BE1023328B1 - Device and method for producing an alkaline salt of hypohalogenous acid - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif et un procédé de production d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux à partir d’une solution saline. Le dispositif comprend notamment un réservoir apte à contenir la solution saline et connecté à une chambre d’électrolyse par l’intermédiaire d’un conduit, une chambre d’électrolyse comprenant une ou plusieurs cellules d’électrolyse, chacune desdites une ou plusieurs cellules d’électrolyse comprenant une ou plusieurs paires d’électrodes, lesdites cellules d’électrolyse comprenant un ou plusieurs déflecteurs comprenant des éléments faisant saillies en direction desdites paires d’électrodes. La solution de sel alcalin d’acide hypohalogéneux obtenue peut avoir une concentration supérieure à 9 g/l.The present invention relates to a device and method for producing an alkaline salt of hypohalogenous acid from a saline solution. The device comprises in particular a reservoir capable of containing the saline solution and connected to an electrolysis chamber via a conduit, an electrolysis chamber comprising one or more electrolysis cells, each of said one or more cells of electrolysis comprising one or more pairs of electrodes, said electrolysis cells comprising one or more deflectors comprising elements protruding towards said pairs of electrodes. The resulting hypohalogenous acid alkali salt solution may have a concentration greater than 9 g / l.
Description
Dispositif et procédé de production d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux Domaine technique de l’inventionDevice and method for producing an alkaline salt of hypohalogenic acid Technical field of the invention
La présente invention se rapporte à un dispositif d’électrolyse d’une solution saline pour la production d’une solution concentrée en un sel alcalin d’acide hypohalogéneux. En particulier, l’invention concerne la production d’une solution d’hypochlorite de sodium ou de potassium concentrée. Ladite solution produite peut être utilisée pour la purification d’eau de piscine, de spa, d’eau potable, pour la désinfection de systèmes de distribution d’eau, pour la désinfection d’eaux de réfrigération ou de climatisation, ainsi qu’à des fins d’obtention in situ d’agent désinfectant et nettoyant.The present invention relates to a device for electrolyzing a saline solution for producing a concentrated solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid. In particular, the invention relates to the production of a solution of concentrated sodium or potassium hypochlorite. Said solution produced can be used for the purification of swimming pool water, spa water, drinking water, for the disinfection of water distribution systems, for the disinfection of refrigeration or air-conditioning water, as well as for for obtaining in situ disinfectant and cleaning agent.
Arrière-plan technologique de l’inventionTechnological background of the invention
La voie traditionnelle pour désinfecter l’eau est l’utilisation de chlore se présentant sous forme de pastilles solubles ou de solutions concentrées. Le chlore est notamment utilisé pour traiter l’eau de piscine, l’eau potable, les systèmes de distribution d’eau ou les dispositifs de traitement des eaux usées. Le transport de solutions concentrées puis la manipulation extérieure peut entraîner un risque pour la santé et la sécurité. Le développement de dispositif de production sur site a donc été développé.The traditional way to disinfect water is the use of chlorine in the form of soluble pellets or concentrated solutions. In particular, chlorine is used to treat swimming pool water, drinking water, water distribution systems or wastewater treatment devices. Transport of concentrated solutions and external handling can lead to a risk to health and safety. On-site production device development has therefore been developed.
La manière classique de produire du chlore actif sur site est de réaliser l’électrolyse d’une solution saline pour générer l’agent oxydant, typiquement de l’hypochlorite de sodium. Deux typologies de production sur site existent. Soit le liquide à désinfecter est lui-même la solution saline et on parle de production « en ligne ». Soit la solution saline est traitée à côté du circuit à désinfecter et l’agent oxydant produit est introduit ensuite dans ce circuit : on parle de production « hors ligne ».The conventional way of producing site-active chlorine is to electrolyze a saline solution to generate the oxidizing agent, typically sodium hypochlorite. Two types of on-site production exist. Either the liquid to be disinfected is itself the saline solution and we speak of "on-line" production. Either the saline solution is treated next to the circuit to be disinfected and the oxidizing agent produced is then introduced into this circuit: it is called "offline" production.
On connaît par exemple par WO 03/023089 un dispositif pour générer de l’hypochlorite de sodium. Le dispositif comprend un électrolyseur comprenant une première cellule d’électrolyse approvisionnée en une solution saline préalablement refroidie à 10°C. La solution produit comprend ainsi un mélange entre une partie de la solution saline préalablement introduite dans la première cellule d’électrolyse et n’ayant pas réagi et de l’hypochlorite de sodium produit. Ce mélange est conduit en présence d’eau refroidit jusqu’à une seconde cellule d’électrolyse disposée en série au regard de la première cellule d’électrolyse. Le procédé est ainsi reproduit jusqu’à ce que la solution d’hypochlorite et la solution saline passe au travers de l’ensemble des cellules d’électrolyse. Les cellules d’électrolyse disposées en série comprennent des électrodes orientées horizontalement, disposées les unes à la suite des autres et séparées par une cloison. Les concentrations en hypochlorite de sodium obtenues sont de l’ordre de 7 g/l.For example, WO 03/023089 discloses a device for generating sodium hypochlorite. The device comprises an electrolyzer comprising a first electrolysis cell supplied with a saline solution previously cooled to 10 ° C. The solution produced thus comprises a mixture between a portion of the saline solution previously introduced into the first electrolysis cell and unreacted and sodium hypochlorite product. This mixture is conducted in the presence of water cooled to a second electrolysis cell arranged in series with respect to the first electrolysis cell. The process is thus reproduced until the hypochlorite solution and the saline solution pass through all the electrolysis cells. The electrolysis cells arranged in series comprise electrodes oriented horizontally, arranged one after the other and separated by a partition. The sodium hypochlorite concentrations obtained are of the order of 7 g / l.
On connaît également par US 2010/0206788 un autre de système de production de chlore actif pour traiter de l’eau de piscine. Le système comprend une chambre d’électrolyse alimentée par une solution saline refroidie par un dispositif adapté. La chambre d’électrolyse comprend une cellule d’électrolyse constituée d’électrodes apte à produire de l’hypochlorite de sodium à partir d’une solution de NaCl.Also known from US 2010/0206788 another active chlorine production system for treating pool water. The system comprises an electrolysis chamber fed with a saline solution cooled by a suitable device. The electrolysis chamber comprises an electrolysis cell consisting of electrodes able to produce sodium hypochlorite from a solution of NaCl.
On connaît également par US2006/0097878 un électrolyseur pour la production de chlore actif. L’électrolyseur comprend une cellule d’électrolyse orientée verticalement comprenant une ou plusieurs électrodes. Les électrodes sont séparées par une cloison disposée verticalement et parallèlement aux électrodes.Also known from US2006 / 0097878 an electrolyzer for the production of active chlorine. The electrolyser comprises a vertically oriented electrolysis cell comprising one or more electrodes. The electrodes are separated by a partition arranged vertically and parallel to the electrodes.
Les dispositifs de l’art antérieur produisent des solutions d’hypochlorite de sodium dont la concentration peut être optimisée tout en maintenant une faible consommation spécifique en solution saline.The devices of the prior art produce solutions of sodium hypochlorite whose concentration can be optimized while maintaining a low specific consumption in saline solution.
