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"Procédé de régénération des échangeurs d'ions." .La présente invention est relative à un procédé de régénéra- tion des substances échangeuses d'ions.
Les échangeurs d'ions utilisés, notassent sous la forme de lits filtrants, pour désioniser des liquides, par exemple , les jus sucrés, doivent, lorsqu'ils sont épuisés, être régénérés. insi, on a régénéré des lits filtrants épuisés en les traitant par des liquides ou solutions fortement ionisés, c'est-à-dire par des élec- trolytes présentant un coefficient d'ionisation ou coefficient de dissociation élevé, spécialement des solutions d'acides et des so- lutions basiques. La régénération des lits échangeurs de cations
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Guerre les figures 1 et 2.
Il peut également comprendre plusieurs dispositifs élémentaires associés en parallèle et, par exemple, deuxanodes ± et une seule cathode 3, ainsi que le Montre la fi- gure 5. Les électrodes du système réalisé sont, ensuite, reliées aux bornes d'une source de courant électrique continu.
Pour plus de clarté et de précision, nous supposerons rue la matière à régénérer, se présente sous la forme de lits échangeurs de cations utilisés pour désioniser les jus de sucrerie. Le lit à régénérer 1 est disposé dans un réceptacle ou bac à électrolyse 6, où il est inséré entre une "demi-pile" anodique 2-4 et une"de- mi-pile" cathodique 3-5. Le milieu anodique 4 est, alors, de l'eau acidulée ou une solution d'un sel dans de l'eau, Quant au milieu cathodique 5, il peut être de même nature que le milieu anodique il peut, également, être constitué par de l'eau.
Dans le mode de réalisation correspondant à la figure l,une anode 2 est agencée à la partie inférieure du réceptacle 6, sous le lit 1, tandis qu'une cathode 3 est disposée à la partie supé- rieure du réceptacle 6, au-dessus dudit lit. Il va de soi rue la cathode 3 pourrait être placée sous le lit 1, l'anode 2 étant, alors, placée au-dessus de ce lit. Des canalisations d'amenée et d'évacuation d'électrolyte complètent l'ensemble, des robinets 7 permettant de -régler l'admission tandis que des robinets 8 permet- tent de régler l'évacuation.
Les électrodes 2 et 3 sont noyées dans de l'électrolyte , de manière constituer, respectivement, une "demi-pile" anodique 2-4 et une "demi-pile" cathodique G-5.
L'électrolyte est, par exemple, une solution d'acide sulfurique ou d'un sulfate dans de l'eau. Dans un autre mode de réalisation correspondant à la figure 3, le système comprend deux dispositifs élémentaires d'électrolyse associés en parallèle. On peut, ainsi, constituer deux "demi-piles" anodiques 2-4, associées à une "demi- pile" cathodique 5-5.
Il est évident qu'on pourrait, d'une façon
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analogue, associer deux Y1demi-!?iles!1 cathodiClues à une seule "demi-pile" anodique. Le réceptacle 6 est également complété par des canalisations d'amenée et d'évacuation d'électrolyte, pour- vues de robinets 7 et 8 permettant de régler cette amenée et cet- te évacuation. Les électrodes 2 et 5 des systèmes réalisés confie
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indiqué ci-avant, sont ï'C; 1CU.L?i bornes d'une source de cou- rant électrique continu. Une électrolyse est ainsi produite.
Des :t.ons il+ de cîc¯, cul, jnode .o su:,., les ,-',-éê2 e ^ ions de chaque anode se portent sur les lits régénérer qui libèrent, de ce fait, des cations qu'ils ont retenus ,=êcê¯ G:C:.1!:?.en t, ces matières entrant ensuite en réaction avec les solu- tions entourant les cathodes 3.
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Ainsi, dans le cas où le milieu snodioue 4 est de l'eau <,.âü:Lt7¯O:i'Lßl.e dln--cide l -::\...... des Ce¯t7..OnS "1"'t" tOr'UGiît additionnée d'acide sulfuriquc, des cations H se portent sur A-- le lit contigu 1, tandis que des anions SO réagissent à l'ano- de 2 et reconstituent l'acide sulfurique, ce qui, suivent le phé- nomène connu, provoque une libération d'oxygène qui se dégage à l'anode 3. Dans le mode de réalisation représenté figure 2, un ajutage 9 est prévu à la partie inférieure du réceptacle 6, au- dessus de l'anode 2, pour recueillir- l'oxygène libéré .
