"Procédé et dispositif de traitement de l'eau".
"Procédé et dispositif de traitement de l'eau".
La présente invention a pour objet un procédé de traitement de l'eau, permettant en particulier son alcalinisation et la transformation des carbonates adhérents qu'elle contient en formes non adhérentes.
On connaît déjà des dispositifs de traitement électrique de l'eau selon lesquels l'eau circule dans une colonne entre des électrodes métalliques en subissant la décharge d'un condensateur. Dans ces procédés, où l'on utilise l'effet de choc électrique pour dissocier les ions des éléments constitutifs de l'eau, les décharges à fournir sont d'autant plus élevées que la pression de service est grande et que la résistivité dE! l'eau est faible. La cathode se polarise rapidement et, après un temps de fonctionnement relativement court, se trouve isolée par les importants dépôts de tartre qui l'entourent, ce qui contribue à faire estomper l'effet de choc. Il est alors nécessaire de procéder fréquemment à un nettoyage de la cathode et à des purges de fond de l'appareil ainsi que des gaz produits.
La présente invention permet de pallier à ces inconvénients, et propose un procédé pouvant convenir à toutes les espèces d'eau, extrêmement facile à réaliser, qui ne nécessite aucune manipula-tion spéciale pour sa mise en oeuvre.
A cet effet, on soumet, suivant l'invention, l'eau à un flux électrostatique permanent par circulation dans une chambre de traitement comprenant une anode centrale et une cathode périphérique constituant l'enveloppe de ladite chambre,
ce flux étant créé par envoi d'un courant électrique entre l'anode et la cathode précitées.
Suivant l'invention, l'amplitude des ondes électrostatiques émises entre l'anode et la cathode est réglée de manière à ce que les éléments de minéralisation de l'eau soient amenés à un potentiel sensiblement égal à celui des ions hydrogène et hydroxyle.
Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'on obtient un tel potentiel en réglant la tension moyenne entre l'anode et la cathode à une valeur comprise entre -2,3 et -3,2 volts.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susdit.
Suivant l'invention, ce dispositif comprend une chambre de traitement dans laquelle circule l'eau à traiter, comprenant une anode centrale.et une cathode périphérique constituant l'enveloppe
de ladite chambre, une alimentation en courant électrique reliée à l'anode et la cathode, ainsi qu'un conduit d'entrée et de sortie d'eau de la chambre de traitement.
Suivant une forme de réalisation de l'invention, ce dispositif comprend une résistance variable reliée à l'alimentation électrique précitée, permettant de régler la tension moyenne entre l'anode et la cathode à une valeur comprise entre -2,3 et
-3,2 volts, cette anode étant constituée d'un batonnet métallique ou carboné isolé aux deux extrémités, la cathode,quant à elle , étant constituée d'une enveloppe métallique cylindrique, pourvue éventuellement d'un recouvrement de graphite.
Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse de l'invention, le conduit d'entrée et le conduit de sortie d'eau de la chambre
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sont fixés le long de la périphérie de ladite chambre de part et d'autre du plan médian parallèle aux deux bases de la chambre cylindrique, ces conduits d'entrée et de sortie étant de préférence situés respectivement à proximité de la base inférieure et de la base supérieure de la chambre cylindr ique .
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, le conduit d'entrée d'eau de la chambre de traitement cylindrique est fixé à la base inférieure de ladite chambre et le conduit
de sortie d'eau est fixé le long de sa périphérie
à proximité de sa base supérieure.
Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention, le dispositif précité comprend un diffuseur enveloppant l'anode, ce diffuseur étant constitué par un tube perforé coaxial à l'anode, s'étendant sur une partie
de celle-ci.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description des dessins annexés qui illustrent le procédé susdit et qui représentent, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation particulière du dispositif suivant l'invention.
La figure 1 est une vue schématique, en élévation avec brisures partielles d'un dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue, analogue à la figure 1, d'une variante du dispositif montré à cette figure 1.
