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" Procédé pour,la purification de solutions suorées ".
La purification ordinaire de liquides suorés a lieu à l'aide de chaux, qui est précipitée dans le liquide pàr l'acide carbonique, ou l'acide sulfureux, à l'aide du charbon actif, du kieselgur eto...
Cependant, l'idéal d'une bonne purification, à savoir l'élimination de pratiquement toutes les matières, n'étant pas de sucre, de sels anorganiques - et organiques etc... est loin d'être atteint.
Par exemple le jus obtenu dans l'industrie du sucre de canne et de betterave après une purification intensive avec les matières précipitées, contient encore sur 100 parties de matières
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fixes à coté de 90 - 93 % de saccharose, 7 - 10 % de soi-disants non sucres. Pour cela pas tout le suore dans la mélasse est oristallisable, 50 % du poids de la mélasse est de la saooha- rose.
Selon l'invention le liquide sucré est pratiquement com- plètement défait de ses impuretés en le mettant successivement en contact avec deg matières ayant une capacité de fixation po- laire pour les compositions d'atomes négativement chargées et avec matières ayant une capacité de fixation pour des composi- tions d'atomes positivement chargées et lesquelles sont prati- quement insolubles. En plus ces matières ont généralement une certaine capacité d'adsorption et le pouvoir de fixer certaines matières par la condensation ou par des autres phénomènes.
Par conséquent ces matières peuvent fixer à côté des ani- ons et des cations - aussi des grandes oompositions d'atomes et de non-éleotrolytes.
Cela peut être constaté surtout si l'on traite selon l'in- vention la mélasse, dans laquelle tous les non-sucres ont été accumulés, de sorte que son poids se monte à 30 - 40 % du poids de matières sèches. Il est vrai que dans les non-sucres il y a des sels d'alcalis forts, environ 20 % du poids des non-sucres sont des sels de potasse, calculé comme K2O. 2.1/2 % des sels de natrium, calculé comme Na2o, encore quelques % de bases an- organiques plus faibles et aussi 1 - 2 % de sels d'acides orga- niques forts, mais environ 75 % se compose de sels dtaoides or- ganiques plus faibles et de matières organiques non-éleotroly- tiques, des esters, des albumines, des produits de déoomposi- tion dtalbumines etc....
Toutes ces matières peuvent être éliminées de manière simple en plus grande partie selon le procédé de l'invention, comme il en résultera des exemples à la fin de la description.
Il est surprenant que les aoides organiques et les bases, quoi-
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qu'elles soient peu dissocié es et quelles forment grandes qu'elles soient peu dissocié/et qu'elles forment de grandes compositions d'atomes, se font éliminer aussi bien que les ma- tières inorganiques fortement dissociées, qui ont une grande affinité pour les matières, qui sont appliquées selon l'inven- tion. Si la réaction serait basée sur l'échange d'ions, on s'at- tendrait à ce qu'elles ne se laisseraient pas éliminer en pré- sence de ces matières inorganiques fortement dissociées. La fixation de ces matières doit donc être probablement de nature compliquée; de l'adsorption et de phénomènes de condensation doivent se présenter. La structure de ces matières est impor- tante en vue de l'adsorpiton.
La décoloration, spécialement par le traitement à la ma- tière ayant le pouvoir de fixation polaire pour les compositions d'atomes chargées négativement est énorme et plus grande que l'on peut obtenir avec n'importe quel agent de décoloration con- nu. C'est pour cela qu'au point de vue pratique ltinvention a une très grande importance, car en pratique on ne disposait pas encore d'agents de décoloration d'un tel pouvoir.
Le fait que les matières peuvent, être complètemet régé- nérées d'une simple manipulation par le contact d'une solution de produits ohimiques est aussi extrêmement important. Avec le noir animal, de cette manière seulement une régénération très ?complète a lieu, parce qu'on peut traiter le noir animal seu- lement avec des solutions faibles-de produits chimiques, par exemple de la soude, de l'acide chlorhydrique, C'est pour cela que le noir animal doit'finalement toujours être chauffé à lta- bri de l'air, une manipulation chère et compliquée, qui on plus ne mène même pas à une régénération complète; en plus elle cau- se une perte considérable de noir animal.
