CH654559A5

CH654559A5 - Electrolytic process for preventing scale buildup in pipes and device for its use

Info

Publication number: CH654559A5
Application number: CH384883A
Authority: CH
Inventors: Christian Jean-Pierre Orset; Bernard Paul Eugene Delhoume
Original assignee: Christian Jean Pierre Orset; Bernard Paul Eugene Delhoume
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1983-07-13
Publication date: 1986-02-28
Also published as: FR2510613A1; FR2510613B1

Description

La présente invention crée un procédé permettant d'éviter l'entartrage des canalisations. The present invention creates a method for avoiding scaling of pipes.

Conformément à l'invention, le procédé électrolytique pour prévenir l'entartrage des canalisations de circulation d'eau, dans lequel on crée entre des électrodes un gradient de pH au sein de la veine liquide en circulation entre les électrodes, est caractérisé en ce que le gradient de pH est favorisé par la mise en œuvre, entre les électrodes, d'une barrière anionique ou cationique, en ce que les veines liquides entre lesquelles existe un gradient de pH sont mélangées, et en ce que l'eau est amenée à passer à l'entrée et à la sortie par des moyens reliés à la masse. According to the invention, the electrolytic method for preventing scaling of water circulation pipes, in which a pH gradient is created between the electrodes within the liquid stream circulating between the electrodes, is characterized in that the pH gradient is favored by the implementation, between the electrodes, of an anionic or cationic barrier, in that the liquid veins between which a pH gradient exists are mixed, and in that the water is brought to pass to the entry and exit by means connected to earth.

L'invention s'étend, en outre, à un dispositif pour la mise en œuvre du procédé ci-dessus. The invention also extends to a device for implementing the above method.

Conformément à cette seconde disposition de l'invention, le dispositif pour la mise en œuvre du procédé de la revendication 1, comportant au moins un réservoir dans lequel sont disposées des électrodes de polarité opposée, est caractérisé en ce qu'au moins les parois internes du réservoir sont en matière diélectrique, les électrodes à polarité opposée formant respectivement anode et cathode étant disposées dans le réservoir en laissant libre au moins un passage à l'une de leurs extrémités et un élément séparateur étant disposé entre les électrodes en laissant également un passage libre pour la circulation de l'eau s'écoulant dans ledit réservoir entre un tube d'amenée et un tube de sortie disposés de manière que l'eau soit amenée à passer entre lesdites électrodes puis soit mélangée, des moyens conducteurs de l'électricité reliés à la masse étant disposés à l'entrée et à la sortie du réservoir. According to this second arrangement of the invention, the device for implementing the method of claim 1, comprising at least one reservoir in which electrodes of opposite polarity are arranged, is characterized in that at least the internal walls of the reservoir are made of dielectric material, the electrodes of opposite polarity respectively forming anode and cathode being arranged in the reservoir leaving at least one passage free at one of their ends and a separating element being disposed between the electrodes also leaving a passage free for the circulation of the water flowing in said reservoir between a supply tube and an outlet tube arranged so that the water is caused to pass between said electrodes and then is mixed, means conducting electricity connected to ground being arranged at the inlet and outlet of the tank.

Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, sur le dessin annexé. An embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing.

La fig. 1 est une coupe en élévation, en partie schématique, d'un mode de réalisation du dispositif antitartre de l'invention. Fig. 1 is a sectional elevation, in part schematic, of an embodiment of the scale prevention device of the invention.

La fig. 2 est une coupe transversale correspondant à la fig. 1. Fig. 2 is a cross section corresponding to FIG. 1.

Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif comporte un réservoir 1, par exemple tubulaire, qui est fermé à ses deux extrémités par des couvercles 2 et 3 qui sont, par exemple, vissés ou assemblés par l'intermédiaire de tiges filetées 6, de façon à serrer des joints d'étanchéité 4, 5. Les couvercles 2 et 3 pourraient évidemment être montés d'une autre façon, par exemple rapportés au moyen de brides. In the embodiment shown, the device comprises a reservoir 1, for example tubular, which is closed at its two ends by covers 2 and 3 which are, for example, screwed or assembled by means of threaded rods 6, of so as to tighten seals 4, 5. The covers 2 and 3 could obviously be mounted in another way, for example attached by means of flanges.

