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Koi1
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Les échangeurs d’ions Empty Les échangeurs d’ions

2009-08-31, 9:24 am
Suite a mon article sur le Kati & Ani et sont mode d’emploi. La, je parle plus de "comment sa marche?"

INTROTUCTION

Déminéralisation de l’eau.

De la même manière que nous avons constaté dans les chapitres antérieurs il y a deux formules dans le protocole de la déminéralisation des eaux, à savoir:

La déminéralisation à lits mélangés;
La déminéralisation à lits séparés.


La déminéralisation à lits mélangés est la plus intéressante pour l’amateur si fait l’acquisition d’un t’elle appareil. L’aquariophile n’aura pas de problème régénération des résines car il y a deux possibilités.

1/Par cartouche, ce qui un échange entre le fabricant ou une station de régénération via le dépositaire de la marque. L’aquariophile ne fait pas de régénération.

2/Soit par l’achat d’une nouvelle cartouche, qui se dit couramment "à cartouche perdue". Là, non plus l’aquariophile ne fait de régénération.

La simplicité de c’est matérielle à pour inconvénient que les cartouches coûtent cher.

La déminéralisation à lits séparés qui se particularise par le fait que les types de résines sont dissociés, a le désavantage de demandé plus de place pour la construction de ce type de matériel par le fait qu’il faut deux corps.

Je dois vous donner les quelques inconvénients qu’on chaque type d’appareil.

Malgré, le prix de l’appareil, la solution à lits mélanger parais la plus pratique puisque d’une part la qualité des résines, et autre part la technique avancée de la régénération donnent pour résultat une eau douce d’une bonne stabilité physico-chimique (haute résistivité, pH neutre, absence de résidus: Si, Co2). Pourtant la cartouche unique à lits mélangés a pour obstacle d’engendrer à la fin de la saturation des résines un phénomène dit de «fuite». Parce que le travail d’échange et la régénération des résines sont liés aux lois de l’équilibre des masses. Quant les résines commencent à échanger, le déséquilibre par rapport salinité est à 100% en leur faveur. Petit à petit que le déroulement d’échange se produit cette prépondérance de la résine s’épuise jusqu’à l’annulation (résine épuisée). La suppression de ce phénomène peut être réalisée en, faisant suivre la percolation sur une autre cartouche à lits mélangés qui sera soit doublée ou soit juxtaposée.


Ont peut encore ajouter que la technique de régénération des résines, même si elle est réalisée dans de bonne modalité provoque néanmoins une usure (attrition) des grains par les frottements mécaniques engendrés lors: de la séparation, du mélange et du tassage des deux types de résines.

En tenant pas compte du temps de travail, des connaissances nécessaires et du coût des matériaux indispensables à la fabrication d’un biper mutateur (appareil à deux corps comme le Kati & Ani), il n’en reste pas moins évident qu’il présente également cet inconvénient de «fuite». Cette fuite est plus difficile à contrôler puisque les capacités d’échange absolue différent d’un corps à l’autre. La fuite peut aussi bien s’exercer au niveau du premier corps, qu’au niveau du second en raison de mauvais calculs de répartition des masses de résines, ou de régénération incomplète. Cette fuite ne peut être alors neutralisée, à moins de régénérer l’ensemble des résines. Dans le cas d’injection dans le lit de résines d’une solution de régénération renverse l’équilibre en faveur de celle-ci.

Le fonctionnement du biper mutateur est dépendant à la surveillance physico-chimique de l’eau traitée. Le contrôle de la résistivité, du GH, du pH et du taux des résidus permettra de déterminer l’importance des éventuelles fuites ioniques.

La réalisation en matériel est peu coûteuse.

L’appareil est fait de deux corps cylindriques de volume égal. Les deux colonnes de 48 cm de hauteur ont été coupées dans un tube d’altuglas de 10 cm de diamètre intérieur. Chaque colonne est obturée à sa base par une plaque d’altuglas d’une épaisseur de 10 mm, qui lui sert en même temps de pieds.

A 5 cm de la base, une plaque ronde et perforée est collée à l’intérieur de la colonne pour aménager un compartiment d’eau libre. Des trous de quelques mm de diamètre son fait sur cette plaque ronde aux nombres de trente environ et permettra le passage de l’eau a traiter. Un tamis en Nytrel xx trame 3 (c’est le plus dure à trouvé) disposé sur cette plaque perforée empêche les grains de résine de passer à travers ces trous.

Le couvercle est fabriqué de deux plaques de mêmes dimensions, dont l’une est découpée intérieurement au diamètre de la colonne qu’elle couronne. L’étanchéité est assurée par un joint torique en caoutchouc ou de silicone qui est comprimé entre les deux plaques à l’aide de quatre vis papillon.