Il y a beauooup de matières'qui ont un pouvoir de fixa- tion polaire pour desoompositions d'atomes respectivement char- gées négativement et positivement, pratiquement insolubles dans
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les conditions de l'emploi et qui sont aptes à l'applic '.'.ion dans le procédé selon l'invention.
Dans les matières inorganiques les zéolithes, qui 1)eu- vent fixer les cations, sont connues. Cependant, parce ou'elles ne restaient pas à l'acide, on ne peut pas les employer, Les matières qui se forment à la réaction d'acide sulfurique et de matières déshydrateurs équivalentes avec de la matière corboni- fmre- par exemple le charbon de terre à température peu élevée sont extrêmement utiles ( à voir e. a. les brevets français Nos 784.348 et 778.922 ).
En plus pour la fixation polaire de compositions d'atomes positivement ohargées beaucoup de résines synthétiques peuvent être employées, par exemple celles que l'on obtient par a oon- ensantion d'aldéhydes et de phénols mon- ou polyvalents, (le ré- soroine, de tannine etc...
Pour la fixation polaire de compositions d'atomes négatr- vemont chargées depuis longtemps beaucoup de soi-disantes bases de Sohiff sont connues et d'autres produits de condensation ré- sineux insolubles et de caractère alcalin, par exemple de oom- positions cycliques de groupes amino- et d'imlno, pourvu qu'el- les sont pratiquement insolubles dans'les conditions de l'emploi.
Ensuite plusieurs produits organiques azotés naturels, de la laine etc...; au point de vue pratique, cependant ces derniers produits n'ont pas une grande importance.
Dans l'industrie sucrière de canne et de betterave etc... on peut appliquer le procédé dans plusieurs phases du traitement du jus de sucre. Souvent il est pratique de procéder déjà. à l'application Immédiatement après l'extraction, afin d'ester les autres méthodes coûteuses de purification, par exemple le travail à un grand excès de chaux, qui est plus tard précipité à l'aide dtacide carbonique ou d'acide sulfureux. Il est connu quten prooédant ainsi beaucoup de matières de grande valeur des
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vitamines etc... sont détruites. Selon le procédé on est mis à même de les isoler, par exemple on peut extraire l'acide ascor- bique.
Du point de vue pratique il est important de soumettre la mélasse, étant dans beaucoup d'usines un produit résiduaire sans valeur, au traitement selon,le procédé ainsi on rérssit à faire cristalliser et à récupérer le suore de la mélasse. Il est aussi possible de transformer ainsi cette mélasse à sirop pour la consommation humaine, Le sirop contient peu =de sels et a un goût aromatique, même au cas où il est originaire de bet- teraves.
Il va sans dire que le procédé se prête aussi au traite- ment des solutions sucrées déjà purifiées.
Le procédé est exécuté par préférence par peroolation de couches épaisses des matièes, qui dans ce cas doivent être de structure granuleuse. Le traitement avec des matières pulvéru- lentes, qui sont ensuite enlevées par la filtration donne aussi de bons résultats, mais.cette application est plus coûteuse.
Par l'emploi de matières'granuleuses on peut employer de manière simple le principe du contre-courant, L'application de ce prinoipe est toujours avantageuse pour les réactions d'équki- libre dont il s'agit principalement dans ce cas.
On peut faire perooler le liquide d'abord par la matière, ayant prinoipalement le''pouvoir de fixation polaire pour des matières positivement chargées, ensuite par la matière, ayant principalement un pouvoir de fixation polaire pour des matières négativement chargées. Dès que dans le liquide après un des percolateurs de quantités importantes des matières qui doivent être éliminées se montrent il doit être régénéré. Selon le prin- oipe du contre-courant on peut en fin de compte traiter plus de liquide par l'application de plusieurs percolateurs de cha- que sorte et bien toujours un percolateur qui contient une sorte
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de masse laire après un autre percolateur qui contient l'au- tre sorte.
