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RÉSUMÉ
Les résines échangeuses d’ions s’utilisent en adoucissement et déminéralisation d’eau, mais aussi dans un grand nombre d’autres applications, souvent en dehors du traitement de l’eau. Cet article présente divers procédés d’échange d’ions dans des domaines particuliers du traitement de l’eau ainsi que dans le traitement de nombreuses autres solutions dans de vastes secteurs de l’industrie alimentaire, chimique, pharmaceutique et hydrométallurgique.
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François de DARDEL : Ingénieur-chimiste de l’École polytechnique fédérale de Zürich - Ancien directeur technique chez Rohm and Haas à Paris, France
INTRODUCTION
Les principes de base de l’échange d’ions sont exposés dans l’article [J 2 783], et leur mise en œuvre dans l’article [J 2 784], qui décrit en particulier la construction des colonnes d’échange et les applications les plus courantes en traitement de l’eau : adoucissement, décarbonatation et déminéralisation qui ne sont donc pas traitées ici.
Bien que l’échange d’ions ait été initialement surtout utilisé en traitement d’eau, de nombreuses applications dans des industries diverses ont vu le jour dès les années 1950. Elles consomment aujourd’hui environ la moitié du volume de résines échangeuses d’ion produites. Nous examinons dans cet article tout d’abord quelques procédés spéciaux de traitement d’eau : dénitratation, production d’eau ultrapure pour l’industrie des semi-conducteurs et traitement de condensats. Dans une seconde partie, nous présentons un aperçu de procédés d’échange d’ions appliqués dans d’autres industries. La liste de ces applications n’est pas exhaustive.
Tous les procédés mentionnés ici sont mis en œuvre à l’échelle industrielle, utilisant parfois des volumes considérables de résine. Pour le traitement de jus sucrés ou l’hydrométallurgie de l’uranium, ces volumes peuvent atteindre des dizaines de mètres cubes de résine par colonne .
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MOTS-CLÉS
sucre Résines Industrie chimique Industrie alimentaire IIndustrie pharmaceutique Purification Récupération Séparation
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Applications de l’échange d’ions en dehors du traitement de l’eau
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1. Procédés spéciaux d’échange d’ions en traitement de l’eau
1.1 Élimination des matières organiques
Le facteur d’empoisonnement N d’une eau a été défini dans l’article [J 2 784] au paragraphe 4.1.4 comme le rapport entre la pollution organique de l’eau Org (exprimée en mg KMnO4 par litre) et la salinité à fixer ST (total des anions, en méq/L) :
Dans certaines eaux à faible salinité, ce facteur d’empoisonnement peut devenir très élevé. Pour protéger les échangeurs d’anions d’une chaîne de déminéralisation, on peut placer en tête de la chaîne une colonne de résine spécialement destinée à piéger les matières organiques. On l’appelle résine scavenger. Il en existe principalement de deux types :
-
le plus courant est un échangeur fortement basique macroporeux, styrénique ou acrylique, utilisé sous forme Cl– pour les eaux neutres ou alcalines et régénéré avec un mélange de sel et de soude ;
-
assez rare, mais efficace, un échangeur formophénolique faiblement basique, pour les eaux fortement sulfatées, se régénère à la soude ; cette résine est aussi capable de retenir certains détergents.
1.2 Traitement des eaux saumâtres
Longtemps, des eaux saumâtres contenant jusqu’à 2 500 mg de sels par litre ou environ 50 méq/L de salinité ont été déminéralisées partiellement sur des échangeurs d’ions, par exemple avec des couples CF-AM. L’osmose...
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Procédés spéciaux d’échange d’ions en traitement de l’eau
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALEXANDRATOS (S.D.) - Ion-exchange resins : a retrospective from industrial and engineering. - Chemistry Research, Ind. Eng. Chem. Res., 48(1), p. 388-398 (2009).
-
(2) - HUBICKI (Z.), KOŁODYNSKA (D.) - Selective removal of heavy metal ions from waters and waste waters using ion exchange methods. - Ion Exchange Technologies, Prof. Ayben Kilislioglu (Éd.), ISBN : 9789535108368 (2013).
-
(3) - DARDEL (F. de) - Traitement de condensats et préparation d’eau ultrapure. - L’eau, l’industrie, les nuisances, 53, p. 67 (1981).
-
(4) - DARDEL (F. de) - Les résines échangeuses d’ions en traitement d’eau potable. - L’eau, l’industrie, les nuisances, 306, p. 127 (2007).
-
(5) - HAGEN (K.), HÖLL (W.), KRETZSCHMAR (W.) - The Carix process for removing nitrate, sulphate, and hardness from water. - Aqua, 5, p. 275 (1986).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Les évènements ci-dessous ont lieu tous les deux ans.
Pollutec (Lyon, France) : Salon international des équipements, des technologies et des services de l’environnement https://www.pollutec.com
Aquatech (Amsterdam, Pays-Bas) : Salon professionnel international des technologies et de la gestion de l’eau https://aquatechtrade.com/amsterdam
Wasser Berlin (Berlin, Allemagne) : Salon international de l’industrie de l’eau https://wasser-berlin-de
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IEX (Society of Chemical Industry, Cambridge, Royaume-Uni) : Congrès international de l’échange d’ions (tous les quatre ans) https://www.soci.org/news/separation-science/iex-2016-landing.page
HAUT DE PAGE
L’eau, l’industrie, les nuisances
Éditions Johanet, Paris http://www.revue-ein.com
Ultrapure (ex Ultrapure Water Journal)...
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