Un tube d’altuglas d’un diamètre intérieur de 7 mm est fixé à la base des deux colonnes. Un embout de même diamètre est collé sur chaque couvercle. Le raccordement entre les deux colonnes est faite à l’aide d’un tuyau souple. Le raccordement à la conduite d’eau urbaine est réalisé avec le même tuyau.

Il faut que je vous dise à titre d’information que l’altuglas est un matériau rigide, incolore, résistant aux chocs et aux agents chimiques. C’est un thermoplastique commercialisé en plaque d’épaisseur allant de 2 à 30 mm, et en tubes de divers diamètres. Il peut être découpé à l’aide d’une scie à métaux. L’altuglas peut également être percé, limé, fraisé, tourné, taraudé, etc. L’altuglas peut être collé à lui-même à l’aide de la colle Altufix ou d’autres colles à base de néoprène. Les pièces de l’appareil décrit ici ont été ont été collées avec du Plexiglas liquide dont la polymérisation définitive à l’air et à la lumière demande 48 heures environ.

Dans la colonne réservée à la résine cationique celle-ci occupe une hauteur de 30 cm, qui fait un volume d’environ 2.50 Litres de résine tassée.
Dans la colonne réservée à la résine anionique, il faudra un peu en dessous de 2 Litres environ.


Les résines regardées sous un binoculaire à faible grossissement se présente sous la forme de petit grains ou plus généralement de petites billes d’un diamètre allant de 0.07 à 1 mm de diamètre environ. La bille ou grains forment ce que l’on appelle la matrice. La matrice est donc le constituant. Les matières premières employées à la fabrication de ce constituant ou matrice sont des polymères synthétiques tels : le Styrène, le Polystyrène, l’Acrylate, le Polyacrylate, le Polystyrol, le Divinylbenzène, etc.

Les matrices présentent une surface le plus souvent réticulée ou poreuse. Leur insolubilité est totale dans l’eau. Leur thermo stabilité est élevée puisque certaines peuvent "travailler" jusqu’à une température de 100°C et plus.
Sur la matrice se trouvent les groupements fonctionnels ou échangeurs d’ions proprement dit. Ils se divisent en groupes : les ions fixes, les ions échangeables.


Les ions fixes comme indiquent leur nom, sont liés à la matrice d’une façon permanente, tandis que les ions échangeables sont mobiles. Les ions échangeables portent une charge électrique opposée à celle des ions fixes.

Quoique la manipulation d’un biper mutateur ainsi construit (Kati & Ani pour se qui ne veule pas ce lancé dans la construction) demande une partie de connaissances de la chimie de l’eau, sans être un chimiste pour comprendre les processus fondamentaux des échangeurs d’ions.

Il faut savoir que les oligo-éléments contenus dans une eau minéralisée (eau brute) se matérialisent en particules chargées électriquement. Ces particules sont appelées ions. Les ions se divisent en deux groupes:
Les ions chargés positivement = cations ;
Les ions chargés négativement = anions.
Ces deux groupes sont répartis théoriquement en nombre égale lorsque ont à affaire a une neutre = pH 7. Autre exemple : le Chlorure de Calcium (CaCl2) sera composé en ions chargés positivement Ca++, et en ions chargés négativement Cl-.


Par échange d’ions, on montre l’échange réversible entre des quantités d’ions de même charge (positive ou négative) contenus dans l’eau brute, et d’ions chargés de façon égale des groupements fonctionnels d’un échangeur d’ions donné.

Autrement dit, ont pourrez dire que les échangeurs d’ions sont des substances insolubles qui ont la propriété de prendre les ions des solutions et de céder à la place une quantité d’autres ions à ces mêmes solutions. Cet échange ne peut se réaliser qu’entre ions possédant une charge identique. En résumer grossier on peut dire que les cations échangent des cations, et que les anions échangent des anions.

L’échange se continue jusqu’à saturation de la résine qui est tributaire de la sélectivité de l’échangeur d’ions en question, de la concentration des ions et de la thermo stabilité de la matrice entre autres.

En conséquence les résines à employer devront être choisies en fonction de la composition chimique de l’eau à traiter et du résultat que l’on compte obtenir. Les fabricants d’échangeurs d’ions offrent une gamme importante de résines adaptées à des eaux de natures très diverses.
Ont suit toujours? Pas trop mal à la tête? Ont continue!!