De leur côté, les cations libérés par le lit 1 se dirigent vers la catho- de 3 et y réagissent suivent les lois de l'électrolyse. Si ces cations sont des cations Métalliques alcalins, ils donneront lieu dans le milieu cathodique 5, à la formation d'hydroxydes alca- lins, avec dégageaient d'hydrogène à la cathode 3.
Il est donc possible de récupérer l'oxygène et l'hydrogène qui se dégagent respectivement à l'anode et à la cathode. De plus, du fait de l'électrolyse, on obtient un milieu cathodique 5 constitué d'une solution, dans l'eau, d'hydroxydes alcalins, solution qui, reti- rée du dispositif de régénération des lits- échangeurs de cations peut être utilisée pour la régénération de produits échangeurs d'anions.
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S'il s'agit de régénérer une substance échangeuse d'anions, le milieu cathodique 5 sera une solution d'une base, de préférence alcaline, dans de l'eau ou une solution d'un sel dans de l'eau. Ce sera, par exemple, une solution de soude caustique ou d'un sel de sodium. Les anions OH- de la cathode 0 se portent alors sur le lit à régénérer qui, de ce fait-, libère les anions qu'il a retenus pré- cédemment, ces anions entrant ensuite en réaction avec le milieu anodique 4 contigu.
Ainsi, la migration des anions OH- vers le lit régénérer, libère des cations Na qui réagissent cathode régénérer, libère des cations Na qui réagissent la cathode reconstituant la soude caustique ou le sel de sodium, ce qui, sui- vant le phénomène connu, provoque une libération d'hydrogène qui se dégage à la cathode 3.
Les principaux avantages du procédé suivant l'invention sont donc : - régénération des substances échangeuses d'ions, ne néces- si tant qu'une consommation très faible de substance électrolytique de régénération, notamment d'acide ou de base ; - dans le cas de la régénération de substances échangeuses de cations, production d'hydroxyde alcalin ou alcalino-terreux en so- lution dans l'eau, laquelle solution peut être avantageusement uti- lisée pour la régénération de substances échangeuses d'anions.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux réalisations décrites ci Savant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de la présente deman- de de brevet.
On pourrait, notamment, constituer les milieux anodiques ou les milieux cathodiques par toute solution capable de provoquer respectivement, sous l'effet d'un courant électrique, la production de cotions H ou/La production d'anions OH
On pourrait,aussi, régénérer des filtres échangeurs d'ions, présentant une forme quelconque, par exemple, tubulaire.
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REVENDIACATIONS
1. Procédé de régénération des substances échangeuses d'ions, caractérisé en ce que la sctière à régénérer est insérée entre une "demi-pile" anodique et une "demi-pile" cathodique d'un dispositif d'électrolyse qui est, ensuite, relié aux bornes d'une source de courant électrique continu, étant entendu qu'une "demi-pile" est un sytème constitué d'une électrode, soit une anode, soit une ca- thode, plongeant dans un électrolyte.
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"Process for the regeneration of ion exchangers." The present invention relates to a process for the regeneration of ion exchange substances.
The ion exchangers used, notably in the form of filter beds, to deionize liquids, eg sweet juices, must, when used up, be regenerated. Thus, depleted filter beds have been regenerated by treating them with strongly ionized liquids or solutions, that is to say with electrolytes having a high ionization coefficient or dissociation coefficient, especially acid solutions. and basic solutions. Regeneration of cation exchange beds
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War Figures 1 and 2.
It can also comprise several elementary devices associated in parallel and, for example, two ± anodes and a single cathode 3, as shown in FIG. 5. The electrodes of the system produced are then connected to the terminals of a source of. direct electric current.
For greater clarity and precision, we will assume that the material to be regenerated is in the form of cation exchange beds used to deionize the sugar juice. The bed to be regenerated 1 is arranged in a receptacle or electrolysis tank 6, where it is inserted between an anode "half-cell" 2-4 and a cathode "half-cell" 3-5. The anode medium 4 is, then, acidulated water or a solution of a salt in water, As for the cathode medium 5, it can be of the same nature as the anode medium it can also consist of some water.