Cependant, les dispositifs existants présentent différentes limitations par exemple des problèmes de fiabilité dus à leur sensibilité à des contaminations (calcaire, pollutions diverses,...), une fragilité des électrodes et des composants associés tels que membranes ou diaphragmes, une conduite de l’installation complexe, des concentrations en acide hypohalogéneux basses, et des coûts d’investissement et d’exploitation élevés. Résumé de l’inventionHowever, the existing devices have various limitations for example reliability problems due to their sensitivity to contamination (limestone, various pollutions, ...), a fragility of the electrodes and associated components such as membranes or diaphragms, a conduct of the complex installation, low hypohalogenous acid concentrations, and high investment and operating costs. Summary of the invention
Un dispositif d’électrolyse est fourni permettant de combiner à la fois simplicité de l’installation (et donc robustesse et facilité de conduite), coûts restreints tant à l’investissement qu’à l’exploitation et production d’acide hypohalogéneux à concentration élevée. S’il peut fonctionner aussi bien en mode continu qu’en mode batch, ses performances sont les meilleures lorsqu’il est réalisé en mode batch, c'est-à-dire en circuit fermé.An electrolysis device is provided to combine both simplicity of the installation (and thus robustness and ease of driving), limited costs for both investment and operation and production of hypohalogenous acid at high concentration . If it can work both in continuous mode and batch mode, its performance is best when it is performed in batch mode, that is to say in closed circuit.
Selon un premier aspect, la présente invention concerne un dispositif d’électrolyse pour la production d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux à partir d’une solution saline. Le dispositif comprend : - un réservoir apte à contenir la solution saline et connecté à une chambre d’électrolyse par l’intermédiaire d’un premier conduit pour approvisionner la chambre d’électrolyse en solution saline, - une chambre d’électrolyse comprenant : • une zone tampon apte à recevoir la solution saline provenant dudit réservoir et comportant une partie supérieure et une partie inférieure, • une ou plusieurs cellules d’électrolyse, chacune desdites une ou plusieurs cellules d’électrolyse comprenant une partie inférieure et une partie supérieure, une ou plusieurs paires d’électrodes aptes à permettre l’électrolyse de la solution saline et la production d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, ladite partie inférieure des cellules d’électrolyse étant connectée à la zone tampon par l’intermédiaire d’un second conduit, et ladite partie supérieure des cellules d’électrolyse étant connectée à la zone tampon par l’intermédiaire d’un troisième conduit, • une première sortie de la chambre d’électrolyse apte à permettre l’évacuation de gaz et connectant la zone tampon de la chambre d’électrolyse, de préférence la partie supérieure de la zone tampon à l’extérieur de ladite chambre d’électrolyse, • une seconde sortie apte à permettre la récupération d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, de préférence ladite seconde sortie est située sur la partie inférieure de ladite zone tampon de la chambre d’électrolyse et est obturée par une vanne, caractérisé en ce que lesdites cellules d’électrolyse comprennent un ou plusieurs déflecteurs apte à favoriser un écoulement laminaire sur au moins une partie de la longueur desdites une ou plusieurs paires d’électrodes et comprenant une base rigide et une ou plusieurs dents faisant saillie en direction desdites paires d’électrodes.According to a first aspect, the present invention relates to an electrolysis device for producing a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid from a saline solution. The device comprises: a reservoir capable of containing the saline solution and connected to an electrolysis chamber via a first conduit for supplying the electrolysis chamber in saline solution; an electrolysis chamber comprising: a buffer zone adapted to receive the saline solution from said reservoir and comprising an upper portion and a lower portion, • one or more electrolysis cells, each of said one or more electrolysis cells comprising a lower portion and an upper portion, a or more pairs of electrodes suitable for electrolyzing the saline solution and producing a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid, said lower portion of the electrolysis cells being connected to the buffer zone by the intermediate of a second conduit, and said upper portion of the electrolysis cells being connected to the zone buffer via a third conduit, • a first outlet of the electrolysis chamber capable of allowing the evacuation of gas and connecting the buffer zone of the electrolysis chamber, preferably the upper part of the buffer zone outside of said electrolysis chamber, a second outlet capable of allowing the recovery of an alkaline salt of hypohalogenous acid, preferably said second outlet is situated on the lower part of said buffer zone of the chamber of electrolysis and is closed by a valve, characterized in that said electrolysis cells comprise one or more baffles adapted to promote a laminar flow over at least a part of the length of said one or more pairs of electrodes and comprising a rigid base and one or more teeth protruding towards said pairs of electrodes.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdites une ou plusieurs cellules d’électrolyse sont disposées parallèlement les unes par rapport aux autres.According to a preferred embodiment, said one or more electrolysis cells are arranged parallel to each other.
Le dispositif selon la présente invention permet la production de chlore actif sous forme d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux avec une faible consommation spécifique en sel alcalin halogéné et une concentration élevée en sel alcalin d’acide hypohalogéneux. Le dispositif selon l’invention permet de réduire la consommation en sel alcalin de départ. Les coûts de production sont donc réduits, tout comme l’empreinte CO2. Ceci permet également d’utiliser des pompes doseuses moins puissantes puisqu’au plus la solution du sel alcalin d’acide hypohalogéneux est concentrée, au plus les pompes doseuses peuvent être réduites. Le principe de circulation naturelle de la solution en cours de traitement au sein de ce dispositif (par effet « gas lift ») permet d’éviter d’installer des pompes de circulation et simplifie l’architecture du dispositif, avec tous les avantages liés à cette simplification. Cet effet de circulation naturelle est amplifié par la configuration particulière des électrodes.The device according to the present invention allows the production of active chlorine in the form of an alkaline salt of hypohalogenous acid with a low specific consumption of halogenated alkaline salt and a high concentration of alkaline salt of hypohalogenous acid. The device according to the invention makes it possible to reduce the consumption of starting alkaline salt. Production costs are therefore reduced, as is the CO2 footprint. This also makes it possible to use less powerful metering pumps, since the more the solution of the alkaline salt of hypohalogenous acid is concentrated, the more the metering pumps can be reduced. The principle of natural circulation of the solution being treated within this device (by "gas lift" effect) makes it possible to avoid installing circulation pumps and simplifies the architecture of the device, with all the advantages associated with this simplification. This natural circulation effect is amplified by the particular configuration of the electrodes.
Selon un second aspect de la présente invention, un procédé pour la préparation d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux à partir d’une solution saline est fourni. Le procédé comprend les étapes de : a) mise en œuvre d’un dispositif selon la présente invention, b) mise en œuvre d’une solution saline de métal alcalin, c) approvisionnement de la chambre d’électrolyse par ladite solution saline mise en œuvre à l’étape b), d) électrolyse de ladite solution saline pour produire une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, e) récupération de la solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux.According to a second aspect of the present invention, a process for preparing a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid from a saline solution is provided. The method comprises the steps of: a) implementing a device according to the present invention, b) implementing a saline solution of alkali metal, c) supplying the electrolysis chamber with said saline solution implemented in step b), d) electrolyzing said saline solution to produce a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid, e) recovering the solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid.
Selon un mode de réalisation préféré, ladite solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux produit par le présent procédé et récupéré dans la solution de l’étape e) à une concentration supérieure à 8 g/l et peut même atteindre une concentration supérieure à 11,5 g/l. La maîtrise des cycles de passage entre les étapes permet également d’améliorer les performances du dispositif.According to a preferred embodiment, said solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid produced by the present process and recovered in the solution of step e) at a concentration greater than 8 g / l and can even reach a higher concentration. at 11.5 g / l. Mastering the cycles of passage between the steps also improves the performance of the device.
Avantageusement, le rapport molaire entre la solution saline et la solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux dans la solution récupérée à l’étape e) est inférieur à 3, avantageusement inférieur à 2,8, de préférence inférieur à 2,5.Advantageously, the molar ratio between the saline solution and the solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid in the solution recovered in step e) is less than 3, advantageously less than 2.8, preferably less than 2.5. .