MANIPULATION

Les résines neuves ou régénérées (cycle H et OH) sont introduites dans les corps respectifs. A l’aide d’un bout de bois ou en plastique ont tassera les résines dans les colonnes afin que l’eau dans le temps de la percolation soit en contact avec les grains. Le premier corps (résine cationique) est raccordé au réseau urbain à l’aide d’un tuyau. L’eau minéralisée (couramment composée de calcium (Ca), de magnésium (Mg), de potassium (K) et de sodium (Na) liés aux bicarbonates, sulfates, chlorures et nitrates) traverse par percolation la masse de résines cationique où sont retirée les cations Ca2+, Mg2+, K+, Na+. Au même moment les ions échangeables ou ions H+ qui ont été apportés à la matrice par la solution de régénération (HCI = Acide Chlorhydrique) sont libérés. En résultat ont à une eau accumulée au font de la colonne: du gaz carbonique (Co2), de l’acide sulfurique (H2SO4), de l’acide chlorhydrique (HCI), et de l’acide nitrique (NO3) sous formes ioniques. L’eau contenant c’est éléments sort du premier corps pour acheminé au second corps où se trouve la résine anionique. Puis percole la seconde masse de résine chargée par la solution de régénération (Na OH = Soude Caustique), les ions CO3--, SO4-+, et NO3- seront retirée. Les ions OH sont au même moment libérés, lesquels ajoutés aux ions H donne en définitive: H + OH = H2O, donc de l’eau pure qui sort par le bas de la deuxième colonne pour une utilisation future.

le traitement de l’eau brute sera encore plus efficace que le débit sera lent. Pour les Kati & Ani le constructeur donne un débit de 60 L/Heures, mes ont peut réduire le débit pour avoir une meilleure efficacité des résines. Pendant le traitement de l’eau, il y a la formation de bulle de gaz dans la masse des résines. Il faut les enlever, pour les Kati & Ani une légère rotation de droite à gauche permets de faire remonté les bulles.

La régénération est primordiale dans le processus des échangeurs d’ions. Dans les échangeurs à lits mélangés, il faut faire une séparation des résines cationiques et anioniques. Cette dissociation est obtenue en passent un courant d’eau ascendant dans une colonne spéciale dite "colonne de séparation". Les résines cationiques sont plus lourds s’accumule en bas de la colonne et les résines anioniques plus légères se concentrent en haut. Les deux résines séparés ont peux régénérer avec leurs solutions respectives.

Avec les échangeurs à lits séparés (l’appareil décrit ci-dessus ou Kati & Ani), la régénération est directement faite sur les résines après avoir retiré les tuyaux de raccordement des deux corps.

Il faut être surtout vigilant sur la nature de la solution de régénération et sa destination, en cas d’erreur les ions échangeables peuvent au contraire se précipiter sur la matrice avec le régénérant.

Pour les appareilles qui nous concerne la solution de régénération pour la résine cationique (cycle H), ne pourra se faire qu’avec des acide fort: acide sulfurique (H2 SO4) ou généralement d’acide chlorhydrique (HCI) ( il est préférable de resté sur de l’acide chlorhydrique pour les Kati & Ani), solution commercialisé à 35° Baumé diluée dans 5 litres d’eau (pour le Kati & Ani se référé a la notice).

Pour la solution de régénération de la résine anionique (cycle OH) sera de la soude caustique (Na OH) en paillette ou sous forme liquide à diluée à 1 litres de soude pour 10 litres d’eau DEMINERALISEE.

Avant d’employer les solutions de régénération, il faut procéder à un lavage des résines saturées pour les détassé et éliminer les saletés éventuelles. Il suffit d’inverser dans chaque colonne le courant d’eau TRAITEE

On procède à la régénération proprement dite en fessant circuler dans le sens normal de la percolation la solution spécifique de résine.

Le débit de la solution de régénération doit être régler pour faire un contacte de 30 minutes environ avec la résine cationique et 1 heures environ pour la résine anionique. Le temps que les solutions restent en contact avec les résines est à respecter scrupuleusement sa détermine exécution de l’échanges. Pour les Kati & Ani ont peut utiliser ces temps mes, il est préférable d’utiliser les temps dans le mode d’emploie.

Pour terminer on rince les résines dans les colonnes en utilisant de l’eau distillée ou de l’eau déminéralisée pour la résine cationique et de l’eau de réseau pour la résine anionique.

La régénération permet à la résine d’être "rechargée" pour une nouvelle utilisation. De l’importance de cette charge dépend non seulement du volume d’eau produite, mais aussi de la durée et de la qualité de l’eau.


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2009-08-31, 10:55 am
Tres intéressant, je le garde sous la main !!! Je m'etais deja renseigné pour un systeme Kati Ani, mais le système est très cherre, peut être rentable pour un bac d'une certaine capacité !!

A oui j'oubliai, connais tu la Micro filtration (edit : je veux dire l'Ultra Filtration) ??
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Les échangeurs d’ions Empty Re: Les échangeurs d’ions

2009-08-31, 11:04 am
oui, peut d'intéré pour un usage aquariophilie.


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2009-08-31, 11:16 am
Okay c'est ce que je voulais savoir !! merci !!
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