Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
~0 7 37 7 ~
~ vention concerne des compo~ition~ ~ ba~e d'hydro~-
chlorure~ d~sluminlum dan~ lesquelles ~ont pr~ent~ de~^anion~
le~ rendant psrticuliarement ~ctive~ pour le traitement ae~ eaux
douce~.
~ e tra~tement des e~ux et ef~luent~ aqueux par de~ ~el~
d'aluminium est b~en connu et l'on applique notsmment ~ ~e but
le ~ulfate d'alumin~um et lea hydroxy¢hlorure3 d'nluminium~ de~
dernier~ ~tant le~ plu~ int~res~ant~ par sulte dë leur plu~
gra~de capac~t~ de coagulatlon et de ~loculation de~ impuretés
pr~ente~; p~r ailleur~ il e~t ¢onnu que l'a~out de certain~
anion~ au2 ~ydro~ychloruree d~alumlnium augmente p8r~0ie cette
oapacité ; ~i cet ef~et e~t eonnu ~epui~ a~sez longtemp~ en oe
qui concerne l'anion S04, il a ~t~ recommand~ plu~ récemme~t
d'util~er o~tre cet ~nion, ceux des acide~ pho~phorique et
ohromique ainsi que ceux de dlver~ acide~ carbo~ylique~ tcl~ que
l's~ide oitrique, l'acide o~alique et divera acide~ ~ulfoni~ue~0
Au ~our~ de se~ r~cherche~ sur 1~ traitement de~ eaux,
la demanderes~e s~e~t aperçue ~ue ~i l'a~out de 19~nio~ S04 au~
hydro~ychlorure~ d'~luminium accro~t en effet leur efficacit~
dans la majorit~ de~ ca~ il n'en e~t pa~ de m~me de l'ajout,
- m~me en qu~ntit~ importsnte, da la plupart de~ ~utres anion~
préc~demm~nt recommand~ et ~ue, plus spécialement dans le ca~
particulier pl~ diificile du traitement des eaux douce3~ auoun
de ces di~ers anion~ ne permet d'obtsnir des r~ultat~ ~uffi~ants,
~9~nion S04 étan-t alors totalem~nt ine~ficace~
~ a pr~ente illvent~on co~cerne de~ compositlons ~ ba~e
d~hydroxychlorure~ d'aluminium plu9 ~pécialement destinées au
traitement des e~ux dou~e~ et particuliarement au traitement de~
eaux dont la dureté e~t in~rieure ~ 5 TH en notation française9
1 ~ corre3pond~nt ~ 10 mg/l de métaux~aloalino-terreux (Ca + Mg
principalement) exprim~ en Ca C03,
Ce~ compositions sont caract~ris~e~ par la pr~sence non
1 -
~73t7~
seulement des anions SO4 dans une proportion comprise entre
0,05 et 0,3 M/atome-gramme d'aluminium, mais également par
celle d'un au moins des anions organiques du groupe de ceux
susceptibles de former avec l'aluminium, en milieu neutre
ou peu acide, des complexes anioniques ou non chargés. Ces
anions organiques sont choisis dans le groupe constitué par
ceux des acides citrique et sulfosalicylique, celui de l'acide
pyrocatéchine disulfonique 3,5, connu sous le nom de "tiron"
et celui de l'acide chromotropique, ces anions pouvant provenir
soit des acides, soit de certains de leurs composés, les plus
indiqués étant les sels d'ammonium ou de métaux alcalins.