Selon un troisième aspect de la présente invention, un assemblage est fourni. Ledit assemblage comprend une ou plusieurs paires d’électrodes et un ou plusieurs déflecteurs en forme de peigne, lesdites déflecteurs comprenant une base rigide et une ou plusieurs dents faisant saillie en direction desdites paires d’électrodes et étant disposées perpendiculairement à ladite base rigide. De préférence, lesdites une ou plusieurs dents sont disposées en quinconce par rapport auxdites paires d’électrodes.According to a third aspect of the present invention, an assembly is provided. Said assembly comprises one or more pairs of electrodes and one or more comb-shaped deflectors, said baffles comprising a rigid base and one or more teeth protruding towards said pairs of electrodes and being arranged perpendicularly to said rigid base. Preferably, said one or more teeth are staggered with respect to said pairs of electrodes.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
La figure 1 représente une vue schématique du dispositif d’électrolyse selon un mode de réalisation particulier de la présente invention.Figure 1 shows a schematic view of the electrolysis device according to a particular embodiment of the present invention.
Les figures 2a-b représentent respectivement une vue schématique en coupe d’une cellule d’électrolyse selon un mode de réalisation particulier de la présente invention et une vue schématique d’un déflecteur en forme de peigne.Figures 2a-b show respectively a schematic sectional view of an electrolysis cell according to a particular embodiment of the present invention and a schematic view of a comb-shaped deflector.
La figure 2c représente une vue schématique en coupe d’une cellule d’électrolyse selon un mode de réalisation particulier de l’invention.Figure 2c shows a schematic sectional view of an electrolysis cell according to a particular embodiment of the invention.
La figure 3a représentent une vue schématique en coupe d’une cellule d’électrolyse selon un mode de réalisation alternatif.Figure 3a is a schematic sectional view of an electrolysis cell according to an alternative embodiment.
La figure 3b représente une vue schématique d’un déflecteur selon un mode de réalisation particulier de l’invention.Figure 3b shows a schematic view of a deflector according to a particular embodiment of the invention.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Selon un premier aspect de l’invention, un dispositif d’électrolyse 1 est fourni. Ledit dispositif 1 permet la production d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux à partir d’une solution saline. Le dispositif 1 comprend : - un réservoir 2 apte à contenir la solution saline et connecté à une chambre d’électrolyse par l’intermédiaire d’un premier conduit 11 pour approvisionner la chambre d’électrolyse en solution saline, - une chambre d’électrolyse 13 comprenant : • une zone tampon 3 apte à recevoir, de préférence par l’intermédiaire du premier conduit 11, la solution saline provenant dudit réservoir et comportant une partie supérieure et une partie inférieure, • une ou plusieurs cellules d’électrolyse 4, chacune desdites une ou plusieurs cellules d’électrolyse 4 comprenant une partie inférieure 16 et une partie supérieure 17, une ou plusieurs paires d’électrodes 6 aptes à permettre l’électrolyse de la solution saline et la production d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, ladite partie inférieure 16 des cellules d’électrolyse 4 étant connectée à la zone tampon 3 par l’intermédiaire d’un second conduit 7, et ladite partie supérieure 17 des cellules d’électrolyse étant connectée à la zone tampon 3 par l’intermédiaire d’un troisième conduit 9, • une première sortie 10 de la chambre d’électrolyse 13 apte à permettre l’évacuation de gaz et connectant la zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse 13, de préférence la partie supérieure 14 de la zone tampon 3 à l’extérieur de ladite chambre d’électrolyse 13, • une seconde sortie 12 apte à permettre la récupération d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, de préférence ladite seconde sortie 12 est située sur la partie inférieure 15 de ladite zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse 13 et est obturée par une vanne 18.According to a first aspect of the invention, an electrolysis device 1 is provided. Said device 1 allows the production of a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid from a saline solution. The device 1 comprises: - a reservoir 2 capable of containing the saline solution and connected to an electrolysis chamber via a first conduit 11 for supplying the electrolysis chamber in saline solution, - an electrolysis chamber 13 comprising: • a buffer zone 3 capable of receiving, preferably via the first conduit 11, the saline solution originating from said reservoir and comprising an upper part and a lower part, • one or more electrolysis cells 4, each said one or more electrolysis cells 4 comprising a lower part 16 and an upper part 17, one or more pairs of electrodes 6 able to allow the electrolysis of the saline solution and the production of a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid, said lower part 16 of the electrolysis cells 4 being connected to the buffer zone 3 via a second cone 7, and said upper part 17 of the electrolysis cells being connected to the buffer zone 3 via a third conduit 9, a first outlet 10 of the electrolysis chamber 13 able to allow the evacuation of gas and connecting the buffer zone 3 of the electrolysis chamber 13, preferably the upper portion 14 of the buffer zone 3 outside said electrolysis chamber 13, • a second outlet 12 capable of allowing the recovery of an alkaline salt of hypohalogenous acid, preferably said second outlet 12 is located on the lower part 15 of said buffer zone 3 of the electrolysis chamber 13 and is closed by a valve 18.
Lesdites cellules d’électrolyse 4 comprennent un ou plusieurs déflecteurs 5 apte à favoriser un écoulement laminaire sur au moins une partie de la longueur desdites une ou plusieurs paires d’électrodes 6. Lesdits déflecteurs 5 comprennent une base rigide 20 et une ou plusieurs dents 21 faisant saillie en direction desdites paires d’électrodes.Said electrolysis cells 4 comprise one or more deflectors 5 capable of favoring a laminar flow over at least a part of the length of said one or more pairs of electrodes 6. Said deflectors 5 comprise a rigid base 20 and one or more teeth 21 protruding towards said pairs of electrodes.
La présence des déflecteurs 5 au sein des cellules d’électrolyse 4 et leur positionnement par rapport aux paires d’électrodes 6 permet de favoriser l’écoulement de la solution saline selon un flux laminaire. Le flux laminaire autour des électrodes 6 permet de maximiser la réaction d’électrolyse de la solution saline et ainsi d’obtenir une concentration plus élevée en sel de métal alcalin d’acide hypohalogéneux.The presence of the deflectors 5 in the electrolysis cells 4 and their positioning relative to the electrode pairs 6 makes it possible to promote the flow of the saline solution in a laminar flow. The laminar flow around the electrodes 6 makes it possible to maximize the electrolysis reaction of the saline solution and thus to obtain a higher concentration of alkali metal salt of hypohalogenous acid.