Tour à tour un percolateur, et bien celui qui a été mis en co act avec le liquide non-traité, est régénéré par un traitement avec des solutions convenables d'électrolytes. Après ce percolateur est mis en contact aveo le liquide, qui a déjà passé tou la autres percolateurs.
On applique aussi le principe de oontrecourant si l'on fait usage, de deux.percolateurs de sorte différente et que les percolateurs restent en marche encore quelque temps, même quand le percolat n'est plus assez purifié. Ce percolat on fait per- ooler de rouleau par une masse révivifiée.
On procède aussi selon ce principe si l'on fait passer le liquide de régénération par la masse de contact dans une direo- tion opporée à celle du liquide à purifier.
Dans plusieurs cas on peut appliquer une masse, se compo- sant d'un mélange de deux matières ayant un pouvoir de fixation polaire pour les oompositions d'atomes chargées positivement et pour celles chargées négativement et bien en cas que la régéné- ration de- matières peut avoir lieu de la même manière, ou avec des produits ohimiques, qui régénèrent une des matières sans gâter la capacité de l'autre.
Comme déjà mentionné, si l'on introduit les matières dans un milieu dans lequel certaines compositions d'atomes dominent, ces dernières sont incorporées dans la matière. Aussi bien l'é- l'imination dos impuretés des liquides que la régénération de la masse sotrt basées sur ce fait.
Si l'on veut inoorporer finalement dans la matière ayant le pouvoir de fixation polaire pour les compositions d'atomes positivement chargées une certaine base et dans la matière ayant un pouvoir de fixation polaira pour les compositions d'atomes négativement ohargées un certain acide, on applique des solu- tions d'éleotrolytes, qui.contiennent oette base ou cet acide.
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En pratique on doit seulement se, demander si la matière n'est pas attaquée, par exemple en cas que la matière régénératrice est trop aloaline.
Les produits chimiques qui peuvent être employés pour la régénération - l'acide sulfurique,, l'acide chlorhydrique, la
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, '¯. " .} 11"'- soude, la soude caustique, le ohlorù,, de nari'UIll(gp1i prin- , ''tr\.... J;- i"(:'t"'"';' oipalement en ligne de compte - sont bon marchés, mais très sou- vent doivent être appliqués en grand excès. C'est pour cela que les solutions sont souvent appliquées systématiquement à plusi- eurs reprises. Dans les usines de sucre, où l'on dispose souvent d'eau de condensation fortement alcaline de l'installation d'é- vaporation, on dispose d'un liquide régénérateur bon marché, particulièrement pour la masse ayant un pouvoir de fixation po- laire pour les compositions d'atomes négativement chargées.
Il va sans dire que si l'on veut isoler les matières ao- cumulées dans les masses.à cause de leur valeur, on doit tra- vailler avec des liquides de régénération de oomposition et oon- oentration oonvenable. Le plus souvent on doit employer des so- lutions fortement concentrées pour obtenir les matières dans un état suffisamment concentré.
Un avantage du procédé est encore que l'on peut faire per- ooler le liquide à froid ou à une' température modérée, quoiqu'. en pratique le traitement de liquides chauds ne présente aucune difficulté. On n'a pas de pertes de décomposition de sucres et albumines, tandis que les colloïdes, qui encombrent la filtra- tion, sont éliminés. Aux anciennes méthodes'ils'pouvaient seu- lement être éliminés par un traitement radical avec des produits chimiques.
Finalement voioi quelques exemples :
EXEMPLE 1 :
Une melasse de betterave ayant un contenu en sucre de 51 %, en eau de 15 %, en cendres de 9.8 % est diluée avec un
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liquide sucré à décrire ci-dessous jusqu'à 65 Bx, le pH est 7. 9.