La quantité de tels anions organiques qu'il est né-
cessaire d'ajouter en sus des anions SO~ est faible et comprise
entre O,01 et 0,1 M/atome-gramme d'aluminium. Le mécanisme
de l'action de ces anions organiques est mal connu; toutefois
on peut penser que ces anions init:ient l'hydrolyse des sels
d'aluminium en milieu relativement acide en rempla~ant partiel-
lement les ions hydroxyles présents en faible concentration dans
les eaux douces, ou bien qu'il s'agit d'un mécanisme d'amorçage
de coagulation lié à la neutralisation de sites cationiques
des produits d'hydrolyse des sels d'aluminium par les sites
anioniques de groupements formés sur ces produits par les anions
ajoutés. -
- Les compositions de la présente invention peuvent être
obtenues par simple ajout des anions organiques voulus à des
hydroxychlorures d'aluminium préalablement préparés et de for-
mule par ailleurs convenable. Cependant des procédés parti-
culièrement indiqués sont ceux décrits dans la demande canadienne
déposée au nom de la demanderesse le 9 juillet 1976 sous le
no. 256.693 et intitulée "Procédé de fabrication d'hydroxychlo-
rures d'aluminium"; dans cette demande sont décrites plusieurs
variantes de fabrication aboutissant à des produits contenant
--2--
~7377~
divers anions en plus du chl~rure et dans lesquels le rapport
OH/Al est compris entre 1,2 et 1,7; il est plus intéressant
dans le cas présent pour des raisons de facilité d'exécution
d'ajouter les anions organiques voulus aux hydrochlorures déjà
préparés et dont le rapport OH/Al a la valeur recherchée,
l'ajout de l'anion SO4 pouvant être par ailleurs fait comme
décrit dans cette demande à n'importe quel moment de la fabri-
cation. Il est également possible de procéder à l'ajout
des anions voulus sur des hydroxychlorures d'aluminium de
baslcité plus faible par exemple tels qu'on peut les obtenir
d'après les procédés décrits dans la demande canadienne déposée
au nom de la demanderesse le 15 octobre 1976 sous le numéro
211.359 et intitulé "Hydroxychlorures d'aluminium et leur
procédé de~préparation"; bien éviclemment dans le cas où ces
anions sont apportés à des hydroxychlorures d'aluminium dont
la basicité est trop faible pour l'application envisagée il est
alors nécessaire de modifier ensuite cette basicité par neutra-
lisation partielle suivant par exemple le procédé de la demande
de brevet noO ~56.693 citée précédemment, afin d'amener cette
basicité à la valeur convenable.
En résumant ce qui précède, il est par conséquent
possible d'obtenir les compositions à base d'hydroxychlorures
d'aluminium de l'invention en apportant l'anion SO4 et le ou
les anions organiques indépendamment ou ensemble à tout moment
de la fabrication des hydroxychlorures, les hydroxychlorures les
plus convenahles étant ceux dans lesquels la basicité des
produits terminés, qu'on peut définir ici comme le rapport OH/
Al des produits, est compris entre 1,2 et 1,7, ainsi qu'il
ressort des formules indiquées dans la demande de brevet no.
256.693 citée précédemment.
On donne ci-après divers exemples de la préparation
~73774
d'hydroxychlorures d~aluminium rentrant ou non dan~ le cadre de
~'in~e~tion ain3i quê le~ r~sultat~ obte~u~ dans le traitement
die~u~ dure~ et d'eau2 douce~ au moyen de ces hydro~ychlorures
dan~ le but d~tabli~ un certain nombre de comp~ra~on~
E~EMPIE 1
On introduit progreaslYement 845 ~g d'~ydrate d'alum~ne
~ayer ~ 5895% d~alumine ~1203 dans un r~act~r agit~ contenant
800 1 d~acide ehlorhydrique ~ 35%, Apra~ ralenti~ement de la
réaction o~ chaurfe ~ re~lux penaant 6 h. On lai~e ensuite
refroldir et déc~nter pendant 5 h pui~ on ~phonne l~ liquide
clair ~urnageant. ~a ~econds opération et le~ ~uiva~te3 ~ont
ef~ectu~es aYeC 800 1 d~aoide c~lorhydrique et 420 kg d'hydrate
d'alumine en reprenant ~ chaque foi~ la partie inattaquée de
1~nttaque pr~c~d~nte. On obtient ain~i en r~gime une solution
d~hydroxychlorures d~aluminium de formule br~te ~1 OHl 05 C11 95
contenant 245 g/l d'alumlne ~120~,
On introduit 1 m3 de oette solution peu ba~ique dan~
une cuve agi~e pUi8 on a~oute lentement en 1 h environ ~
temp~rature normale 0,7 m3 d'une soluti~ de carbonate de soude
Na C03 ~ 170 g/l, l~ vlte95e d'introduction de cebte 801utio~
~tant régl~e d7après le d~part de C02. On a~oute en~uite 230 kg
de ~ul~ate de sodium ~a2 S04 conca~é gro~èrem~nt et on agite
penda~t 3 heurc~ pui~, egalement en sgitant 40 kg d'acide citri~ue
C6 H8 7~ H20- On obtient ain~i un produit comple~e de formule
1~48 C11,95 S04 0915 ~ao,73 Ao ~ltri~ueO o4 ~ t con~orme
l~ln~ention~
EXEMPI~ 2
T~e produit da cet exemple n'e~t p~ conforme ~
l'inventlon ; il est obtenu de la m~m~ ~açon gén~rale ~ue celle
décrite da~s l'exemple précédent ~n omettant l'a~out d'acide
citrique .