Dans les différentes figures, les mêmes ndations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
Le procédé de traitement de l'eau suivant l'invention, et illustré aux dessins annexes, consiste donc à soumettre l'eau à un flux électrostatique permanent en faisant circuler celle-ci dans une chambre de traitement 1 comprenant une anode centrale 2 et une cathode périphérique 3 constituant l'enveloppe de cette chambre 1. Ce flux électrostatique est créé par envoi d'un courant électrique au départ d'une alimentation entre l'anode 2 et la cathode 3, l'amplitude des ondes électrostatiques émise entre l'anode et la cathode étant réglée de manière à ce que les éléments de minéralisation de l'eau soient amenés à un potentiel sensiblement égal à celui des ions hydrogène et hydroxyle de l'eau, un tel potentiel étant obtenu en réglant la tension moyenne entre l'anode et La cathode à une valeur comprise entre
-2, 3 et -3,2 volts.
En fait, on amène les métaux constituant les éléments minéralisant de l'eau à un potentiel zéro, c'est-à-dire celui de l'hydrogène. Dans la série électrochimique des éléments, les métaux alcalins et alcalino-terreux ayant un potentiel électro-positif ou tension de polarisation compris
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d'établir une tension moyenne résultante, par exemple au moyen d'une résistance réglable montée en série sur l'anode 2, de l'ordre de -2,30 à -3,2 volts pour obtenir la tension de l'électrode normale à hydrogène.
En fait, les phénomènes ioniques qui se produisent lorsque l'on soumet l'eau à traiter au brassage électrostatique de l'invention sont complexes et donnent naissance à des réactions en chaîne, dont la principale réside dans la transfor-
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actives alcalines, par la création d'un milieu favorable à cette évolution.
Si l'on prend le cas du carbonate de cal-
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champ électrostatique se porte sur la cathode et
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grâce à l'excitation produite par les ondes électromagnétiques captées par le calcium et l'hydrogène.
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la cathode périphérique se trouve isolée de l'eau. Le champ électrostatique s'établit alors entre l'anode cen trale et la cathode périphérique alcalino-terreuse, en majorité calcaire.
Par rapport à l'électr ode normale à hydrogène, le potentiel du calcium est à -2,87 volts, et celui du magnésium à -2,34 volts (échelle de Nernst) . Le potentiel du champ électrostatique, c'est-à-dire de l'ambiance dans laquelle évolue le calcaire de l'eau, doit permettre au calcium d'acquérir une excitation correspondant
à un potentiel très voisin de celui de l'hydrogène et de l'eau. La différence de potentiel requise est créée par le passage d'un très faible courant électrique au travers de la gangue alcalinoterreuse.
Suivant l'invention, les ondes électrostatiques émises par la cathode alcalino-terreuse
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du calcaire de l'eau. A cet égard, les nouvelles molécules de CaC03 prennent progressivement une excitation correspondant à une charge négative suffisante pour qu'elles soient repoussées de la cathode vers l'anode. Les molécules déchargées positives retournent à la cathode. Il y a électrophorèse. Deux molécules, une positive, l'autre négative, se rencontrent et s'accouplent. De cette union, naissent une molécule de carbonate
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prend le potentiel maintenu en permanence dans la chambre de traitement et devient alcalin par permutation avec un atome d'hydrogène de l'eau. Le poten tiel d'acidité de l'eau diminue par conséquent.
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le cation Ca (de masse 40) qui réagit aux ondes électrostatiques et calorifiques et qui communique son excitation au radical C03 (de masse 60). Il y a
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n'atteint pas un niveau d'excitation au diapason de l'émission calorifique et entartre les parois chaudes
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de 80;C04 : masse de 76), a une excitation plus rapide et séjourne à peine sur la paroi chaude des conduites d'eau. Dans les installations entartrées,
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qui se désagrège progressivement.
Le dispositif de l'invention représenté sur la figure 1, comprend une chambre de traitement 1 dans laquelle circule l'eau à traiter, cette chambre étant formée en fait d'une anode centrale 2 et d'une cathode périphérique 3 constituant l'enveloppe de ladite chambre. Cette anode 2 est constituée d'un bâtonnet métallique tel que, par exemple, en acier inoxydable ou carboné, ses deux extrémités étant isolées au moyen de manchons d'isolation 5 et 6 pour empêcher tout court-circuitage avec l'eau de la chambre de traitement. La cathode 3 est quant à elle constituée d'une enveloppe cylindrique métallique, pourvue éventuellement d'un recouvrement de graphite. Comme on peut le voir, cette cathode 3 constitue en fait l'enveloppe de la chambre de traitement 1. Les conduits d'entrée et de sortie d'eau 7 et 8 de
la chambre cylindrique 1 dans laquelle circule l'eau sont fixés le long de la périphérie de celle-ci.