Selon un mode de réalisation préféré, lesdites cellules d’électrolyse 4 comprennent un ou plusieurs déflecteurs 5 disposés selon un angle al correspondant à l’angle entre le plan formé par la surface d’une électrode et le plan tangent à la base rigide 20 du déflecteur 5 et compris entre 60° et 120°. Dans ce cas, la base rigide 20 du déflecteur 5 correspond à son extrémité proximale en contact avec la paroi 25 de la cellule d’électrolyse 4. De préférence, lesdits un ou plusieurs déflecteurs 5 sont disposés perpendiculairement auxdites une ou plusieurs paires d’électrodes 6. De préférence, les déflecteurs 5 sont positionnés sur la paroi latérale 25 de la cellule d’électrolyse 4. Les déflecteurs 5 peuvent avoir une surface plane ou arrondie. Lesdits déflecteurs 5 peuvent être disposés sur tout ou partie de la circonférence de la cellule d’électrolyse 4. Lesdits déflecteurs peuvent avoir la forme d’un disque troué à l’intérieur duquel lesdites une ou plusieurs paires d’électrodes 6 sont disposés. Comme mentionné ci-dessus lesdits un ou plusieurs déflecteurs 5 peuvent être inclinés de sorte que l’angle al formé par la surface de l’électrode et le plan tangent à la base dudit déflecteur 5 est compris entre 60°et 120°, de préférence est d’environ 90°. En particulier, l’angle al formé entre la surface de l’électrode et le plan tangent à la base dudit déflecteur 5 peut être de 90° et l’extrémité distale 24 desdites dents 21 peut être courbée. L’extrémité proximale 23 des déflecteurs peut être connectée à la paroi interne de la cellule d’électrolyse.According to a preferred embodiment, said electrolysis cells 4 comprise one or more deflectors 5 disposed at an angle α corresponding to the angle between the plane formed by the surface of an electrode and the plane tangent to the rigid base 20 of the electrode. deflector 5 and between 60 ° and 120 °. In this case, the rigid base 20 of the deflector 5 corresponds to its proximal end in contact with the wall 25 of the electrolysis cell 4. Preferably, said one or more baffles 5 are arranged perpendicular to said one or more pairs of electrodes 6. Preferably, the baffles 5 are positioned on the side wall 25 of the electrolysis cell 4. The baffles 5 may have a flat or rounded surface. Said deflectors 5 may be arranged on all or part of the circumference of the electrolysis cell 4. Said deflectors may have the shape of a perforated disk inside which said one or more pairs of electrodes 6 are arranged. As mentioned above, said one or more deflectors 5 may be inclined so that the angle α1 formed by the surface of the electrode and the plane tangential to the base of said deflector 5 is between 60 ° and 120 °, preferably is about 90 °. In particular, the angle α1 formed between the surface of the electrode and the plane tangent to the base of said deflector 5 may be 90 ° and the distal end 24 of said teeth 21 may be curved. The proximal end 23 of the baffles may be connected to the inner wall of the electrolysis cell.
Selon un autre mode de réalisation préféré, lesdites cellules d’électrolyse 4 comprennent un ou plusieurs déflecteurs 5 étant sous la forme d’un peigne. De préférence, lesdits un ou plusieurs déflecteurs comprennent une base rigide 20 et une pluralité de dents 21 faisant saillie par rapport à ladite base rigide. Les dents 21 peuvent être disposées parallèlement les unes aux autres. En particulier, les dents de ladite pluralité de dents 21 sont disposées selon un angle a2 compris entre 30° et 100°, avantageusement entre 60° et 90°, de préférence perpendiculairement par rapport à ladite base rigide 20.According to another preferred embodiment, said electrolysis cells 4 comprise one or more deflectors 5 being in the form of a comb. Preferably, said one or more baffles comprise a rigid base 20 and a plurality of teeth 21 projecting from said rigid base. The teeth 21 may be arranged parallel to each other. In particular, the teeth of said plurality of teeth 21 are disposed at an angle α2 of between 30 ° and 100 °, advantageously between 60 ° and 90 °, preferably perpendicularly with respect to said rigid base 20.
En outre, lesdits un ou plusieurs déflecteurs 5 comprennent une base rigide 20 et une pluralité de dents 21 faisant saillie par rapport à ladite base rigide et disposés en quinconce par rapport auxdites paires d’électrodes 6.In addition, said one or more deflectors 5 comprise a rigid base 20 and a plurality of teeth 21 projecting from said rigid base and staggered with respect to said pairs of electrodes 6.
Chacune desdites cellules d’électrolyse 4 comprend une paroi latérale 25. La base rigide 20 desdits un ou plusieurs déflecteurs 5 peut être directement en contact avec ladite paroi latérale 25 desdites cellules d’électrolyse. L’extrémité distale 24 des déflecteurs peut être disposée à une distance d d’une électrode. La distance d est la plus petite distance séparant une électrode de l’extrémité distale d’un déflecteur. Cette distance d est comprise entre 0,01 mm et 5mm.Each of said electrolysis cells 4 comprises a side wall 25. The rigid base 20 of said one or more baffles 5 may be directly in contact with said side wall 25 of said electrolysis cells. The distal end 24 of the baffles may be disposed at a distance d from an electrode. The distance d is the smallest distance separating an electrode from the distal end of a deflector. This distance d is between 0.01 mm and 5 mm.
Avantageusement, la solution saline est une solution d’un sel alcalin halogéné MX dans lequel M est Li, Na ou K ; et X est F, Cl, Br, I. De préférence, la solution saline est une solution de NaCl, KCl, LiCl, NaBr, Nal ou KI ou des mélanges de celles-ci. La qualité et les mélange des sels ont une influence sur les performances de désinfection en fonction des applications visées.Advantageously, the saline solution is a solution of a halogenated alkaline salt MX in which M is Li, Na or K; and X is F, Cl, Br, I. Preferably, the salt solution is a solution of NaCl, KCl, LiCl, NaBr, NaI or KI or mixtures thereof. The quality and mixing of salts have an influence on the disinfection performance according to the intended applications.
Avantageusement, la solution produite par le dispositif d’électrolyse 1 est une solution d’un sel de métal alcalin d’acide hypohalogéneux, également noté sel alcalin d’acide hypohalogéneux ci-dessous. De préférence, ladite solution de sel alcalin d’acide hypohalogéneux peut être de formule MOX dans laquelle M et X sont tels que définis ci-dessus et O est l’oxygène. Ladite solution peut être une solution d’hypochlorite de sodium, d’hypochlorite de potassium ou d’hypochlorite de lithium, ou d’hypobromite de sodium, ou hypoiodite de sodium, ou d’hypoiodite de potassium ou des mélanges de celles-ci.Advantageously, the solution produced by the electrolysis device 1 is a solution of an alkali metal salt of hypohalogenous acid, also denoted alkaline salt of hypohalogenic acid below. Preferably, said alkaline salt solution of hypohalogenous acid may be of formula MOX in which M and X are as defined above and O is oxygen. The solution may be a solution of sodium hypochlorite, potassium hypochlorite or lithium hypochlorite, or sodium hypobromite, or sodium hypoiodite, or potassium hypoiodite or mixtures thereof.
Selon un mode de réalisation préféré, dans ledit dispositif d’électrolyse, lesdites une ou plusieurs cellules d’électrolyse 4 sont disposées parallèlement les unes par rapport aux autres.According to a preferred embodiment, in said electrolysis device, said one or more electrolysis cells 4 are arranged parallel to each other.
Le dispositif 1 selon la présente invention comprend également une pompe pour remplir la chambre d’électrolyse 13 avec ladite solution saline contenue dans ledit réservoir.The device 1 according to the present invention also comprises a pump for filling the electrolysis chamber 13 with said saline solution contained in said reservoir.
De préférence, le dispositif 1 comprend une source d’énergie électrique connecté à la chambre d’électrolyse 13 pour permettre l’alimentation des électrodes 6. La pompe visant à remplir la chambre d’électrolyse 13 avec ladite solution saline contenue dans ledit réservoir est également connectée à la source d’énergie électrique. Le voltage appliqué aux bornes des électrodes 6 peut être compris entre 12 et 24 volts. En outre, le courant circulant dans les électrodes atteint une densité qui peut être comprise entre 100 et 6000 A/m2, avantageusement entre 1000 et 2000 A/m2, de préférence la densité de courant appliquée aux électrodes peut être de 1500 A/m2.Preferably, the device 1 comprises a source of electrical energy connected to the electrolysis chamber 13 to allow the supply of the electrodes 6. The pump for filling the electrolysis chamber 13 with said saline solution contained in said reservoir is also connected to the source of electrical energy. The voltage applied across the electrodes 6 may be between 12 and 24 volts. In addition, the current flowing in the electrodes reaches a density which may be between 100 and 6000 A / m 2, advantageously between 1000 and 2000 A / m 2, preferably the current density applied to the electrodes may be 1500 A / m 2.
