, one does not want to use large excesses. of CD, which can be very detrimental from the point of view of the purpose of use and which are also uneconomical. The formation of the precipitating particles can also be activated by stirring and heating,
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since these two measures have the effect of bringing together the molecular products of the AD reaction more rapidly. We can
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also aiding the reaction by introducing already reacted coarse particle precipitates into the reaction.
The small freshly formed particles will then attach to these large flakes or crystals. The electrostatic conditions play an important role here It emerges from the above considerations that it was therefore already known to add a solution AB of a chemical substance CD, to stir or to heat and then to add a precipitate AD having already reacted, in order to accelerate the reaction.
According to the invention, on the contrary, the chemical substance in solution which is used to induce the precipitation is mixed with precipitate AD which has already reacted. It is possible to use a strongly concentrated CD solution.
This will get lodged in the hollows and on the large surface of the old porous, spongy precipitate AD, which can also be constituted by a porous heap of fine crystals. - If we now let the dilute solution of salt AB flow over the precipitate with the addition of reagent, the desired reaction will take place instantly. The concentrated chemical reacts so quickly that it does not have time to dilute first.
Neither is it necessary to bring the reactive ions artificially into contact with each other first, with stirring, etc., but it is sufficient to let the dilute solution AB run through the mixture. precipitate and AD + CD reagent. The small AD par- ticles which form, are deposited instantly on and between the already existing precipitate
This process can be carried out in practice by first producing, in a cylindrical reaction vessel terminating internally in a cone, the precipitate AD, using, in the usual manner, the solution AB and the reagent CD.
When a sufficiently thick bed of this muddy precipitate has formed, it is continuously extracted, using a pump or an injector,
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part of this sludge and mixed, in another container, with the concentrated solution of the chemical CD. Into this mixture, the dilute solution of AB, divided as finely as possible, is then allowed to flow, and the whole is taken together into the reaction vessel to allow it to settle.
The appended drawing shows schematically an advantageous installation for implementing the method according to the invention.
1 designates the reaction vessel into which, on the one hand, the AD + CD mixture is introduced, using a pump 2, and, on the other hand, the AB solution, through line 3. as given as the reactive mixture passes from the bottom to the top of the sludge bed in this container, the fresh Doue is below, while the older sludge sits above the sludge bed At a certain height is arranged a side discharge 4, which communicated with a mixing vessel 5, placed next to the reaction vessel.
When the sludge level rises as a result of the increased precipitation, the excess old sludge automatically flows into tank 5, where it mixes with the CD reagent which comes from vessel 6 and is disposed of. through line 7. This AD + CD mixture is introduced at the bottom to the reaction vessel 1, using a pump 2, so that it rises upwards * The BC Si solution flows at the top of the vessel 1. It goes without saying that only a certain quantity of sludge is needed for the reaction. If the mass of the sludge, which gradually increases in volume, exceeds this quantity, the excess is discharged, at 8, from the container 5.
It is moreover advantageous that the sludge which increases in age progressively acquires a coarse granular structure, of aorta which it is easily allowed to dehydrate, which may be of great interest for storage and transport.
When the solution, during its upward movement, leaves the bed of mud, it is almost absolutely clear. During
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subsequent filtration, the filters are only insignificantly loaded and therefore need to be washed very rarely.
The invention can be applied to the most diverse precipitation reactions, in order to accelerate the reaction. By way of simple example, it is appropriate to cite: 1) the precipitation of calcium carbonate from a solution of calcium sulphate, using sodium carbonate, and 2) the precipitation of magnesium chloride with using trisodium phosphate, in the form of trimagnesium phosphate.
In the case of these application examples, it has been found that the process according to the invention, not using an excess of chemical product, makes it possible to obtain more easily a reduction in the reaction time and a precision. - complete pitation, than is the case in the processes known so far, using large excess chemicals.
The process according to the invention is also particularly suitable for the purification of water by the total or partial precipitation of the undesirable constituent. Taking into account the known processes of this type, it is important to note that it is known to mix water crude with precipitated sludge, but that according to the invention the slurry is mixed with the reactant in solution.
It is new, and important for the re-sourced effect, that the chemical used to induce the precipitation, i.e. the precipitant, is in solution when mixed with the precipitate which has already reacted.