Ces conduits d'entrée et de sortie d'eau 7 et 8 peuvent être situés respectivement à proximité de la base inférieure et de la base supérieure de la chambre cylindrique 1, comme montré sur la figure 1, ou bien le conduit d'entrée d'eau 7 peut être fixé à la base inférieure de la chambre de traitement cylindrique 1 et le conduit de sortie d'eau 8 peut être fixé le long de la périphérie de la chambre 1 à proximité de sa base supérieure, comme montré sur la figure 2 des dessins annexés. Ces conduits d'entrée et de sortie d'eau 7 et 8 comportent un recouvrement isolant 9 et 10 à leur extrémité pour empêcher tout court-cir cuitage avec les canalisations d'eau.
Un diffuseur 11 enveloppant l'anode 2, constitué par un tube perfore coaxial à celle-ci, est fixé par son extrémité inférieure au fond de la cathode.Ce diffuseur, outre le fait qu'il permet une meilleure circulation de l'eau dans la chambre de traitement,et qu'il isole la partie inférieure de l'anode, présente également l'avantage de maintenir 1 'anode verticale à l'intérieur de la cathode ou enveloppe cylindrique, constituant en fait le point de fixation inférieur de l'anode (figure 2) .L'anode centrale 2 et la cathode périphérique 3 sont reliées à un circuit électrique schématisé brièvement en 12 et comprenant une alimentation en courant électrique 13, tel qu'un générateur d'impulsions électriques continues, un voltmètre 14 et une résistance 15, incorporée sur le circuit de l'anode, le tout étant incorporé dans un coffret de commande automatique 16,
pourvu éventuellement d'un préréglage interne ou externe.
En fonctionnement, l'eau qui arrive par le conduit 7 dans la chambre de traitement 1 est ionisée,le temps de séjour total d'une quantité d'eau donnée dans l'appareil étant au minimum de
90 secondes, et de préférence compris entre 3 et
4 minutes. Ainsi qu'on l'a déjà précisé précédemment, les phénomènes ioniques qui se produisent lors du brassage électrostatique. , complété par le débit de l'eau à traiter, sont complexes et donnent lieu à des réactions en chaîne. En fait, les ondes électrostatiques émises sont captées par les éléments minéralisés de l'eau, ce qui provoque une série de réactions concomittantes d'électrolyse, d'électrophorèse, et d'excitations atomiques . L'alimentation à tension stabilisée
(au moyen de la résistance réglable 15 ou de plusieurs résistances réglables montées en série sur l'anode) sert à établir un système d'ondes stationnaires amorties couvrant une gamme d'amplitudes correspondant notamment aux potentiels du calcium et du magnésium.
Le réglage de cette résistance permet d'amener les éléments incrustants de l'eau, tels que les carbonates de calcium et de potassium, à un potentiel proche de l'hydrogène, et de les transformer, ainsi que cela a été expliqué précédemment, en carbonates doubles, qui sont en fait des composés non incrustants fortement alcalins, qui n'adhèrent pas aux conduites d'eau. Il suffit, à cet effet, d'établir une tension moyenne résultante, par le jeu de la résistance
15, de l'ordre de -2,30 à -3,2 volts pour obtenir la tension de l'électrode normale à hydrogène.
On pourrait prévoir, à cet effet, un dispositif d'alimentation à tension stabilisée automatique,
la stabilisation étant assurée, dans ce cas,
par un circuit intégré du type 723 bien connu
(non représenté) . Les gaz insolubles libérés dans la chambre de traitement par les réactions ioniques en chaîne, par exemple l'hydrogène, sont évacués . par un purgeur automatique 4 .
