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PROCEDE DE PREPARATION DU DIOXYDE DE CHLORE DESTINE EN PARTICULIER A LA
STERILISATION DE L'EAU.
La présente invention se rapporte à la préparation du dioxyde de chlore.. On connaît déjà différents procédés de préparation du dioxyde de chlorure. Habituellement,on dégage le dioxyde de chlore à partir de chlorites, en particulier du chlorite de soude, en ajoutant des acides.. La réaction a lieu, conformément à l'équation suivante :
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5 lVaC202 + 2 SO 4 = 2 Na2S0 4 + 2 H20 + 4 C102 + NaCl.
Un tel dioxyde de chlore contient néanmoins encore de faibles quantités d' acide et de chlore. Il en est de même dans la préparation du dioxyde de chlore par introduction de chlore dans des solutions de chlorites, par exemple de chlorites alcalins ou alcalino-terreux. Il est cependant particuliè- rement importante dans l'utilisation du dioxyde de chlore pour la stérilisation, que ce produit ne contienne pas de chlore libre, parce que l'action du chlore libre sur l'eau donne facilement à celle-ci un goût désagréable de chlore.
Cela est particulièrement vrai lorsqu'on traite de l'eau de surface par exemple l'eau provenant d'étangs ou de fleuves, qui contient des substances putréfiables qui donnent sous l'action du chlore d'autres produits qui possèdent un goût de chlore, renforcé par un goût de pourriture fort désa- gréable. On ne peut éliminer ou, respectivement, détruire ces substances, qu'en utilisant des doses très fortes de dioxyde de chlore (voir à ce sujet un travail publié par K G. Silvey, J. C. Russell, D.R. Redden et W.C. McCormick dans le périodique "Journal of Americ.
Water Works Assoc.", 42, 1018 (1950))
Conformément à la présente invention, on fait réagir des chlorites ou de l'acide chloreux libre avec de l'ozone. Cette nouvelle réaction se fait d'après l'équation :
2 NaC102 + H2O + 03 = 2 0102 + 2 NaOH + O2.
Ce C102 ne contient pas de chlore.
On peut exécuter la réaction conforme à l'invention en ajoutant de
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l'eau contenant de l'ozone, ou en introduisant des gaz chargés d'ozone dans des dissolutions,des suspensions ou des mélanges pâteux de chlorites ou d'acide chloreux avec des matières solides inertes. Le dioxyde de chlore qui se forme de cette manière ne contient aucun gaz étranger gênant, tel que le chlore, de l'acide gazeux ou des anhydrides d'acide.
Le dioxyde de chlore gazeux qui se forme peut contenir seulement un certain excès d'ozone non consommé. Cet excès d'ozone ne gêne aucunement l'uti- lisation du gaz pour la désinfection et surtout pour l'épuration de l'eau il vient au contraire renforcer dans beaucoup de cas l'action bactéricide du dioxyde de chlore.
Pour préparer le dioxyde de chlore, on peut procéder conformément à l'invention de la manière suivante :
On transforme par l'action de décharges électriques sur des gaz . contenant de l'oxygène, en particulier sur un courant d'air atmosphéri- que, l'oxygène qu'il contient, dans une proportion plus ou moins grande en ozone. Si l'on introduit ensuite un tel courant gazeux contenant de l'ozone dans une solution contenant par exemple 80 parties en poids de chlorite de soude sec dans 200 parties en poids d'eau, il se forme du dioxyde de chlore qui est entraîné par le courant gazeux sortant.
On maintient pendant cette transformation la température de préférence entre 15 et 25 C environ..On peut exécuter la réaction en faisant ruisseler la solution de chlorite dans de l'eau à travers une tour de réaction qui est remplie de plateaux, d'anneaux dits de Raschig, ou d'un autre garnissage connu, tour dans laquelle on introduit par le bas le courant gazeux contenant l'ozone. On donne à la tour de réaction avantageusement une hauteur dix fois plus grande que son diamètre.
