FR2510613A1 - ELECTROLYTIC PROCESS FOR PREVENTING SCALING OF PIPES AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SAME - Google Patents

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Abstract

The electrolytic device for preventing scale buildup in pipes comprises a storage vessel (1) made of dielectric material containing electrodes (11, 12) of opposite polarity, between which a tubular porous separator (14) is arranged, which determines, between the electrodes, compartments promoting the creation of a pH gradient.

Description

L'entartrage des canalisations est dû principalement à la précipitation des carbonates de calcium et de magnésium sur les parois chaudes des canalisations et installations domestiques ou industrielles dans lesquelles circule de l'eau.  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.

Il est bien connu que le dépôt incrustant da à la précipitation des sels conduit à des incidents de fonc- tionnement. Un moyen d'éviter ce dép8t consiste à favoriser la formation et la croissance de micro-cristaux du ou des sels au sein de la veine liquide. Le tartre qui est ainsi produit est pulvérulent et n'adhère plus aux parois. La présence des micro-cristaux dans l'eau en circulation permet de diminuer et, éventuellement, d'éliminer les dép8ts déjà existants par un effet d'abrasion mécanique. It is well known that the encrusting deposit due to the precipitation of the salts leads to operational incidents. One way to avoid this dep8t is to promote the formation and growth of micro-crystals of the salt (s) within the liquid vein. The scale thus produced is powdery and no longer adheres to the walls. The presence of micro-crystals in the circulating water makes it possible to reduce and, possibly, eliminate the deposits which already exist by a mechanical abrasion effect.

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

Conformément à l'invention, le procédé électrolytique pour prévenir l'entartrage des canalisations de circulation d'eau est caractérisé en ce qu'on crée entre des électrodes un gradient de pH au sein de la veine liquide en circulation entre lesdites électrodes. According to the invention, the electrolytic process for preventing scaling of water circulation pipes is characterized in that a pH gradient is created between the electrodes within the liquid stream circulating between said electrodes.

L'invention s'étendt, en outre, à un dispositif pour la mise en oeuvre 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 est caractérisé en ce qu'il comporte, au moins, un réservoir dans lequel sont disposés des électrodes de polarité opposée, isolées les unes des autres par un élément séparateur. According to this second arrangement of the invention, the device is characterized in that it comprises, at least, a reservoir in which are arranged electrodes of opposite polarity, isolated from each other by a separating element.

Diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Various other characteristics of the invention will also emerge from the detailed description which follows.

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

La fig.1 est une coupe-élévation, en partie schématique, d'un mode de réalisation du dispositif antitartre de l'invention.  Fig.1 is a sectional elevation, partly schematic, of an embodiment of the anti-scale 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 titre 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 so 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 disposé à la partie supérieure du dispositif est avantageusement muni d'un tube depurga 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 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 disposed at the upper part of the device is advantageously provided with a depurga 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 with an outlet 10. The reservoir 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 inférieure 3 est muni à sa partie centrale d'une électrode 11 destinée à constituer une anode ou une cathode. L'électrode Il 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 1Sa, 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 It 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 1Sa, 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 passages for water circulation.

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

Deux éléments de centrage 13t et 133 supportent un séparateur tubulaire 14 réalisé avantageusement en une matière plastique poreuse inerte èt flexible, par exemple, en polychlorure de vinyle en un 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 benzyS- sulfonate. Au contraire, Si l'on désire que le groupement soit cationique, l'imprégnation ou le recouvrement du séparateur tubulaire est réalisé par un ammonium quaternaire. Two centering elements 13t and 133 support a tubular separator 14 advantageously made of an inert porous plastic material and flexible, for example, of polyvinyl chloride in a complex of polystyrene or polyethylene on which anionic or cationic groups are fixed. If it is desired that the tubular separator have anionic groups, then it can be impregnated or covered with a benzyS-sulfonate. On the contrary, If it is desired that the group be cationic, the impregnation or the covering of the tubular separator is carried out by a quaternary ammonium.

Des séparateurs tubulaires d'autre nature peuvent être utilisés,par exemple de la céramique, de la cellophane, du papier filtre, etc... 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 générateur 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 période comprise entre une heure et vingt-quatre heures. 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
Be 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 electrodes 11 and 12 are connected to the output terminals of an electric 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 voltage alternative is not mandatory, it can be replaced by an adjustable polarity inversion system and a period between one hour and twenty-four 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
Be 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 only outputs If water passes through the tube 10 and, consequently, the reservoir 1.

Comme cela ressort de ce qui précède, l'eau à traiter entre par le tube 9 dans le réservoir 1 alors que les électrodes Il et 12 sont traversées 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 11 eau a lieu avec production d'hydrogène et libération d'ions hydro xfes.  As is apparent from the above, the water to be treated enters through the tube 9 into the tank 1 while the electrodes II and 12 are traversed by a current whose main component is continuous and to which. an alternative component can be superimposed. When the electrode 12 is negatively polarized on contact, the decomposition of water takes place with production of hydrogen and release of hydrous ions.

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 gives rise to precipitation of certain salts, in particular the calcium and magnesium salts.

Sous lteffet de la composante alternative du courant, les micro-cristaux naissant à l'état collovdal, 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 sépa rateur 14 B s'établit un gradient de pH qui modifie l'équilibre calco-carbonique et fait apparaître des micro-cristaux 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 micro-crystals emerging in the collovdal 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 B a pH gradient is established which modifies the carbon-carbon balance and causes micro-crystals to appear throughout the liquid vein. The separator 14 limits the transfer by diffusion of the acid ions produced at the anode and, consequently, prevents any dissolution.