En complément au coffret de traitement 16, on pourrait prévoir des moyens reprenant l'information de la tension existante dans la chambre de traitement 1, ces moyens étant, par exemple, complétés par deux signalisations lumineuses d'alarme (basse/haute) pouvant être ellemêmes transmises à un regroupage éloigné d'informations.
Le dispositif de l'invention ne demande qu'un entretien extrêmement simple qui consiste en une surveillance de réglage hebdomadaire après formation de la couche de tartre oude carbonate double actif. D'autre part, ce dispositif s'avère extrêmement économique,sa consommation d'électricité étant dérisoire, de l'ordre de
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Le procédé et le dispositif de l'invention peuvent être utilisés aussi bien pour le traitement des eaux domestiques que pour celui des eaux destinées aux utilisations industrielles, telles qu'installations de teinture de matières textiles, blanchisseries, papeteries, échangeurs de température, appareillages de climatisation, etc. L'appareil de l'invention peut être aussi bien monté en amont qu'en avaldas .dispositifs d'utilisation d'eau, tels que des conduites d'alimentation de réseaux publics ou des stations d'épuration d'eaux usées .
Il doit être entendu que la présente invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre du présent brevet.
REVENDICATIONS.-
1. Procédé de traitement de l'eau , permettant en particulier son alcalinisation et et la transformation des carbonates adhérents qu'elle contient en formes non adhérentes, caractérisé en ce que l'on soumet l'eau à un flux électrostatique permanent par circulation dans une chambre de traitement comprenant une anode centrale et une cathode périphérique constituant l'enveloppe de ladite chambre, ce flux étant créé par envoi d'un courant électrique entre l'anode et la cathode précitées.
"Method and device for water treatment".
"Method and device for water treatment".
The subject of the present invention is a process for treating water, allowing in particular its alkalization and the transformation of the adherent carbonates which it contains into non-adherent forms.
Electric water treatment devices are already known according to which the water circulates in a column between metal electrodes undergoing the discharge of a capacitor. In these methods, where the electric shock effect is used to dissociate the ions from the constituent elements of the water, the discharges to be provided are higher the higher the operating pressure and the resistivity dE! the water is weak. The cathode quickly polarizes and, after a relatively short operating time, is isolated by the large deposits of tartar which surround it, which contributes to fading the shock effect. It is then necessary to frequently clean the cathode and purge the bottom of the device as well as the gases produced.
The present invention overcomes these drawbacks, and provides a process that can be suitable for all species of water, extremely easy to perform, which requires no special manipulation-tion for its implementation.
To this end, water is subjected, according to the invention, to a permanent electrostatic flow by circulation in a treatment chamber comprising a central anode and a peripheral cathode constituting the envelope of said chamber,
this flux being created by sending an electric current between the above anode and the cathode.
According to the invention, the amplitude of the electrostatic waves emitted between the anode and the cathode is adjusted so that the elements of mineralization of the water are brought to a potential substantially equal to that of the hydrogen and hydroxyl ions.
According to an advantageous embodiment of the invention, such a potential is obtained by adjusting the average voltage between the anode and the cathode to a value between -2.3 and -3.2 volts.
The invention also relates to a device for implementing the above method.
According to the invention, this device comprises a treatment chamber in which the water to be treated circulates, comprising a central anode. And a peripheral cathode constituting the envelope
from said chamber, an electrical current supply connected to the anode and the cathode, as well as a water inlet and outlet conduit from the treatment chamber.
According to one embodiment of the invention, this device comprises a variable resistor connected to the aforementioned power supply, making it possible to adjust the average voltage between the anode and the cathode to a value between -2.3 and
-3.2 volts, this anode consisting of a metal or carbon rod isolated at both ends, the cathode, meanwhile, consisting of a cylindrical metal envelope, optionally provided with a graphite covering.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the inlet pipe and the water outlet pipe from the chamber
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are fixed along the periphery of said chamber on either side of the median plane parallel to the two bases of the cylindrical chamber, these inlet and outlet conduits being preferably located respectively near the lower base and the upper base of the cylindrical chamber.
According to another embodiment of the invention, the water inlet conduit of the cylindrical treatment chamber is fixed to the lower base of said chamber and the conduit
water outlet is fixed along its periphery
near its upper base.