Les paires d’électrodes 6 comprises dans lesdites cellules d’électrolyse 4 sont constituées d’une cathode et d’une anode sous la forme de plaques recouverte d’une peinture, par exemple du type Dimensionally Stable Anode (DSA tel que décrit dans GB1195871). Les plaques peuvent être constituées de titane, d’aluminium, de tantale, de zirconium, de bismuth, de tungstène, de niobium, de fer, de nickel ou de plomb ou un alliage de ceux-ci. La peinture peut être constituée d’oxyde de métaux de transition, tels que des oxydes de métaux de transition appartenant aux colonnes 4 à 14 du tableau périodique des éléments. Avantageusement, la peinture comprend un mélange d’oxyde de métaux de transition choisi parmi le groupe consistant en les oxydes d’aluminium, tantale, titane, zirconium, niobium, bismuth, tungstène, palladium, platine, rhodium, iridium, ruthénium, osmium, argent, or, fer, nickel, chrome, plomb, cuivre et manganèse. De préférence, la peinture peut comprendre un ou plusieurs oxydes de métaux de transition choisi parmi le groupe consistant en les oxydes d’aluminium, tantale, titane, zirconium, niobium, bismuth, tungstène ; et un ou plusieurs oxydes de métaux de transition choisi parmi le groupe consistant en les oxydes de palladium, platine, rhodium, iridium, ruthénium, osmium, argent, or, fer, nickel, chrome, plomb, cuivre et manganèse. En particulier, la peinture peut comprendre de l’oxyde de titane ou de l’oxyde de tantale et de l’oxyde de ruthénium, de palladium, de platine ou d’iridium. La peinture peut être sous la forme d’une monocouche ou d’une multicouche en fonction de la quantité de peinture à appliquer sur les plaques. Préalablement à l’application de la peinture sur les plaques, lesdites plaques peuvent être traitées par microbillage ou décapage chimique.The pairs of electrodes 6 included in said electrolysis cells 4 consist of a cathode and an anode in the form of plates covered with a paint, for example of the Dimensionally Stable Anode type (DSA as described in GB1195871. ). The plates may be made of titanium, aluminum, tantalum, zirconium, bismuth, tungsten, niobium, iron, nickel or lead or an alloy thereof. The paint may be composed of transition metal oxides, such as transition metal oxides belonging to columns 4 to 14 of the Periodic Table of the Elements. Advantageously, the paint comprises a mixture of transition metal oxide selected from the group consisting of oxides of aluminum, tantalum, titanium, zirconium, niobium, bismuth, tungsten, palladium, platinum, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, silver, gold, iron, nickel, chrome, lead, copper and manganese. Preferably, the paint may comprise one or more transition metal oxides selected from the group consisting of aluminum oxides, tantalum, titanium, zirconium, niobium, bismuth, tungsten; and one or more transition metal oxides selected from the group consisting of oxides of palladium, platinum, rhodium, iridium, ruthenium, osmium, silver, gold, iron, nickel, chromium, lead, copper and manganese. In particular, the paint may comprise titanium oxide or tantalum oxide and ruthenium oxide, palladium, platinum or iridium. The paint may be in the form of a monolayer or a multilayer depending on the amount of paint to be applied to the plates. Prior to the application of the paint on the plates, said plates can be treated by microbilling or chemical etching.
Les plaques sont disposées parallèlement les unes par rapport aux autres. La distance entre une plaque cathodique et une plaque anodique peut être comprise entre 1,5 et 3 mm, avantageusement la distance est de 1,5 mm. Des paires d’électrodes peuvent avoir des écartements différents, c'est-à-dire, la distance entre une plaque cathodique et une plaque anodique peut varier d’une paire d’électrodes à une autre paire d’électrodes. De préférence, les électrodes peuvent contenir des oxydes. Les plaques, et ainsi les paires d’électrodes 6, peuvent avoir une longueur comprise entre 10 cm et 80 cm, de préférence entre 20 et 50 cm. En outre, les paires d’électrodes peuvent avoir une largeur comprise entre 1 et 10 cm, de préférence entre 1 et 5 cm. La surface des plaques peut être ondulée ou plane. La surface des plaques peut également être polie.The plates are arranged parallel to each other. The distance between a cathode plate and anode plate may be between 1.5 and 3 mm, advantageously the distance is 1.5 mm. Electrode pairs may have different spacings, i.e., the distance between a cathode plate and anode plate may vary from one pair of electrodes to another pair of electrodes. Preferably, the electrodes may contain oxides. The plates, and thus the pairs of electrodes 6, may have a length of between 10 cm and 80 cm, preferably between 20 and 50 cm. In addition, the pairs of electrodes may have a width of between 1 and 10 cm, preferably between 1 and 5 cm. The surface of the plates may be corrugated or planar. The surface of the plates can also be polished.
Les paires d’électrodes peuvent être alimentées par une alimentation électrique connectée auxdites paires d’électrodes par une connexion située vers le bas ou de manière latérale par rapport aux paires d’électrodes.The electrode pairs may be powered by a power supply connected to said electrode pairs by a connection located downward or laterally with respect to the electrode pairs.
En outre, le courant de production des paires d’électrodes 6 par rapport à la surface active, c'est-à-dire la densité de courant en ampères par m2, peut être compris 100 et 6000 A/m2, avantageusement entre 1000 et 2000 A/m2, de préférence la densité de courant appliquée aux électrodes peut être de 1500 A/m2.In addition, the production current of the electrode pairs 6 with respect to the active surface, that is to say the current density in amperes per m 2, can be comprised between 100 and 6000 A / m 2, advantageously between 1000 and 2000 A / m2, preferably the current density applied to the electrodes can be 1500 A / m2.
Avantageusement, le dispositif 1 comprend entre 1 et 10 cellules d’électrolyse 4, de préférence entre 1 et 8 cellules d’électrolyse 4, en particulier entre 3 et 5 cellules d’électrolyse 4. Lesdites cellules d’électrolyse 4 sont de forme cylindrique. Le diamètre des cellules d’électrolyse 4 peut être compris entre 3 et 20 cm, de préférence entre 5 et 15 cm. En outre, la longueur desdites cellules d’électrolyse 4 peut varier entre 10 cm et 100 cm, de préférence entre 10 et 60 cm. A l’intérieur de la chambre d’électrolyse, lesdites cellules d’électrolyse peuvent être disposées de manière verticale, oblique ou oblique inversée.Advantageously, the device 1 comprises between 1 and 10 electrolysis cells 4, preferably between 1 and 8 electrolysis cells 4, in particular between 3 and 5 electrolysis cells 4. Said electrolysis cells 4 are of cylindrical shape . The diameter of the electrolysis cells 4 may be between 3 and 20 cm, preferably between 5 and 15 cm. In addition, the length of said electrolysis cells 4 may vary between 10 cm and 100 cm, preferably between 10 and 60 cm. Inside the electrolysis chamber, said electrolysis cells can be arranged vertically, obliquely or obliquely inverted.
Les paires d’électrodes 6 peuvent se situer à différentes hauteurs au sein desdites cellules d’électrolyse 4. Les paires d’électrodes 6 peuvent se situer préférentiellement dans la partie supérieure 17 desdites cellules d’électrolyse ou dans la partie inférieure desdites cellules d’électrolyse. Les paires d’électrodes 6 sont disposées parallèlement les unes aux autres.The pairs of electrodes 6 may be at different heights within said electrolysis cells 4. The electrode pairs 6 may be located preferentially in the upper part 17 of said electrolysis cells or in the lower part of said electrolytic cells. electrolysis. The pairs of electrodes 6 are arranged parallel to each other.