Le couvercle 2 qui est avantageusement à la partie supérieure du dispositif est avantageusement muni d'un tube de purge 7 fermé par une vanne 8. Le réservoir 1 est muni, à sa partie supérieure, d'une entrée 9 et, à sa partie inférieure, d'une sortie 10. Le réservoir 1 ainsi que le couvercle 2 et, de préférence aussi, les tubes d'amenée et de sortie 9 et 10 sont fabriqués en matière diélectrique ou métallique revêtus d'une matière diélectrique pour éviter des phénomènes de corrosion électrolytique lors du fonctionnement du dispositif. The cover 2 which is advantageously at the upper part of the device is advantageously provided with a purge tube 7 closed by a valve 8. The reservoir 1 is provided, at its upper part, with an inlet 9 and, at its lower part , of an outlet 10. The reservoir 1 as well as the cover 2 and, preferably also, the inlet and outlet tubes 9 and 10 are made of dielectric or metallic material coated with a dielectric material to avoid phenomena of electrolytic corrosion during operation of the device.

Le couvercle inférieur 3 est muni à sa partie centrale d'une électrode 11 destinée à constituer une anode ou une cathode. L'électrode 11 est, par exemple, cylindrique. Une seconde électrode 12 constituant une cathode ou une anode est disposée concentriquement à l'anode 11. L'électrode 12 peut être tubulaire ou, comme représenté, constituée par des éléments séparés 12a, 12b, etc., disposés sur une même circonférence et reliés au même pôle électrique. Cette disposition permet de monter les éléments 12a, 12b dans des fentes du couvercle 3 dans lesquelles lesdits éléments sont collés ou fixés par un autre moyen, les électrodes 11 et 12 s'étendant sur la hauteur du réservoir 1 mais en laissant libres des passages de circulation d'eau. The lower cover 3 is provided at its central part with an electrode 11 intended to constitute an anode or a cathode. The electrode 11 is, for example, cylindrical. A second electrode 12 constituting a cathode or an anode is disposed concentrically with the anode 11. The electrode 12 may be tubular or, as shown, constituted by separate elements 12a, 12b, etc., arranged on the same circumference and connected at the same electrical pole. This arrangement makes it possible to mount the elements 12a, 12b in slots in the cover 3 in which the said elements are glued or fixed by other means, the electrodes 11 and 12 extending over the height of the tank 1 but leaving free passage of water circulation.

Les électrodes 11 et 12 sont de préférence en métal, par exemple en acier inoxydable, mais d'autres métaux ou alliages peuvent, le cas échéant, être utilisés si on le désire. Des électrodes en carbone peuvent aussi être employées. The electrodes 11 and 12 are preferably made of metal, for example stainless steel, but other metals or alloys can, if necessary, be used if desired. Carbon electrodes can also be used.

Deux éléments de centrage 13a et 13b supportent un séparateur tubulaire 14 réalisé avantageusement en une matière plastique poreuse inerte et flexible, par exemple en polychlorure de vinyle, en un s Two centering elements 13a and 13b support a tubular separator 14 advantageously made of an inert and flexible porous plastic material, for example polyvinyl chloride, in one s

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3

654 559 654,559

complexe de polystyrène ou de polyéthylène sur lequel sont fixés des groupements anioniques ou cationiques. Si l'on désire que le séparateur tubulaire présente des groupements anioniques, alors il peut être imprégné ou recouvert d'un benzylsulfonate. Au contraire, si l'on désire que le groupement soit cationique, l'imprégnation ou le 5 recouvrement du séparateur tubulaire est réalisé par un ammonium quaternaire. Des séparateurs tubulaires d'autre nature peuvent être utilisés, par exemple de la céramique, de la cellophane, du papier-filtre, etc. polystyrene or polyethylene complex to which anionic or cationic groups are attached. If it is desired that the tubular separator have anionic groups, then it can be impregnated or covered with a benzylsulfonate. On the contrary, if it is desired that the group be cationic, the impregnation or the covering of the tubular separator is carried out with a quaternary ammonium. Tubular separators of other kinds can be used, for example ceramic, cellophane, filter paper, etc.

