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Mise à jour
26 Jul 2016

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Essais au laboratoire

Introduction

Pour étudier les résines échangeuses d'ions au laboratoire, il faut un matériel de base et quelques précautions.

Volume de résine
Dans la plupart des applications, la quantité de résine se mesure en volume et non en masse. Un volume de 50 à 250 ml de résine est en général suffisant.
Matériel de base
À titre d'exemple, on peut utiliser le matériel illustré à gauche. Des installations plus sophistiquées comportant des récipients pour les régénérants et parfois des pompes sont également possibles. La configuration de base comporte :
  1. Un récipient contenant la solution à traiter.
  2. Un petit robinet ou un tube de caoutchouc muni d'une vis d'arrêt pour régler le débit.
  3. Une columne équipée d'un bouchon de caoutchouc perforé.
  4. La résine échangeuse d'ions.
  5. Le fond de la colonne doit être en verre fritté. À défaut, on peut utiliser un autre bouchon de caoutchouc recouvert d'un tissu de nylon et d'une faible couche de billes de verre.
  6. Un autre petit robinet.
  7. Le récipient inférieur récolte la solution traitée.
Le diamètre de la colonne est déterminé pour obtenir une hauteur de couche de résine de 300 à 800 mm. Dans la plupart des cas, cela correspond à un diamètre de 20 à 25 mm. Les colonnes peuventêtre en verre ou en plexiglas, mais le verre ne convient pas pour la régénération à la soude caustique, car celle-ci peut dissoudre faiblement le verre et produire de la silice.

Le volume de résine doit être mesuré avec une précision suffisante. Dans les colonnes de faible diamètre, l'effet de paroi peut affecter la mesure du volume. On peut alors peser une certaine quantité de résine, la transférer dans un cylindre gradué, tasser la résine en tapant doucement le cylindre sur un tapis de caoutchouc et mesurer le volume obtenu avant de le remettre dans la colonne d'essai.

La capacité utile de la résine se détermine comme indiqué dans la page capacité.

On voit sur l'illustration que la résine est recouverte par une certaine quantité de solution. Il est en effet important que le lit de résine ne soit jamais asséché, car cela perturberait l'écoulement et pourrait endommager la résine.

On peut régénérer la résine dans le même appareillage. Les étapes de régénération sont les suivantes :

Voir la page sur la régénération pour plus de détails : en dehors du traitement de l'eau, des étapes supplémentaires sont souvent nécessaires. Voir aussi la description d'un cycle complet.

Conditions opératoires recommandées

Volume de résine50 à 250 ml
Diamètre de la colonne20 à 30 mm
Hauteur du lit de résine150 à 800 mm
Débit de la solution à traiter2 à 40 Vol/h
Débit de régénération2 à 5 Vol/h
Temps de contact20 à 60 minutes
Déplacement2 à 4 Vol d'eau
Rinçage final2 à 10 Vol au débit de traitement

Le débit s'exprime en volumes par heure (Vol/h ou BV/h), c'est à dire en litres de solution par litre de résine et par heure. En général, plus la solution est concentrée, plus le débit est faible. Au moment du remplissage de la colonne, on fera un bref soulèvement à l'eau déminéralisée pour assurer une bonne classification du lit et éviter les passages préférentiels.

Plusieurs cycles sont souvent nécessaires

Pour mesurer la capacité utile et la fuite, il convient le plus souvent d'effectuer plusieurs cycles d'épuisement et de régénération. Le premier cycle, avec une résine neuve complètement régénérée, donne en général une capacité plus élevé et une fuite plus faible. Au bout de deux ou trois cycles, un équilibre est atteint, et les cycles suivants devraient être à peu près identiques.
 
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Colonnes de verre dans le laboratoire de Lanxess



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© François de Dardel