Avantageusement, chacune desdites cellules d’électrolyse peut comprendre entre 1 et 10 paires d’électrodes, de préférence entre 1 et 6 paires d’électrodes.Advantageously, each of said electrolysis cells may comprise between 1 and 10 pairs of electrodes, preferably between 1 and 6 pairs of electrodes.
Selon un mode de réalisation particulier, chacune des cellules d’électrolyse 4 comprend entre un et dix déflecteurs 5, avantageusement entre un et six déflecteurs 5. Les déflecteurs 5 permettent de contrôler le flux et le débit de la solution saline au niveau des électrodes optimisant ainsi la réaction d’électrolyse.According to a particular embodiment, each of the electrolysis cells 4 comprises between one and ten deflectors 5, advantageously between one and six deflectors 5. The deflectors 5 make it possible to control the flow and the flow rate of the saline solution at the level of the optimizing electrodes. thus the electrolysis reaction.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend un dispositif de refroidissement de la solution saline ou de la solution d’hypochlorite de métal alcalin produite dans ladite chambre d’électrolyse.According to a particular embodiment, the device comprises a device for cooling the saline solution or the alkali metal hypochlorite solution produced in said electrolysis chamber.
Selon un mode de réalisation alternatif, le dispositif comprend un moyen de recirculation de la solution d’hypochlorite de métal alcalin au sein de ladite chambre d’électrolyse jusqu’à l’obtention d’une concentration désirée en hypochlorite de métal alcalin.According to an alternative embodiment, the device comprises means for recirculating the alkali metal hypochlorite solution within said electrolysis chamber until a desired concentration of alkali metal hypochlorite is obtained.
Selon un mode de réalisation alternatif, lesdits déflecteurs 5 peuvent être sous la forme d’une plaque 27 comportant une pluralité d’ouvertures 26. Lesdites ouvertures 26 peuvent être de différentes formes, la forme circulaire ou elliptique pouvant être privilégiée. Ladite plaque 27 peut avoir une surface plane, ondulée, concave par rapport aux paires d’électrodes 6 ou convexe par rapport aux paires d’électrodes 6. Lesdits déflecteurs 5 sont disposés parallèlement aux paires d’électrodes 6.According to an alternative embodiment, said baffles 5 may be in the form of a plate 27 having a plurality of openings 26. Said openings 26 may be of different shapes, the circular or elliptical shape may be preferred. Said plate 27 may have a plane, corrugated, concave surface with respect to the pairs of electrodes 6 or convex with respect to the pairs of electrodes 6. Said deflectors 5 are arranged parallel to the pairs of electrodes 6.
Selon un second aspect de la présente invention, un procédé pour la préparation d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux à partir d’une solution saline est fourni. Le procédé comprend les étapes de : a) mise en œuvre d’un dispositif d’électrolyse selon la présente invention, b) mise en œuvre d’une solution saline de métal alcalin, c) approvisionnement de la chambre d’électrolyse du dispositif d’électrolyse par ladite solution saline mise en œuvre à l’étape b), d) électrolyse de ladite solution saline pour produire une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux, e) récupération de la solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux.According to a second aspect of the present invention, a process for preparing a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid from a saline solution is provided. The method comprises the steps of: a) implementing an electrolysis device according to the present invention, b) implementing an alkali metal saline solution, c) supplying the electrolysis chamber of the electrolysis device. electrolysis by said saline solution implemented in step b), d) electrolysis of said saline solution to produce a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid, e) recovery of the solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid.
Avantageusement, le présent procédé permet la production d’une solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux ayant une concentration supérieure à 8 g/l, avantageusement supérieure à 8,5 g/l, de préférence supérieure à 11 g/l, en particulier supérieure à 11,5 g/l. En particulier, le présent procédé permet la production d’une solution d’hypochlorite de sodium ayant une concentration supérieure à 8 g/l, avantageusement supérieure à 8,5 g/l, de préférence supérieure à 11 g/l, en particulier supérieure à 11,5 g/l.Advantageously, the present process allows the production of a solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid having a concentration greater than 8 g / l, advantageously greater than 8.5 g / l, preferably greater than 11 g / l, in particular greater than 11.5 g / l. In particular, the present process allows the production of a solution of sodium hypochlorite having a concentration greater than 8 g / l, preferably greater than 8.5 g / l, preferably greater than 11 g / l, in particular higher at 11.5 g / l.
Avantageusement, le rapport molaire entre la concentration de solution saline mise en œuvre à l’étape b) et la concentration de solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux récupéré à l’étape e) est inférieur à 3, avantageusement inférieur à 2.8, de préférence inférieur à 2,5. En particulier, lorsque la solution saline est une solution de NaCl et la solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux est une solution d’hypochlorite de sodium, le rapport molaire entre la concentration de NaCl à l’étape b) et la concentration de NaOCl à l’étape e) est inférieur à 3, avantageusement inférieur à 2.8, de préférence inférieur à 2,5.Advantageously, the molar ratio between the concentration of saline solution implemented in step b) and the concentration of solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid recovered in step e) is less than 3, advantageously less than 2.8. preferably less than 2.5. In particular, when the saline solution is a solution of NaCl and the solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid is a solution of sodium hypochlorite, the molar ratio between the concentration of NaCl in step b) and the concentration NaOCl in step e) is less than 3, preferably less than 2.8, preferably less than 2.5.
De préférence, la solution saline mise en œuvre à l’étape b) est une solution chargée. Par exemple, la solution saline peut être une solution de chlorure de sodium ayant une concentration comprise entre 20 g/l à 25°C et 30 g/l à 25°C, préférablement 25 g/ l à 25°C. Même si le dispositif d’électrolyse peut contenir une pompe de recirculation de la solution saline dans les cellules d’électrolyse, ceci peut être évité. En effet, la disposition des électrodes et des déflecteurs dans les cellules d’électrolyse permet la circulation de la solution saline au sein de la chambre d’électrolyse par un effet « gas lift » issu de la formation d’hydrogène lors de l’électrolyse de la solution saline.Preferably, the saline solution implemented in step b) is a charged solution. For example, the saline solution may be a solution of sodium chloride having a concentration of between 20 g / l at 25 ° C and 30 g / l at 25 ° C, preferably 25 g / l at 25 ° C. Even though the electrolysis device may contain a recirculating saline pump in the electrolysis cells, this can be avoided. Indeed, the arrangement of the electrodes and deflectors in the electrolysis cells allows the circulation of the saline solution within the electrolysis chamber by a "gas lift" effect resulting from the formation of hydrogen during electrolysis saline solution.
De préférence, la solution saline circule dans la chambre d’électrolyse pendant une durée T jusqu’à l’obtention d’une concentration définie en sel alcalin d’acide hypohalogéneux d’au moins 8 g/l. Par exemple, la durée T est comprise entre 10 minutes et 1 heure. Le présent procédé peut avoir une productivité comprise entre 5 g/h et 1000 g/h, avantageusement entre 10 g/h et 600 g/h.Preferably, the saline solution circulates in the electrolysis chamber for a duration T until a defined concentration of alkaline salt of hypohalogenous acid of at least 8 g / l is obtained. For example, the duration T is between 10 minutes and 1 hour. The present process can have a productivity of between 5 g / h and 1000 g / h, advantageously between 10 g / h and 600 g / h.