--4--
~737
E_~
~ e produit de cet exemple n'e~t galement pa~ con~orme
~ l~invention ~ 11 est obten~ de lfi m~me ~açon gén~ral~ que
oelle d~orite dans l~e~e~ple ~ ~ai3 ~n omettant l'~out de
~ul~ate de ~odium.
E~L
Ie produit de cet exemple n ' e st ~galement pa~ con~orme
~ nvention. Ce produit est obtenu de ~açon identique ~ celle
de l'exemple pré¢édent m~i~ la quantité a~out~e d~acide citr~que
e~t plu~ grande et e~t ~ale ~ 0,15 M/atome gramme d'all~inium~
E
On di~out ~ une temp~rature voialne de l7ébullition et
80U~ agitation 240 kg de chlorure d~aluminium Al C13 6H20 et
10 kg d'aoide hydro~y 2 ~ulfo 5 benzo~que (acide ~ulfo~ali~ylique).
On lai~ee re~roidir la ~olution pu~, lor~que sa temp~rature e~t
~u voi~inage de la température normale,, o~ a~oute progre~i7ement
e~ 1 h en agitall~ 126 kg de bicarbonate de sodium NaH ~03 pula
32 kg de sul~at~ de ~odium Na2 ~e, 10 H20. On obtient ain~i un
produit conforme ~ 1'in~ention de formule Al OHl 4~3 C1
~4 0,10 ~a1,68 Ac ~ulfosalicyliqUeO 04"
EXEMPIE 6
~e p~oduit de oet exemple nle~t pa~ confor~
l~ln~rention; il e~t obtenu de la m~me façon que celle d~cr~te
dan~ l~e2emple pr~c~dent m~i~ on omet d'ajouter le ~ulfate de
~odium.
On prépare de ~çon analogue ~ celle décrite dsns
l~exem~le 1 un produit d~n~ ~eque~ cide citrique e~t remplac~
par l'acid~ tartrique en qu~ntlté ~g~le mo~culai~ement; ce
produl-t n'e~t pa~ conform~ ~ la pré~nte invention.
EXE:M
On pr~pare de façon analogue ~ celle d~crite dan~
~7377~
l'e~emple 1 un hydro~ychlor~re d'aluminium dont la formule
di~fare un~quement par l~ quantit~ pr~ente d'aeide citri~ue qui
e~t de 0,008 par atom~ gram~R d~al~inium,
E~ 2
De fa~on analogue ~ celle dcrite dan~ l'e~emple 1 on
pr~p~re un ~droxyehlorure d~aluminium dont la formule diff~re
uniquem~nt par la quantit~ d'acide citrique qui e~t i~i de
0,12 M par atome gramme d'aluminium.
15~ -
On prépare de façon anal~gue ~ celle d~crite dans
l'exemple 1 un hydrox~chlorure a'aluminium dont la formule diffère
par l~ nature de l'anion organique a~outé qui est icl celui du
t~ron ou acide p~roc~t~chine diaulXonique 3,5 a~outé ~OU3 forme
de ~on sel disodi~ue ~ ~ quantité a~outée e~t de 0,03 ~atome
gr2mme d aluminium.