Les électrodes 11 et 12 sont reliées aux bornes de sortie d'un gé- 10 nérateur électrique 15 qui applique entre lesdites électrodes une tension continue à laquelle est, de préférence, superposée une tension alternative dont la fréquence est avantageusement comprise entre 4 et 400 Hz. Cette tension alternative n'est pas obligatoire; on peut la remplacer par un système d'inversion de polarité réglable et de pé- 15 riode comprise entre 1 et 24 h. La tension continue appliquée est déterminée en fonction de l'eau à traiter et de manière que la densité de courant soit comprise entre 0,5 et 200 mA/cm2. The electrodes 11 and 12 are connected to the output terminals of an electrical generator 15 which applies between said electrodes a direct voltage to which is preferably superimposed an alternating voltage whose frequency is advantageously between 4 and 400 Hz This AC voltage is not compulsory; it can be replaced by an inversion system with adjustable polarity and a period between 1 and 24 hours. The DC voltage applied is determined according to the water to be treated and so that the current density is between 0.5 and 200 mA / cm2.

Le générateur 13 est mis en ou hors fonctionnement par un dispositif pilote 16 qui comporte un palpeur 17 déterminant si l'eau se trouvant dans le tube de sortie 10 est ou non en mouvement. Ainsi, le générateur 15 débite seulement si de l'eau traverse le tube 10 et, par conséquent, le réservoir 1. The generator 13 is switched on or off by a pilot device 16 which includes a probe 17 determining whether the water in the outlet tube 10 is in motion or not. Thus, the generator 15 delivers only if water passes through the tube 10 and, consequently, the reservoir 1.

Pour éviter tout risque de corrosion électrolytique et de circula- 25 tion des courants parasites, la fig. 1 montre que des filtres tamis 18, 19, sont respectivement disposés sur les tubes d'amenée 9 et de sortie 10, ces moyens étant reliés à la masse. To avoid any risk of electrolytic corrosion and of the flow of stray currents, FIG. 1 shows that screen filters 18, 19, are respectively arranged on the supply tubes 9 and outlet 10, these means being connected to earth.

Comme cela ressort de ce qui précède, l'eau à traiter entre par le tube 9 dans le réservoir 1 alors que les électrodes 11 et 12 sont tra- 30 versées par un courant dont la composante principale est continue et auquel peut être superposée une composante alternative. Lorsque l'électrode 12 est polarisée négativement à son contact, la décomposition de l'eau a lieu avec production d'hydrogène et libération d'ions hydroxydes. 35 As is apparent from the above, the water to be treated enters through the tube 9 into the tank 1 while the electrodes 11 and 12 are traversed by a current whose main component is continuous and to which a component can be superimposed alternative. When the electrode 12 is negatively polarized on contact, the decomposition of water takes place with production of hydrogen and release of hydroxide ions. 35

Il résulte de ce qui précède qu'à l'interface cathode-eau se produit une élévation de pH qui engendre une précipitation de certains sels, notamment les sels de calcium et de magnésium. It follows from the above that at the cathode-water interface there is a rise in pH which generates precipitation of certain salts, in particular the calcium and magnesium salts.

Sous l'effet de la composante alternative du courant, les microcristaux naissant à l'état colloïdal, donc chargés électriquement, sont maintenus en suspension sans qu'ils puissent s'agglomérer ou se déposer sur la cathode. De plus, entre la cathode et le séparateur 14 s'établit un gradient de pH qui modifie l'équilibre calco-carbonique et fait apparaître des microcristaux dans toute la veine liquide. Le séparateur 14 limite le transfert par diffusion des ions acides produits à l'anode et, par conséquent, empêche toute dissolution. Under the effect of the alternating component of the current, the microcrystals emerging in the colloidal state, therefore electrically charged, are kept in suspension without being able to agglomerate or deposit on the cathode. In addition, between the cathode and the separator 14 a pH gradient is established which modifies the carbon-carbon balance and causes microcrystals to appear throughout the liquid stream. The separator 14 limits the transfer by diffusion of the acid ions produced at the anode and, consequently, prevents any dissolution.

A l'anode 11, l'oxydation de l'eau a lieu avec production d'oxygène gazeux et production d'ions H30+ acides. Il se produit ainsi une oxydation des chlorures et bromures contenus dans l'eau en donnant naissance à des agents bactéricides tels que le chlore et le brome. Dans le compartiment délimité par l'anode et le séparateur 14, l'acide produit a pour effet de transformer les carbonates et bicarbonates en gaz carbonique. At anode 11, the oxidation of water takes place with the production of gaseous oxygen and the production of H30 + acid ions. Oxidation of the chlorides and bromides in the water takes place, giving rise to bactericidal agents such as chlorine and bromine. In the compartment delimited by the anode and the separator 14, the acid produced has the effect of transforming the carbonates and bicarbonates into carbon dioxide.

