applications spéciales

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Le traitement de l’eau n’est pas le seul domaine d’utilisation des échangeurs d’ions ; ceux-ci constituent un moyen souvent pratique et efficace pour résoudre nombre de problèmes de génie chimique.

Les liquides à traiter sont des solutions aqueuses ou parfois organiques. Parmi les applications industriel­les les plus courantes, on peut citer :

traitement de jus sucrés

Adoucissement : il consiste à remplacer les ions Ca2+ et Mg2+ par des ions Na+, pour éviter l’entartrage des évaporateurs. Les réalisations sont nombreuses.

Déminéralisation partielle ou totale : elle permet d’obtenir des sirops de sucre, de glucose, très purs. Appli­quée aux moûts de raisin, elle est un procédé de fabrication de sucre de raisin liquide.

Décoloration : elle peut être combinée à la déminéralisation grâce aux capacités d’adsorption de résines anioniques convenablement choisies.

Elle se pratique aussi directement sur résines adsorbantes (voir à la section principaux types d'échangeurs d'ions).

Substitution d’un ion par un autre : remplacement des ions Na+ et K+ par des ions Mg2+ moins mélassigè­nes (procédé Quentin).

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Photo 2. Installation de Tienen (Belgique) pour la raffinerie tirlemontoise. Débit : 30 m3 · h–1. Décoloration de sirop de sucre de betterave. Trois colonnes doubles par membrane

laiterie

Déminéralisation et décoloration de lactosérums dilués ou concentrés.

Acidification de lait par contact avec une résine cationique fortement acide, ce traitement entrant dans un procédé breveté de fabrication de la caséïne.

Désodation : traitement destiné à fabriquer du lait de régime dans lequel les ions Na+ du lait sont remplacés en partie par des ions Ca2+ et Mg2+ fixés sur la résine, celle-ci étant régénérée par un mélange de sels de calcium et de magnésium.

traitements d’effluents industriels

Ils sont effectués en vue de la récupération et/ou de la concentration de substances de valeur.

Stabilisation de bains d’acide chromique de chromage en continu : ce traitement, en retenant le chrome tri­valent et le fer sur une résine cationique fortement acide, permet de prolonger la durée d’utilisation du bain.

Traitement de bain chlorhydrique de décapage : le bain se charge en fer qui en diminue l’activité. Le com­plexe ferrique se fixe sur une résine anionique fortement basique, sous forme de chlorure, permettant ainsi de prolonger la durée d’utilisation du bain. L’élution du complexe fixé sur la résine se fait à l’eau et produit une solution de chlorure ferrique commercialisable après concentration par évaporation.

Récupération de chrome hexavalent : des eaux de rinçage, à faible teneur en bichromate de sodium, sont traitées sur une chaîne cation fort-anion faible. Les ions bichromate sont élués à la soude. Une partie de la solution de chromate alcalin ainsi obtenue est traitée sur une résine cationique forte. L’acide chromique ainsi récupéré est mélangé au restant de l’éluat alcalin pour redonner une solution de bichromate de sodium, réu­tilisable en fabrication. Ce procédé permet également de recycler des quantités importantes d’eau déminé­ralisée.

Récupération de cuivre et d’ammonium à partir d’eaux résiduaires de fabrication de textiles synthétiques. Selon la nature des eaux, le traitement s’effectue sur résines cationiques faibles ou fortes, régénérées à l’acide sulfurique. Les solutions de sulfate de cuivre ou d’ammonium sont réutilisables en fabrication.

Récupération de nitrate d’ammonium à partir d’eaux résiduaires de fabrication d’engrais azotés ; il s’agit, là encore, d’une concentration sur une chaîne cation fort-anion faible (échangeurs UFD régénérés respective­ment à l’acide nitrique et à l’ammoniaque). Le procédé est intéressant car il permet de récupérer de l’eau déminéralisée, de supprimer les pertes et surtout les rejets, sans consommation de réactifs puisque les éluats de régénération sont recyclés en fabrication après reconcentration éventuelle.

Application dans l’industrie pharmaceutique d’autres applications sont possibles, qui font appel à des tech­niques qui s’apparentent à celles utilisées en chromatographie. Ces techniques permettent de séparer :

  • plusieurs ions entre eux ;
  • un électrolyte d’un non-électrolyte ;
  • plusieurs non-électrolytes entre eux.

Ces séparations se font par déplacement, déplacement sélectif, élution, exclusion d’ions… Elles sont uti­lisées essentiellement dans l’industrie pharmaceutique, mais demandent, avant mise en œuvre, des études approfondies en laboratoire et en pilote.

Application dans les industries générant des rejets liquides chargés en métaux lourds.

Dans ces applications, le ou les traitements résine interviennent en affinage des traitements physico-chimique traditionnellement réalisé par précipitation à différents pH élevés.

Valorisation

Les process d’extractions miniers font également appelle au traitement résine. En ce cas ce sont les éluats de régénération qui sont valorisés pour la récupération des métaux, uranium, et autres terres rares…