5~:~
On prépare de façon analo~e ~ celle d~cri-te dan~
l'exemple 1 un hydroxychlorure d'aluminium dont 18 ~or~Nle
d~ re par la ~ature de l?~nion organi~ue a~out~ qui est ici
celui de llacide chromotropique S la quantlt~ a~outée de cet
aoide est de 0,0~ M/a~ome gr~m~ d~l~miniumO
A~in de montrer;les dif~rence~ obtenuee dan~
17~puration des e~ux au moyen de~ produit~ pr~par~ su~ant le~
diver~ e~emple~ on proc~de ~ de~ esaa~s de coagulation ~uivant
la m~thode ~ sique ~ppel~e "Jar te~t". Cette m~thode con~iate
traiter une esu charg~e 3ynth~tique ob~enue en a~outant, ~
rsison de 100 mg/l, de la poudre de kaolin ~ de~ ea~x de di~erses
~ureté~ ~p~im~e~ en degr~ ~H ttitre hydrotim~trique ~ra~ç~1~
oorre~pondant pour 1 ~H t 10 mg (Ca ~ Mg) exprim~3 en Ca C03/1)
8U moyen d'une do~e de chaque produit correapondant ~ 5 mg de
A1203/1 d~eau ; le m~lange e~t agit~ pendant une minute au
moyen dlun agitateur tournant ~ 120 t/mn, pui~ la ~ite~3e de
~7377~
l'agitatsur e~t ~bai~e ~ 40 t/mn et ~ainten~e ~ cette ~aleur
péndant 20 mlnute~ 8pra9 le p~sge ~ 40 t/mn de la ~ite5g8 de
l'agitateur on note le temp~ de d~but d9~pparition du floc~
pui~ le3 dim~n~ion~ de ce ~loc au moment de l'arr~t d~
l'a~itateur ~ on. note ensulte le temp9 de d~cantatio~ du ~loc ,
~e~ dl~en~ion~ du n oc ~ont ~valu~es ~uivant une ¢otation de 0
10 ain~i d~inle :
_ 0 - pa~ de ~loc
- 2 - ~loo ~ peine vidible
- 4 - p~tits point~
- 6 ~loc de dimensions moyenne~
- 8 - gros floc
-10 tr~a gros floc
~ e~ diver~ r~ultats obten.u~ sont r~uni9 dan~ le t~blesu
~uivant :
--7--
~7377~
T A 3 ~ E A U
. TH D~but ~emp~ de
E~emple~ et de l'eau apparit~ on Dim~nsion~ d~cantation
_ Produita _ ~ra1t~Se rlu ~lo~ e~ ~~1l n ~ r~ ~n mn
l S04 0,15 33 2~5 8
. Ac. citr~queO 04 1~5 4 8 3
2 33 0.5 10 ~ 5
S04 0,15 1,5 ~20 0 5
3 4 3
~Ic. ¢itriqueO,04 3 15 4 ~ 5
_ . _
Ac . cit~ueO, 1 5 30 35 4 3
_
54 0,10 30 1 10
~c. Sul~o~ali_ . 3 2 10 195
cylique 0 04 1 s 5 3 2
6 Ao. sUl~o~ali- 30 3 6 3
oyligueO,04 3 10 4 5
7 S04 0,15
Ac. ~FtriqueO 04 33 15 2 :~ 5
. , .
4 0,15 3 6 6 3
~o Ac. citriqUe~0o8 1,5 13 4 ~ 5
9 ~0 3 2 10 1 ~5
4 0~15 1 ~ 3 ~3 2
A~0 citriqueO~12 9~
10 S~4 0 " 15 2 10 1, 5
~ironO 03 1,5 3 8 2
Ac. chromotro- ~ 2 8 1
piqUeO,03 _ i
73774
Ce tableau permet un certain nombre de comparaisons:
1/ ~e9 ex~mple~ 1~ 5~ 9~ 10~ 11 montrent que
l'asaociation de eertains adjuvant~ organi~ue~ et de l~anion
S04 perm~t d'obtenir de~ ré~ultat~ ~ur eaux douce~ tra~ ~oi~in~
de ~U~9 exc~llent~ ~u~ ~ont obtenus couramment 3ur eau~ dure~
a~ec de~ prodult~ ne ¢ontenant que ~anion S04.
2/ ~e~ e~emples 2g ~, 49 6 montrent que 3i le sulfate
est 1~ meilleur ~out, employé seul9 pour les eaux dures9 ~on
~ctlon e~t nulle ~ur les e~ux douce~ action de~ aciae~
¢itrique et ~ul~o~alicyl~que, employés ~euls, e~t faible mai~
~srie a3~e~ peu avec la duret~ de l'eau.
3/ 3e~ exe~ple~ 1 et 7 montrent que la nature de
l'anion organi~ue a~out~ e~t tra~ ~mportante ~ ain~ cide
tartrique dont dQ no~breuse~ propri~t~ chimique~ sont ~oisine~
de ~elles de l'acide citrique e3t pratiq~ement ~nefficaceO
~a~ide tartrique ~orme de~ oomple~es cationique~ ~vec
l'aluminium alor~ que l~acide citri.que par exemple forme de~
comple~es non chargé~ et anionique~l,
4/ Ie8 exempleg 1, 8, 9 montrent que la quantité d'anion
organique a~out~ doit ~tre au moin~ ~g~le ~ 0~01 mole par atome
gr~mme d~a~um~nium pour ~ue l'o~ obtienne un effet con~enable
et qu'un ~urdo~a~e e~t 3an9 grand int~r~t~
5/ ~es e~mplea 1 et 5 montrent que l~an~on organique
peut ~tre a~out~ ~ n'~mporte quel moment de la pr~paration de
l~hydro~ychlorure.
_g_