En premier lieu ce liquide est traité à 5 % d'une humine active, préparée de la sciure de bois et de l'acide sulfurique; une partie d'aoide' sulfurique de 66 Bé est mêlée homogènement avec une partie de sciure, de sorte que par toute la masse une réaction rapide se présente, oausant une augmontation de tempé- rature jusqu'à 150 C. On chauffe le liquide à 80 C. et on le filtre. Après le pH est 6,3 et la concentration esttombéeà 60 Brix, on fait perooler le liquide prépurifié cn succession par une couche d'une matière obtenue par la réaction, au-dessous de 100 C., de SO3=gazeux et du oharbon de terre et une couche d'une résine synthétique obtenue par la réaction d'un aldéhyde et une amine aromatique.
Dans la fabrication de la matière ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes positivement chargées le charbon de terre est exposé pendant 24 heures dans un four rotatif aux gaz qui contiennent le Wo5 d'une usine d'acide sulfurique.
On obtient la résine en dissolvant chaque fois 20 kilos de méta-phénylènediamine et 15 litres d'une solution d'acide ohlorhydrique de 30 % en 80 litres d'eau et en le mêlant après refroidissement du liquide rapidement avec 40 litres d'une so- lution de formaline de 40 %. Le produit de condensation obtenu est râpé et cuit dans une solution de soude caustique de 10 %.
La première masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes positivement chargées a une gran- deur de grains de 0.25 - 1 mm. et se trouve dans un réservoir en fer ébonité de 6000 litres de contenu utilisable. La résine ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'a- tomes négativement chargées ayant la même grandeur de grains se trouve dans un réservoir en fer ébonité de 7500 litres de
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contenu utilisable. Les matières se trouvent sur des couches- supports de sable. Les deux réservoirs sont'remplis d'eau jus- qu'à la surface de la masse par un tuyau de trop plein, on a eu soin que la masse se trouve toujours sous le liquide.
On fait perooler sur la première masse 2500 litres d'eau, contenant 320 kilos de HCl, et sur la deuxième masse 3750 litres d'eau, oontenant 350 kilos de soude anhydre, De haut en bas, en- suite respectivement 4000 et 8000'litres d'eau chaude.
Ensuite on fait perooler sur la matière avec un pouvoir de fixation pour les compositions d'atomes négativement chargées 4000 litres de la masse diluée, ensuite 3000 litres'd'eau et finalement le liquide régénérateur et l'eau de,lavage.
@
Le liquide sortant du filtre est.au commencement de l'eau, seulement à une concentration de 3 Brix on commence à recueil- lir séparément et successivement :
1000 litres de liquide, concentration 10.2 Brix
1000 litres de liquide, concentration 25.1 Brix
1000 litres de liquide, concentration 40.4 Brix
1000 litres de liquide, concentration 39.2 Brix
1000 litres de liquide, concentration 35 Brix
1000 litres de liquide, concentration 29.2 Brix
1000 litres de liquide, concentration 22.2 Brix
1000 litres de liquide, concentration 14;10 Brix
1000 litres de liquide, concentration 7.3 Brix
1000 litres de liquide, concentration 4. Brix.
Le liquide suivant est éliminé.'
Les solutions de sucre'introduites ensuite dans la matiè- re ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes négativement chargées; ensuite 3000 litres d'eau et finalement aussi le liquide régénérateur et l'eau de lavage,
Le liquide sortant de ce deuxième filtre est premièrement de l'eau, également à une concentration de 3 Brix on commence @
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recueillir le liquide :
1000 litres de liquide, concentration 5 Brix
1000 litres de liquide, concentration 10.4 Brix
1000 litres de liquide, concentration 18.9 Brix
1000 litres de liquide, concentration 25.4 Brix
1000 litres de liquide, concentration 28.3 Brix
1000 litres de liquide, concentration 27.4 Brix
1000 litres de liquide, concentration 25.6 Brix
1000 litres de liquide, concentration 20. Brix
1000 litres de liquide, concentration 13.4 Brix
1000 litres de liquide, concentration 7.6 Brix
1000 litres de liquide, concentration 4. Brix.