Selon une variante de la présente invention, on peut aussi préparer une solution, encore plus concentrée, ou une pâte avec du chlorite de soude sec et de l'eau et delayer dans celle-ci une matière solide inerte, comme par exemple l'amiante ou le kieselguhr, et disposer le mélange ainsi obtenu à l'état plus ou moins sec sur des clayonnages constitués par exemple par plusieurs couches de plateaux de grès perforés, placés à l'intérieur de la tour de réaction. Cette manière d'opérer est particulièrement avantageuse quand la pression du gaz contenant l'ozone est faible et que le gaz chargé de dioxyde de chlore se dégage lui-même sous une faible pression.
On va décrire maintenant, à titre non limitatif, un dispositif conforme à la présente invention, dispositif particulièrement utile quand on désire utiliser le gaz chargé de dioxyde de chlore obtenu, pour l'épuration de l'eau. Dans ce cas, on stérilise en continu l'eau avec un mélange d'ozone et de dioxyde de chlore. La tour de réaction que l'on utilise a par exemple un diamètre de 1 mètre et une hauteur de 6 mètres, et comporte à son extrémité supérieure une admission de forme annulaire ou un autre dispositif de répartition pour l'eau à épurer, comme par exemple des plaques brise-jet.
On dispose à proximité du fond de la tour une plaque poreuse comportant un ajutage tubulaire, plaque qui divise très finement le gaz introduit, par exemple l'air mélangé d'ozone, de sorte que les petites bulles de gaz entrent en contact intime avec l'eau sortant du conduit annulaire et ruisselant sur les chicanes qui garnissent la tour.
On sait que lors de l'introduction d'air chargé d'ozone sans de l'eau, celle-ci n'absorbe qu'une partie de l'ozone, le restant se dégageant sans être utilisé. La quantité d'ozone absorbée par l'eau dépend de différents facteurs, en particulier de la température et de la vitesse d'écoulement de l'eau ainsi que du rapport entre la quantité de gaz présent, la quantité d'eau présente, et aussi la hauteur de la tour.
Lorsque par exemple 78% de l'ozone contenu dans le mélange airozone se dissolvent dans l'eau, l'air sortant contient encore 22% d'ozone.
Si l'on voulait désinfecter l'eau uniquement avec de l'ozone, cette dernière
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quantité d'ozone se dégagerait sans être utilisée. Conformément à l'inven- tion, on se sert au contraire de cette quantité d'ozone pour la stérilisa- tion de l'eau, en ajoutant à l'eau brute, par exemple au moyen d'une pompe de dosage, une quantité correspondante d'une solution de chlorite de soude, dont la concentration et la quantité correspondent à la quantité d'ozone qui n'est pas absorbée par l'eau. Lorsque, par exemple, l'air sortant con- tient,, pour un intervalle de temps donné, 48 gr. d'ozone, on ajoutera à l'eau dans le même laps de temps une solution relativement' concentrée de 180 gr. de chlorite de soude dans de l'eau par portions régulières durant ce laps de temps considéré.
Ce mode opératoire comporte, dans la partie inférieure de la tour de réaction, l'action habituelle de l'ozone sur l'eau, en particulier la destruction par l'ozone de la plus grande partie des substances organi- ques et des nitrites qu'elle contient éventuellement et, simultanément, 1' élimination du fer et du manganèse contenus dans l'eau sous forme d'oxydes.
Dans la partie supérieure de la tour de réaction, l'action de l'ozone gazeux sur l'eau contenant le chlorite de soude entraîne la stérilisation et la désinfection complètes de l'eau.