According to a particularly advantageous embodiment of the invention, the aforementioned device comprises a diffuser enveloping the anode, this diffuser being constituted by a perforated tube coaxial with the anode, extending over a part
of it.
Other details and particularities of the invention will emerge from the description of the appended drawings which illustrate the above process and which represent, by way of nonlimiting example, a particular embodiment of the device according to the invention.
Figure 1 is a schematic view, in elevation with partial breaks of a device according to the invention. FIG. 2 is a view, similar to FIG. 1, of a variant of the device shown in this FIG. 1.
In the various figures, the same reference numbers designate identical or analogous elements.
The water treatment method according to the invention, and illustrated in the accompanying drawings, therefore consists in subjecting the water to a permanent electrostatic flow by circulating it in a treatment chamber 1 comprising a central anode 2 and a peripheral cathode 3 constituting the envelope of this chamber 1. This electrostatic flux is created by sending an electric current from a supply between the anode 2 and the cathode 3, the amplitude of the electrostatic waves emitted between the anode and the cathode being adjusted so that the elements of mineralization of the water are brought to a potential substantially equal to that of the hydrogen and hydroxyl ions of the water, such a potential being obtained by adjusting the average voltage between l anode and cathode at a value between
-2, 3 and -3.2 volts.
In fact, the metals constituting the elements mineralizing water are brought to a zero potential, that is to say that of hydrogen. In the electrochemical series of elements, alkali and alkaline earth metals having an electro-positive potential or polarization voltage included
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to establish a resulting average voltage, for example by means of an adjustable resistor connected in series on the anode 2, of the order of -2.30 to -3.2 volts to obtain the voltage of the normal electrode hydrogen.
In fact, the ionic phenomena which occur when the water to be treated is subjected to electrostatic stirring of the invention are complex and give rise to chain reactions, the main one of which resides in the transformation
<EMI ID = 3.1>
alkaline active ingredients, by creating an environment favorable to this evolution.
If we take the case of carbonate of cal-
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electrostatic field is carried on the cathode and
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thanks to the excitation produced by the electromagnetic waves picked up by calcium and hydrogen.
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the peripheral cathode is isolated from water. The electrostatic field is then established between the central anode and the peripheral alkaline-earth cathode, most of which is calcareous.
Compared to the normal hydrogen electrode, the potential of calcium is -2.87 volts, and that of magnesium at -2.34 volts (Nernst scale). The potential of the electrostatic field, that is to say of the atmosphere in which the limestone of the water evolves, must allow the calcium to acquire a corresponding excitation.
to a potential very close to that of hydrogen and water. The required potential difference is created by the passage of a very weak electric current through the alkaline earth matrix.
According to the invention, the electrostatic waves emitted by the alkaline earth cathode
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water limestone. In this regard, the new molecules of CaCO3 gradually take on an excitation corresponding to a sufficient negative charge for them to be repelled from the cathode towards the anode. The positive discharged molecules return to the cathode. There is electrophoresis. Two molecules, one positive, the other negative, meet and mate. From this union, a molecule of carbonate is born
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takes the potential permanently maintained in the treatment chamber and becomes alkaline by permutation with a hydrogen atom of water. The potential for water acidity therefore decreases.
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the cation Ca (of mass 40) which reacts to electrostatic and calorific waves and which communicates its excitation to the radical C03 (of mass 60). There is
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does not reach an excitation level in tune with the heat emission and builds up the hot walls
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of 80; C04: mass of 76), has a faster excitation and barely stays on the hot wall of the water pipes. In scaled installations,
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which is gradually falling apart.
The device of the invention shown in FIG. 1 comprises a treatment chamber 1 in which the water to be treated circulates, this chamber being formed in fact of a central anode 2 and of a peripheral cathode 3 constituting the envelope from said room. This anode 2 consists of a metal rod such as, for example, stainless steel or carbon, its two ends being insulated by means of insulation sleeves 5 and 6 to prevent any short-circuiting with the water of the chamber treatment. Cathode 3 is made up of a metallic cylindrical envelope, possibly provided with a graphite covering. As can be seen, this cathode 3 in fact constitutes the envelope of the treatment chamber 1. The water inlet and outlet pipes 7 and 8 of
the cylindrical chamber 1 in which the water circulates are fixed along the periphery thereof.