Le pH du liquide, qui a passé la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes positivement ohargées,eat tombé considérablement, jusqu'à 2,8 environ, celui du liquide qui a passé la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes négativement chargées est normal et presque neutre au phénolphtaléine, seulement la dernière solution de sucre démontrait à nouveau un pH peu élevé.
De la matière fixe présente dans la solution environ 87 % passe la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des oompositions d'atomes positivement chargées, et 72 % passe la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes négativement chargées. Au point de vue de la couleur, la limpidité et le pouvoir de cristallisation, ce dernier fil- trat ne cède en rien au jus dense purifié ordinaire.
La plus grande élimination de couleur est due à la masse ayant un pouvoir de .fixation polaire pour des compositions d'a- tomes négativement chargées; après avoir quitté la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes positivement chargées, le liquide contient environ 80 % des matières colorantes initiales, après avoir passé la masse ayant
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un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes négativement chargées, seulement 15 %.
En pratique on emploie le premier et le dernier liquide dilué dans la filtration pour diluer la mélasse initiale:
Dans le liquide de,régénération de la masse ayant un pou- voir de fixation pour des compositions d'atomes positivement chargées, on trouve accumulé tout le potassium, dans celui de la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des composi- tions d'atomes négativement chargées tous les acides organiques et autres matières organiques. Ces matières peuvent être isolées de ces liquides.
EXEMPLE II :
On peut mêler les matières ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes respectivement positive- ment et négativement chargées, qui s'appliquent selon l'exemple 1 en quantités de poids égaux ou les placer par couches dans un réservoir de 13.500 litres de contenu utilisable. La mélasse diluée selon l'exemple 1 y passe dans la même quatité. La régé- nématopn peut avoir lieu avec 600 klos d'acide sulfurique. A oause de cela les anions sont remplacées par ions de sulfate.
En procédant ainsi la méthode est très simplifiée, quoique l'é- limination de non-suores, particulièrement de la couleur sont moindres. Le filtrat est fortement acide par l'acide sulfurique, qui doit être précipité avec de la baryte,
EXEMPLE III
Dans l'exemple 1 au lieu de la masse ayant un pouvoir de fixation polaire pour des compositions d'atomes positivement chargées, préparée de charbon de terre, on emploie une masse préparée comme suit :
On mélange 20 kilos de resorcine=, 75 litres d'eau, 45 li- tres de formaline, 10 li,tres de soude de 30%. Le mélange se solidifie et peut être granulé.
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EXEMPLE IV:
Les matières en usage dans l'exemple III sont employées en mélanges dans un percolateur. On travaille selon l'exemple II. Au lieu d'acide sulfurique on régénère avec une solution de soude caustique de 10 %, de temps en temps également au pré- alable avec de l'acide.
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On fait passer le jus de diffusion non-ohauffé de bette- rave par le même appareillage appliqué selon l'exemple I.
La régénération s'effectue de la même façon. On peut ex- traire du liquide do régénération de pectines etc...
Il est désirable de stériliser les filtres de temps en temps par exemple par un traitement à la vapeur ou par l'ébul- lition.
EXEMPLE VI :
Travaillant selon l'exemple I au lieu de mélasse on puri- fie le jus dense d'une usine de sucre.
La décoloration est presque parfaite et on obtient une solution ayant un quotient de pureté de 99.
EXEMPLE VII :
On purifie selon l'exemple Ides olairoes de raffinerie pour remplacer le traitement au noir animal. Les frais de dé- coloration sont moindres, paroe que le chauffage à l'inoandes- cenoe nécessaire à la régénération de noir animal n'a pas lieu.
Contrairement au noir animal, les résines artificielles synthétiques employées selon le procédé de l'invention peuvent être exposées à 1,'action de produits chimiques très agressifg,, par exemple des solutions fortes de lessive et d'acide, des a- gents d'oxydation en état dilué, la solution de chlore ou d'a- cide nitrique, même si ces solutions ont été chauffées.
Par un simple lavage on peut donc éliminer pratiquement chaque impureté, ce qui n'est pas le cas avec le noir animal.