Selon un mode de réalisation particulier, la température de la solution saline avant d’être acheminée dans la chambre d’électrolyse ou l’une des cellules d’électrolyse est comprise entre 20°C et 40°C. Alternativement, la température de la solution saline peut être diminuée avant d’être introduite dans la chambre d’électrolyse ou l’une des cellules d’électrolyse.According to a particular embodiment, the temperature of the saline solution before being conveyed into the electrolysis chamber or one of the electrolysis cells is between 20 ° C. and 40 ° C. Alternatively, the temperature of the saline solution can be decreased before being introduced into the electrolysis chamber or one of the electrolysis cells.
Avantageusement, le procédé est réalisé en circuit fermé, c'est-à-dire que la solution saline à électrolyser passe plusieurs fois dans la chambre d’électrolyse ou l’une des cellules d’électrolyse.Advantageously, the process is carried out in a closed circuit, that is to say that the saline solution to be electrolyzed passes several times in the electrolysis chamber or one of the electrolysis cells.
La figure 1 représente un dispositif d’électrolyse selon un mode de réalisation particulier de l’invention. Le dispositif d’électrolyse 1 comprend un réservoir 2 apte à contenir ou contenant une solution saline telle que par exemple une solution saline de NaCl. Le réservoir 2 est connecté à la chambre d’électrolyse 13 par l’intermédiaire d’un conduit 11. Plus particulièrement, le conduit 11 relie le réservoir 2 à la zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse 13. La zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse 13 est apte à contenir une solution saline provenant du réservoir 2 et la solution obtenue après électrolyse. En cours de fonctionnement du dispositif d’électrolyse 1, la zone tampon 3 comprend un mélange entre la solution saline par exemple NaCl et la solution électrolysée comprenant par exemple NaOCl. Le mélange ainsi présent dans la zone tampon va s’enrichir en solution électrolysée au cours du fonctionnement du dispositif d’électrolyse 1. Par exemple, le mélange contenu dans la zone tampon va s’enrichir en NaOCl si la solution saline de départ est une solution aqueuse de NaCl. La zone tampon 3 comporte une partie supérieure 14 et une partie inférieure 15. La partie inférieure 15 de la zone tampon 3 est connectée à une ou plusieurs cellules d’électrolyse 4 (notées 4a, 4b, 4c) par l’intermédiaire d’un conduit 7. Les cellules d’électrolyse 4a, 4b, 4c sont disposés en parallèle. La solution saline ou le mélange contenu dans la zone tampon 3 entre dans la cellule d’électrolyse par la partie inférieure de celle-ci et entre en contact avec les paires d’électrodes 6 (notées 6a, 6b, 6c). Les paires d’électrodes 6a-c sont disposés parallèlement les unes aux autres à l’intérieur de chacune des cellules d’électrolyse 4a-c. Les paires d’électrodes 6a-c sont alimentées par un dispositif électrique (non représenté) par l’intermédiaire de connexion électrique 8. Les cellules d’électrolyse 4a-c comportent également un ou plusieurs déflecteurs 5’, 5’’ disposés perpendiculairement aux paires d’électrodes. La présence des déflecteurs permet de favoriser l’écoulement linéaire du flux de la solution acheminée au travers des cellules d’électrolyse et ainsi de favoriser le rendement d’électrolyse. Comme indiqué sur la fig. 1, le flux de la solution à électrolyser va de la partie inférieure 16 de la cellule d’électrolyse vers la partie supérieure de la cellule d’électrolyse 17. La solution obtenue en sortie de la cellule d’électrolyse au niveau de la partie supérieure de celle-ci est acheminée par l’intermédiaire du conduit 9 vers la zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse. La zone tampon 3 est connectée à une première sortie 10 de la chambre d’électrolyse 13 permettant d’évacuer les gaz générés pendant l’électrolyse. Ladite première sortie permet de relier la chambre d’électrolyser et plus particulièrement la zone tampon à l’extérieur de ladite chambre d’électrolyse ou à l’ambiant. Le gaz généré pendant l’électrolyse est l’hydrogène. Celui-ci peut être récupéré et stocké ou libéré dans l’ambiant. Ladite première sortie 10 est située dans la partie supérieure 14 de la zone tampon 3. La chambre d’électrolyse 13 comporte également une seconde sortie 12 connectant la zone tampon 3 à l’extérieur de la chambre d’électrolyse 13. Ladite seconde sortie 12 est connectée à la partie inférieure 15 de la zone tampon 3. Ladite seconde sortie permet de vider la zone tampon 3 de la chambre d’électrolyse 13 pour récupérer la solution obtenue après électrolyse. Ladite seconde sortie 12 est obturée par une vanne dont l’actionnement pour son ouverture ou sa fermeture en fonction des besoins. La vidange de la zone tampon 3 est effectuée lorsque la concentration de la solution en acide hypohalogéneux et/ou le rapport molaire entre la concentration de solution saline et la concentration de solution d’un sel alcalin d’acide hypohalogéneux atteignent un certain seuil tel que mentionné ci-dessus.FIG. 1 represents an electrolysis device according to a particular embodiment of the invention. The electrolysis device 1 comprises a reservoir 2 capable of containing or containing a saline solution such as, for example, a saline solution of NaCl. The reservoir 2 is connected to the electrolysis chamber 13 via a conduit 11. More particularly, the conduit 11 connects the reservoir 2 to the buffer zone 3 of the electrolysis chamber 13. The buffer zone 3 of the electrolysis chamber 13 is able to contain a saline solution from the tank 2 and the solution obtained after electrolysis. During operation of the electrolysis device 1, the buffer zone 3 comprises a mixture between the saline solution, for example NaCl, and the electrolyzed solution comprising, for example, NaOCl. The mixture thus present in the buffer zone will be enriched in electrolyzed solution during the operation of the electrolysis device 1. For example, the mixture contained in the buffer zone will be enriched in NaOCl if the starting saline solution is a aqueous solution of NaCl. The buffer zone 3 comprises an upper portion 14 and a lower portion 15. The lower portion 15 of the buffer zone 3 is connected to one or more electrolysis cells 4 (denoted 4a, 4b, 4c) via a 7. The electrolysis cells 4a, 4b, 4c are arranged in parallel. The saline solution or the mixture contained in the buffer zone 3 enters the electrolysis cell through the lower part thereof and comes into contact with the electrode pairs 6 (denoted 6a, 6b, 6c). The pairs of electrodes 6a-c are arranged parallel to each other within each of the electrolysis cells 4a-c. The pairs of electrodes 6a-c are powered by an electrical device (not shown) via the electrical connection 8. The electrolysis cells 4a-c also comprise one or more deflectors 5 ', 5' 'arranged perpendicular to the pairs of electrodes. The presence of the deflectors makes it possible to promote the linear flow of the flow of the solution conveyed through the electrolysis cells and thus to promote the electrolysis efficiency. As shown in fig. 1, the flow of the solution to be electrolyzed goes from the lower part 16 of the electrolysis cell to the upper part of the electrolysis cell 17. The solution obtained at the outlet of the electrolysis cell at the level of the upper part of this is conveyed via the conduit 9 to the buffer zone 3 of the electrolysis chamber. The buffer zone 3 is connected to a first outlet 10 of the electrolysis chamber 13 for evacuating the gases generated during the electrolysis. Said first output makes it possible to connect the electrolysis chamber and more particularly the buffer zone outside of said electrolysis chamber or to the ambient. The gas generated during the electrolysis is hydrogen. This can be recovered and stored or released in the environment. Said first outlet 10 is situated in the upper part 14 of the buffer zone 3. The electrolysis chamber 13 also comprises a second outlet 12 connecting the buffer zone 3 to the outside of the electrolysis chamber 13. Said second outlet 12 is connected to the lower part 15 of the buffer zone 3. Said second output makes it possible to empty the buffer zone 3 of the electrolysis chamber 13 to recover the solution obtained after electrolysis. Said second outlet 12 is closed by a valve whose actuation for opening or closing as required. The emptying of the buffer zone 3 is carried out when the concentration of the hypohalogenous acid solution and / or the molar ratio between the concentration of saline solution and the concentration of solution of an alkaline salt of hypohalogenous acid reaches a certain threshold such that mentioned above.