These water inlet and outlet ducts 7 and 8 can be located respectively near the lower base and the upper base of the cylindrical chamber 1, as shown in FIG. 1, or else the inlet duct d water 7 can be fixed to the lower base of the cylindrical treatment chamber 1 and the water outlet duct 8 can be fixed along the periphery of the chamber 1 near its upper base, as shown in the figure 2 of the accompanying drawings. These water inlet and outlet conduits 7 and 8 have an insulating covering 9 and 10 at their end to prevent any short-circuit curing with the water pipes.
A diffuser 11 enveloping the anode 2, constituted by a perforated tube coaxial with the latter, is fixed by its lower end to the bottom of the cathode. This diffuser, in addition to the fact that it allows better circulation of water in the treatment chamber, and that it isolates the lower part of the anode, also has the advantage of keeping the vertical anode inside the cathode or cylindrical envelope, constituting in fact the lower fixing point of the anode (FIG. 2). The central anode 2 and the peripheral cathode 3 are connected to an electrical circuit shown briefly at 12 and comprising an electrical current supply 13, such as a generator of continuous electrical pulses, a voltmeter 14 and a resistor 15, incorporated on the anode circuit, the whole being incorporated in an automatic control box 16,
optionally provided with an internal or external preset.
In operation, the water which arrives via the conduit 7 in the treatment chamber 1 is ionized, the total residence time of a given quantity of water in the apparatus being at least
90 seconds, preferably between 3 and
4 minutes. As already specified above, the ionic phenomena which occur during electrostatic mixing. , supplemented by the flow of water to be treated, are complex and give rise to chain reactions. In fact, the electrostatic waves emitted are captured by the mineralized elements of water, which causes a series of concomitant reactions of electrolysis, electrophoresis, and atomic excitations. Stabilized voltage supply
(by means of the adjustable resistor 15 or of several adjustable resistors mounted in series on the anode) serves to establish a system of damped standing waves covering a range of amplitudes corresponding in particular to the potentials of calcium and magnesium.
The adjustment of this resistance makes it possible to bring the encrusting elements of water, such as calcium and potassium carbonates, to a potential close to hydrogen, and to transform them, as has been explained above, into double carbonates, which are in fact highly alkaline non-encrusting compounds, which do not adhere to water pipes. It suffices, for this purpose, to establish a resulting average tension, by the play of the resistance
15, of the order of -2.30 to -3.2 volts to obtain the voltage of the normal hydrogen electrode.
To this end, an automatic stabilized voltage supply device could be provided,
stabilization being ensured, in this case,
by a well-known type 723 integrated circuit
(not shown). Insoluble gases released into the treatment chamber by ionic chain reactions, for example hydrogen, are removed. by an automatic air vent 4.
In addition to the treatment unit 16, provision could be made for means taking up information on the voltage existing in the treatment chamber 1, these means being, for example, supplemented by two light alarm signals (low / high) which can be themselves transmitted to a distant grouping of information.
The device of the invention requires only an extremely simple maintenance which consists in monitoring weekly adjustment after formation of the layer of tartar or of active double carbonate. In addition, this device proves to be extremely economical, its consumption of electricity being derisory, of the order
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The method and the device of the invention can be used both for the treatment of domestic water and for that of water intended for industrial uses, such as dyeing installations for textile materials, laundries, stationery stores, heat exchangers, air conditioning, etc. The apparatus of the invention can be mounted both upstream and downstream of water use devices, such as supply lines from public networks or wastewater treatment plants.
It should be understood that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and that many modifications can be made thereto without departing from the scope of this patent.
CLAIMS.-
1. A method of treating water, allowing in particular its alkalization and and the transformation of the adherent carbonates which it contains into non-adherent forms, characterized in that the water is subjected to a permanent electrostatic flow by circulation in a treatment chamber comprising a central anode and a peripheral cathode constituting the envelope of said chamber, this flux being created by sending an electric current between the above anode and the cathode.