Si la qualité de l'eau amenée dans le dispositif devient plus mauvaise, par exemple en raison d'une modification de la composition de 1' eau impure, une quantité plus importante d'ozone sera consommée déjà dans la partie inférieure de la tour. La zone d'action entre l'eau contenant le chlorite de soude et l'ozone se déplace alors à l'intérieur de la tour vers le bas. L'eau contenant le chlorite de soude rencontre alors une quantité suffisante d'ozone pour réaliser dans tous les cas la transforma- tion complète du chlorite de soude en dioxyde de chlore dans la tour de réaction. Comme le dioxyde de chlore présente un pouvoir oxydant supérieur à celui de l'ozone,la sécurité de fonctionnement de l'installation garantissant une eau absolument stérilisée est encore améliorée.
Habituellement, on règle la quantité d'eau sortant de la tour de réaction au moyen d'une soupape d'étranglement qui laisse sortir une quantité d'au juste égale à la quantité introduite à la partie supérieure de la tour. Pour éviter avec certitude que la tour se vide, par exemple lorsque la pompe d'alimentation vient à s'arrêter par suite d'une interruption du courant électrique, il est recommandé de faire remonter le conduit de sortie de l'eau épurée à l'extérieur de la tour jusqu'au niveau d'eau de cette tour de réaction. De cette manière, la tour reste toujours remplie et aucune eau non traitée ne peut pénétrer dans la conduite d'eau epuree.
Selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention, on peut aussi régler invariablement entre eux une fois pour toutes l'ozoniseur, la pompe d'alimentation en eau impure et la pompe de dosage de la solution de chlorite de soude, et les brancher tous les trois sur le même circuit électrique, de sorte qu'une addition renforcée de ehlorite de soude est accompagnée d'une addition renforcée de gaz contenant de l'ozone, à l'eau impure à traitera D'autre part, si l'alimentation en ozone est interrom- pue, par exemple par suite d'une panne de courant électrique, l'addition du chlorite de soude par l'effet de la pompe de dosage se trouve automatiquement arrêtée en même temps.
Si l'on désire effectuer la stérilisation de l'eau avec le dioxyde de chlore seul, on peut opérer la production de celui-ci dans un courant dérivé séparé de l'eau à épurer et introduire ce courant partiel contenant le dioxyde de chlore dans la quantité principale d'eau.
Lorsqu'il s'agit dépurer de l'eau de surface et que l'on ne dispose que d'une petite source d'eau souterraine ou d'un puits, qui ne sont aucunement suffisants pour fournir la totalité de l'eau demandée, on produi- ra de préférence le courant partiel contenant le dioxyde de chlore en utili-
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sant cette eau souterraine.
Cela est surtout avantageux parce que l'eau souterraine ou l'eau de puits est, principalement en été, d'une température sensiblement inférieure à la température de l'eau de surface et parce que la réaction du chlorite avec l'ozone se fait d'une manière particulièrement avantageuse à basse température. Lorsqu'on produit le dioxyde de chlore dans un courant partiel séparé, on peut diminuer les dimensions de la tour de réaction indiquées dans l'exemple précité jusqu'au 1/3 ou même davantage. La disposition comportant la production du dioxyde de chlore dans un courant partiel séparé est particulièrement recommandée dans les périodes de consommation élevée d'eau, ou quand la qualité de l'eau impure devient plus-mauvaise., ou encore lorsque la température de l'eau impure est trop élevée.
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REVENDICATIONS ET HESTME.
1. Procédé de préparation du dioxyde de chlore destiné en particulier à la stérilisation de l'eau, caractérisé en ce qu'on traite un chlorite ou de l'acide chloreux libre sous forme de solution de suspension ou de pâte contenant des matières solides inertes, par des.gaz contenant de l'ozone ou par des solutions aqueuses d'ozone.
2. Procédé selon 1 , caractérisé en ce qu'on effectue la réaction précitée à des températures comprises entre 15 et 25 C.
3. Procédé selon 1 ou 2 , caractérisé en ce qu'on étale le ehlorite, de préférence sous forme de pâte, sur des clayonnages disposés dans une tour de réaction, tour dans laquelle on introduit par le haut l'eau à épurer et par le bas le gaz contenant de l'ozone.
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