Les figures 2a et 2b représentent une vue schématique des déflecteurs selon un autre mode de réalisation particulier de l’invention. Le dispositif d’électrolyse incluant ce mode de réalisation est semblable à celui décrit dans la figure 1 ci-dessus à l’exception des déflecteurs 5 contenus dans les cellules d’électrolyse 4. La figure 2a représente une vue en coupe transversale d’une partie d’une cellule d’électrolyse 4. La cellule d’électrolyse 4 comprend trois paires d’électrodes 6a, 6b, 6c et deux déflecteurs 5’ et 5’’. Chacun des déflecteurs comprend une base rigide 20 et des dents 21 faisant saillies par rapport à la base rigide 20. Les dents 21 sont disposées en quinconce par rapport aux paires d’électrodes 6a, 6b, 6c. L’extrémité distale 24 des dents 21 se situe par exemple entre deux paires d’électrodes 6a, 6b ou 6b, 6c. L’extrémité proximale des dents 21 est en contact avec la base rigide 20. Un ou plusieurs déflecteurs 5’, 5’’ peuvent être disposés le long des paires d’électrodes. Lesdits déflecteurs 5’, 5’’ peuvent être de différentes tailles. Lesdits déflecteurs 5’, 5’’ peuvent s’étendre sur tout ou partie de la longueur des paires d’électrodes. Lesdits déflecteurs 5’, 5’’ peuvent être connectés à la paroi de la cellule d’électrolyse ou être attachés ou maintenus aux paires d’électrodes 6. La figure 2b représente un déflecteur en forme de peigne comprenant une base rigide 20 des dents 21. Les dents 21 peuvent s’étendre sur tout ou partie de la longueur de la base rigide. L’épaisseur d2 des dents 21 est généralement inférieure à la distance d1 entre deux paires d’électrodes, par exemple 6a, 6b, afin que les dents 21 puissent être disposées entre deux paires d’électrodes 6.Figures 2a and 2b show a schematic view of the deflectors according to another particular embodiment of the invention. The electrolysis device including this embodiment is similar to that described in FIG. 1 above with the exception of the deflectors 5 contained in the electrolysis cells 4. FIG. 2a shows a cross-sectional view of a part of an electrolysis cell 4. The electrolysis cell 4 comprises three pairs of electrodes 6a, 6b, 6c and two baffles 5 'and 5' '. Each of the deflectors comprises a rigid base 20 and teeth 21 projecting from the rigid base 20. The teeth 21 are arranged in staggered relation to the electrode pairs 6a, 6b, 6c. The distal end 24 of the teeth 21 is for example between two pairs of electrodes 6a, 6b or 6b, 6c. The proximal end of the teeth 21 is in contact with the rigid base 20. One or more deflectors 5 ', 5' 'may be arranged along the pairs of electrodes. Said deflectors 5 ', 5' 'can be of different sizes. Said deflectors 5 ', 5 "may extend over all or part of the length of the pairs of electrodes. Said deflectors 5 ', 5' 'may be connected to the wall of the electrolysis cell or may be attached or held to the pairs of electrodes 6. FIG. 2b shows a comb-shaped deflector comprising a rigid base 20 of the teeth 21 The teeth 21 may extend over all or part of the length of the rigid base. The thickness d2 of the teeth 21 is generally less than the distance d1 between two pairs of electrodes, for example 6a, 6b, so that the teeth 21 can be arranged between two pairs of electrodes 6.
La figure 2c représente une vue schématique d’une portion d’une cellule d’électrolyse 4. La cellule d’électrolyse comprend trois paires d’électrodes 6a, 6b, 6c. Une pluralité de déflecteurs 5 sont disposés le long de la paroi latérale 25 de la chambre d’électrolyse 4. Chacun des déflecteurs 5 comprend une base rigide 20 et un élément 21 faisant saillie en direction des paires d’électrodes 6a-6c. Les déflecteurs 5 peuvent être disposés sur tout ou partie de la paroi latérale 25 de la chambre d’électrolyse 4. Les éléments 21 faisant saillie en direction des paires d’électrodes 6a-6c peuvent de différentes formes, par exemple obliques, oblongues, courbes, ondulés ou droits de sorte à former un plan perpendiculaire aux paires d’électrodes. L’extrémité distale 24 des dents 21 peut être située à une distance d d’au moins une paire d’électrodes 6.FIG. 2c represents a schematic view of a portion of an electrolysis cell 4. The electrolysis cell comprises three pairs of electrodes 6a, 6b, 6c. A plurality of deflectors 5 are disposed along the side wall 25 of the electrolysis chamber 4. Each of the baffles 5 comprises a rigid base 20 and an element 21 projecting towards the electrode pairs 6a-6c. The deflectors 5 may be arranged on all or part of the side wall 25 of the electrolysis chamber 4. The elements 21 projecting towards the electrode pairs 6a-6c may be of different shapes, for example oblique, oblong, curved , corrugated or straight so as to form a plane perpendicular to the pairs of electrodes. The distal end 24 of the teeth 21 may be located at a distance d from at least one pair of electrodes 6.
Dans la figure 2c, les éléments 21 faisant saillie en direction des paires d’électrodes 6a-6c sont courbés de sorte à maintenir un écoulement laminaire le long des paires d’électrodes. La distance entre deux déflecteurs peut être adaptée pour optimiser l’effet « gas lift » et l’écoulement laminaire au sein de la cellule d’électrolyse.In Fig. 2c, the elements 21 protruding toward the electrode pairs 6a-6c are bent to maintain laminar flow along the electrode pairs. The distance between two deflectors can be adapted to optimize the "gas lift" effect and the laminar flow within the electrolysis cell.
Les figures 3a et 3b représentent un mode de réalisation alternatif de la présente invention. La figure 3a représente une vue en coupe transversale d’une partie d’une cellule d’électrolyse 4. La cellule d’électrolyse 4 comprend trois paires d’électrodes 6a, 6b, 6c et deux déflecteurs 5, 5’. Dans ce mode de réalisation alternatif, les déflecteurs 5, 5’ se présentent sous la forme d’une plaque 27 composée d’une pluralité de trous 26. Les déflecteurs 5 sont disposés parallèlement au plan formé par la surface des paires d’électrodes 6a-6c. Les déflecteurs 5 peuvent être reliés à la paroi latérale 25 de la cellule d’électrolyse 4.Figures 3a and 3b show an alternative embodiment of the present invention. FIG. 3a shows a cross-sectional view of a portion of an electrolysis cell 4. The electrolysis cell 4 comprises three pairs of electrodes 6a, 6b, 6c and two baffles 5, 5 '. In this alternative embodiment, the deflectors 5, 5 'are in the form of a plate 27 composed of a plurality of holes 26. The deflectors 5 are arranged parallel to the plane formed by the surface of the pairs of electrodes 6a. -6C. The deflectors 5 can be connected to the side wall 25 of the electrolysis cell 4.
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| BE2015/5466A BE1023328B1 (en) | 2015-07-17 | 2015-07-17 | Device and method for producing an alkaline salt of hypohalogenous acid |
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| BE1023328A1 BE1023328A1 (en) | 2017-02-07 |
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Citations (3)
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-
2015
- 2015-07-17 BE BE2015/5466A patent/BE1023328B1/en not_active IP Right Cessation
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| BE1023328A1 (en) | 2017-02-07 |
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