A la sortie du réservoir, les eaux acides provenant du compartiment anodique, c'est-à-dire celui qui est délimité par l'anode 11 et le séparateur 14, et les eaux basiques provenant du compartiment cathodique délimité par la cathode 12 et le séparateur 14 se mélangent de sorte que l'eau résultante présente le même pH que celui de l'eau amenée par le tube 9. Par contre, 10 à 50% de décarbonates et de bicarbonates ont été transformés en gaz carbonique dans le compartiment anodique et 20 à 30% de carbonates de calcium ont été cristallisés dans le compartiment cathodique. At the outlet of the tank, the acid waters coming from the anode compartment, that is to say that which is delimited by the anode 11 and the separator, and the basic waters coming from the cathode compartment delimited by the cathode 12 and the separator 14 are mixed so that the resulting water has the same pH as that of the water supplied by the tube 9. On the other hand, 10 to 50% of decarbonates and bicarbonates have been converted into carbon dioxide in the anode compartment and 20 to 30% of calcium carbonates have been crystallized in the cathode compartment.

Dans ce qui précède, les électrodes ont été décrites pour être disposées concentriquement les unes par rapport aux autres. On peut utiliser des électrodes planes ou ondulées, partiellement séparées les unes des autres par des séparateurs de même forme, et disposées pour que l'eau suive un trajet analogue à celui qui est décrit dans ce qui précède. In the above, the electrodes have been described to be arranged concentrically with respect to each other. One can use flat or corrugated electrodes, partially separated from each other by separators of the same shape, and arranged so that the water follows a path similar to that described in the foregoing.

De même, plusieurs dispositifs du genre dë celui décrit peuvent être montés en parallèle lorsque le débit d'eau à traiter est important. Likewise, several devices of the kind described can be mounted in parallel when the flow of water to be treated is high.

R R

1 feuille dessins 1 sheet of drawings

Claims

654,559

1. Electrolytic process to prevent scaling of water circulation pipes, in which a pH gradient is created between electrodes within the liquid stream circulating between the electrodes, characterized in that the pH gradient is favored by the implementation, between the electrodes, of an anionic or ca-tionic barrier, in that the liquid veins between which there is a pH gradient are mixed, and in that the water is caused to pass to the entry and exit by means connected to earth.

2. Device for implementing the method of claim 1, comprising at least one reservoir in which are arranged electrodes of opposite polarity, characterized in that at least the internal walls of the reservoir are made of dielectric material, the electrodes having opposite polarity forming respectively anode and cathode being arranged in the tank, leaving free at least one passage at one of their ends and a separating element being disposed between the electrodes and also leaving a free passage for the circulation of water s' flowing in said reservoir between a supply tube and an outlet tube arranged so that water is caused to pass between said electrodes and then is mixed, means conducting electricity connected to earth being arranged at the inlet and at the outlet of the tank.

2

3. Device according to claim 2, characterized in that the separating element is made of inert synthetic material.

4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the separating element is impregnated and / or coated with an anionic complex, in particular uji benzylsulfonate, or a cationic complex, in particular a quaternary ammonium.

5. Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the electrodes are arranged concentrically.

6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that that of the electrodes which acts as an anode is constituted by arc-shaped elements projecting from a cover following the generatrices of a circumference , the cover also carrying the cathode electrode.

7. Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the electrodes are connected to a generator energized by a pilot device, itself actuated by a sensor sensitive to the movement of water in the device.

8. Device according to claim 7, characterized in that the generator applies to the electrodes a direct voltage on which is superposed an alternating voltage, or a system reversing the polarity adjustable and programmable between 1 and 24 h.

9. Device according to claim 8, characterized in that the DC voltage is chosen so that the current density between the electrodes is between 0.5 and 200 mA / cm2.

10. Device according to claim 8, characterized in that the AC component has a frequency between 4 and 400 Hz.

11. Device according to one of claims 2 to 10, characterized in that the means connected to the mass comprise sieve filters at least partly made of metal disposed at the inlet and at the outlet of the tank.

The scaling of pipes is mainly due to the precipitation of calcium and magnesium carbonates on the hot walls of pipes and domestic or industrial installations in which water circulates.

It is well known that the encrusting deposit due to the precipitation of the salts leads to operational incidents. One way to avoid this deposit is to promote the formation and growth of microcrystals of the salt (s) within the liquid vein. The scale thus produced is powdery and no longer adheres to the walls. The presence of microcrystals in the circulating water makes it possible to reduce and possibly eliminate the deposits already existing by a mechanical abrasion effect.