In the embodiment corresponding to FIG. 1, an anode 2 is arranged at the lower part of the receptacle 6, under the bed 1, while a cathode 3 is arranged at the upper part of the receptacle 6, above. of said bed. It goes without saying that the cathode 3 could be placed under the bed 1, the anode 2 being, then, placed above this bed. Electrolyte supply and discharge pipes complete the assembly, valves 7 making it possible to -adjust the admission while valves 8 make it possible to regulate the discharge.
The electrodes 2 and 3 are embedded in the electrolyte, so as to constitute, respectively, an anode "half-cell" 2-4 and a cathode "half-cell" G-5.
The electrolyte is, for example, a solution of sulfuric acid or a sulfate in water. In another embodiment corresponding to FIG. 3, the system comprises two elementary electrolysis devices associated in parallel. It is thus possible to constitute two anode "half-cells" 2-4, associated with a cathode "half-cell" 5-5.
It is obvious that we could in a way
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analogous, associate two Y1demi - !? islands! 1 cathodiClues with a single anode "half-cell". The receptacle 6 is also completed by electrolyte supply and discharge pipes, provided with taps 7 and 8 making it possible to adjust this supply and this discharge. The electrodes 2 and 5 of the systems produced entrust
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indicated above, are ï'C; 1CU.L? I terminals of a direct electric current source. Electrolysis is thus produced.
Des: t.ons il + de cîc¯, cul, jnode .o su:,., The, - ', - éê2 e ^ ions of each anode are carried on the regenerated beds which release, therefore, cations that they retained, = êcê¯ G: C: .1!:?. at t, these materials then entering into reaction with the solutions surrounding the cathodes 3.
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Thus, in the case where the snodiou medium 4 is water <,. âü: Lt7¯O: i'Lßl.e dln - cide l - :: \ ...... des Cēt7 .. OnS "1" 't "tOr'UGiît added sulfuric acid, H cations are carried on A-- the contiguous bed 1, while SO anions react to the anion of 2 and reconstitute sulfuric acid, which, following the known phenomenon, causes a release of oxygen which is given off at the anode 3. In the embodiment shown in FIG. 2, a nozzle 9 is provided at the lower part of the receptacle 6, above of the anode 2, to collect the oxygen released.
For their part, the cations released by bed 1 go to cathode 3 and react there following the laws of electrolysis. If these cations are alkali metal cations, they will give rise in the cathode medium 5, to the formation of alkaline hydroxides, with the release of hydrogen at the cathode 3.
It is therefore possible to recover the oxygen and the hydrogen which are released respectively at the anode and at the cathode. In addition, by virtue of the electrolysis, a cathodic medium is obtained consisting of a solution, in water, of alkali metal hydroxides, which solution, withdrawn from the device for regenerating the cation exchange beds can be obtained. used for the regeneration of anion exchange products.
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If it is a question of regenerating an anion exchange substance, the cathode medium 5 will be a solution of a base, preferably alkaline, in water or a solution of a salt in water. It will be, for example, a solution of caustic soda or a sodium salt. The OH- anions of the cathode 0 then go to the bed to be regenerated which, as a result, releases the anions which it has previously retained, these anions then entering into reaction with the contiguous anode medium 4.
Thus, the migration of OH- anions towards the regenerate bed, releases Na cations which react cathode regenerate, releases Na cations which react with the cathode reconstituting the caustic soda or the sodium salt, which, according to the known phenomenon, causes a release of hydrogen which is released at cathode 3.
The main advantages of the process according to the invention are therefore: regeneration of the ion exchange substances, requiring only a very low consumption of electrolytic regeneration substance, in particular acid or base; - in the case of the regeneration of cation exchange substances, production of alkali or alkaline earth hydroxide in solution in water, which solution can be advantageously used for the regeneration of anion exchange substances.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described by Savant and that many modifications can be made to it without departing from the scope of the present patent application.
One could, in particular, constitute the anode mediums or the cathode mediums by any solution capable of causing respectively, under the effect of an electric current, the production of H cotions or / The production of OH anions
It is also possible to regenerate ion exchange filters, having any shape, for example tubular.
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CLAIMS
1. Process for regenerating ion exchange substances, characterized in that the sector to be regenerated is inserted between an anode "half-cell" and a cathode "half-cell" of an electrolysis device which is, then, connected to the terminals of a direct electric current source, it being understood that a “half-cell” is a system made up of an electrode, either an anode or a cathode, immersed in an electrolyte.