A l'anode Il 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. At the anode II, 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.

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. 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.

À la sortie du réservoir les eaux acides provenant du compartiment anodique, c'est-à-dire celui qui est délimité par l'anode Il 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. 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 II 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.

Par contre, 10 à 50 % de carbonates et bicarbonates ont été transformés en gaz carbonique dans le comparti ment anodique et 20 à 50 % de carbonates de calcium ont été cristallisés dans le compartiment cathodique.On the other hand, 10 to 50% of carbonates and bicarbonates were transformed into carbon dioxide in the anode compartment and 20 to 50% of calcium carbonates were 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 ne sortirait pas du cadre de l'invention en utilisant des électrodes planes ou ondulées, partiellement séparées les unes des autres par des séparateurs de mtme formeret 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. It would not be departing from the scope of the invention to use planar 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 mSme plusieurs dispositifs du genre de celui décrit peuvent être montés en parallèle lorsque le débit d'eau à traiter est important. Likewise, several devices of the type described can be mounted in parallel when the flow of water to be treated is high.

L'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation représenté et décrit en détail, car diverses modifications peuvent y Entre apportées sans sortir de son cadre.  The invention is not limited to the embodiment shown and described in detail, since various modifications can be made therein without departing from its scope.

Claims (12)

REVENDICAGIONS 1 - Procédé électrolytique pour prévenir l'entartrage des canalisations de circulation d'eau, caractérisé en ce qu'on crée entre des électrodes un gradient de pH au sein de la veine liquide en circulation entre lesdites électrodes. 1 - Electrolytic method to prevent scaling of water circulation pipes, characterized in that a pH gradient is created between the electrodes within the liquid stream circulating between said electrodes. 2 - Procédé électrolytique suivant la revendication 1, Caractérisé en ce que le gradient de pH est favorisé par la mise en oeuvre entre des électrodes de polarité opposée d'une barrière anionique ou cationique.2 - Electrolytic method according to claim 1, characterized in that the pH gradient is favored by the implementation between electrodes of opposite polarity of an anionic or cationic barrier. 3 - Dispositif électrolytique pour prévenir l'entartrage des canalisations, dispositif mettant en oeuvre le procédé de l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte, au moins,un réservoir dans lequel sont disposées des électrodes de polarité opposée et isolées les unes des autres par un élément séparateur. 3 - Electrolytic device to prevent scaling of pipes, device implementing the method of one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises, at least, a reservoir in which are arranged electrodes of opposite polarity and isolated from each other by a separating element. 4 - Dispositif électrolytique suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir dont au moins les parois internes sont en une 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, l'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. 4 - Electrolytic device according to claim 3, characterized in that it comprises a reservoir of which at least the internal walls are made of a dielectric material, the electrodes of opposite polarity respectively forming anode and cathode being disposed in the reservoir leaving at least free a passage at one of their ends, the separating element being disposed between the electrodes also leaving a free passage for the circulation of the water flowing in said reservoir between a supply tube and an outlet tube arranged so that water is caused to pass between said electrodes. 5 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'élément séparateur est en matière synthétique inerte. 5 - Electrolytic device according to one of claims 3 and 4, characterized in that the separating element is made of inert synthetic material. 6 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que l'élément séparateur est imprégné et ou revêtu d'un complexe anionique, notamment un benzyl-sulfonate ou un complexe cationique, notamment un ammonium quaternaire. 6 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the separating element is impregnated and or coated with an anionic complex, in particular a benzyl-sulfonate or a cationic complex, in particular a quaternary ammonium. 7 - Dispositif électrolytique suivant l!une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que les électrodes sont disposées concentriquement.  7 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the electrodes are arranged concentrically. 8 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que celle des électrodes qui a fonction d'anode est constituée par des éléments en forme d'arc faisant saillie d'un couvercle en suivant les génératrices d'une circonférence, ledit couvercle portant également l'électrode formant anode. 8 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 7, characterized in that that of the electrodes which acts as an anode consists of arc-shaped elements protruding from a cover following the generatrices of a circumference, said cover also carrying the anode electrode. 9 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les électrodes sont reliées à un générateur mis sous tension par un dispositif pilote, lui-m#me actionné par un palpeur sensible au mouvement de l'eau dans le dispositif. 9 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 8, 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. 10 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le générateur applique aux électrodes une tension continue à laquelle est superposée une tension alternative, ou un système inversant la polarité réglable et programmable entre une heure et vingt-quatre heures. 10 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 9, characterized in that the generator applies a continuous voltage to the electrodes on which an alternating voltage is superimposed, or a system reversing the polarity adjustable and programmable between one hour and twenty-four hours. 11 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 10, caractérisé en ce que la tension continue est choisie pour que la densité de courant entre les électrodes soit comprise entre 0,5 à 200 m/cm .  11 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 10, characterized in that the DC voltage is chosen so that the current density between the electrodes is between 0.5 to 200 m / cm. 12 - Dispositif électrolytique suivant l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que la composante alternative a une fréquence comprise entre 4 et 400 Hz.  12 - Electrolytic device according to one of claims 3 to 11, characterized in that the AC component has a frequency between 4 and 400 Hz.
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