FR2645526A1 - Electrolyseur pour l'epuration de l'eau par elimination des impuretes contenant du fluor - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif pour l'épuration des eaux naturelles et d'égout et a pour objet un électrolyseur comportant une cuve 1 avec des tubulures 8, 9 respectivement d'arrivée et d'évacuation d'eau, divisée par une membrane 2 en une chambre anodique 3 et en une chambre cathodique 4. La chambre anodique 3 abrite une électrode formée d'une pièce 5 et une charge en vrac 6 constituée de particules de matériau électrochimiquement soluble. La chambre cathodique 4 abrite une électrode perforée sous forme d'une plaque 7 et une charge en vrac 10 constituée de particules de matériau contenant de l'aluminium. Cette dernière est disposée dans la chambre 4 entre l'électrode 7 et la paroi de corps de la cuve 1. L'électrolyseur est essentiellement destiné à l'épuration des eaux de récupération des entreprises industrielles.

Description

L'invention concerne le domaine d'6purL:ion des eaux

naturelles et d'égoot, et en Particulier, des dispositifs élec-

trochimiqcues de type a membrane avec électrodes formées d'une

seule pièce et dispersées. Elle concerne notamment un électro-

lyseur pour débarrasser l'eau des impuretés contenant du fluor.

L'invention peut être utilisée dans les industries

chimique, electrochimniue; de construction mécanique, énergéti-

que, alimentaire et autres, pour nettoyer l'eau, essentielle-

ment, pour la débarasser des fluorures, ainsi que des fluorures et des ions des métaux lourds et/ou des substances organiques

et/ou minérales en suspension et facilement dispersées se trou-

vant simultanément en solution (dans l'eau) par adsorption sur les produits des réactions électrochimiques. L'électrolyseur permet d'obtenir des produits des réactions électrochimiques qui sont facilement éliminés après ayant adsorbé des fluorures, des ions des métaux lourds, alcalins et ferreux, des produits

pétroliers et d'autres substances facilement dispersées.

Le document SU-A-966027 décrit un électrolyseur pour éliminer des impuretés des milieux liquides, qui comporte une cuve partagée par une membrane diélectrique semi-perméable en

deux chambres: une chambre anodique avec une électrode élec-

trochimiquement insoluble et une chambre cathodique avec une électrode en métal ou en alliage capable de se dissoudre dans un alcali avec formation d'un agent -glifiant, par exemple,

une électrode en aluminium ou en Duralumin.

Cet électrolyseur peut être utilisé pour éliminer

de l'eau les impuretés contenant le fluor. Or, cet électroly-

seur est caractérisé par une faible efficacité d'utilisation des produits des réactions se déroulant sur l'anode et sur la

cathode. Comme l'anode est réalisée en un matériau électrochi-

miquement insoluble, l'eau traitée ne reçoit pas les produits de solution électrochimique de l'anode qui pourraient adsorber activement les fluorures et autres impuretés. La cathode de l'électrolyseur connu est composée d'un alliage métallique contenant de l'aluminium et soluble dans un alcali, c'est pour,.oi il.n'est pas tout a fait efficace pour épurer l'eau

contenant le fluor en ce qui concerne l'utilisation des pro-

duits des réactions a la-cathode, en particulier les groupes hydroxyles OH-.lesquels, à une concentration connue, créent

des conditions pour la formation d'hydrates d'ions de magné-

sium.Mg(OH) dont les flocons adsorbent activement les fluo-

rures. En outre, lors de la dissolution de la surface de la cathode contenant de l'aluminium dans une solution basique, cette surface devient le siège de formation d'un coagulant

géléiforme, ce qui provoque le blindage de la surface de l'é-

lectrode par les produits de dissolution chimique et diminue ainsi la vitesse de la génération électrochimique des ions OH-, la concentration de l'hydroxyde de magnésium et la dissolution

de la cathode avec la formation du coagulant, ce blindage pro-

voquant l'augmentation de la tension au bord de l'électroly-

seur et la diminution du degré de pureté.

On connatt, en outre, du document SU-A-1 189 811,

un électrolyseur pour éliminer de l'eau des impuretés conte-

nant le fluor qui comporte une cuve divisée par une membrane diélectrique semi-perméable en deux chambres: une chambre anodique renfermant une électrode en une seule pièce pleine formée d'un matériau électrochimiquement insoluble et une

charge de particules dispersées d'un matériau électrochimique-

ment soluble, reliée au pôle positif d'une source de courant,

et une chambre cathodique avec une électrode formée d'une seu-

le pièce.pleine composée d'un matériau électrochimiquement in-

soluble reliée au pôle négatif de la source de courant, des

tubulures d'arrivée et d'évacuation de l'eau purifi6ecommuni-

quant avec la chambre cathodique. En ce cas, l'électrode for-

mée d'une seule pièce peut être réalisée, soit en un matériau chimiquement insoluble dans une solution basique, par exemple, en tôle d'acier, soit en un matériau chimiquement-soluble dans

la solution basique, par exemple, en tôle ou tiges en alumi-

nium ou en Duralumin.

Or, lors de l'utilisation dans la chambre cathodi-

que d'une électrode composée d'un matériau chimiquement inso-

luble dans une solution d'alcali, l'élimination des fluorures ou des fluorures et ions de métaux lourds et/ou substances organiques et/ou minérales suspendues, facilement dispersées, se trouvant simultanément dans la solution (dans l'eau) se

fait seulement aux frais des produits des réactions se dérou-

lant dans la chambre anodique (produits de dissolution élec-

trochimique de la charge en vrac). Les produits des processus

électrochimiquesayant lieu sur l'électrode reliée au pale né-

gatif de la source de courant, sur la cathode, ne sont pas utilisés durant le nettoyage de l'eau des fluorures qu'elle contient. Ceci provoque une augmentation de la consommation

électrique et un encombrement des appareils utilisés pour épu-

rer les eaux.

Lors de l'utilisation dans la chambre cathodique d'une électrode formée d'une seule pièce pleine composée d'un matériau chimiquement soluble dans une solution d'alcali, la surface de cette dernière se recouvre des produits provenant de sa dissolution. Ceci provoque l'élévation de la tension au

bord de l'électrolyseur et la passivation de l'électrode re-

liée au pôle négatif de la source de courant. Lors de la pas-

sivation de cette électrode, l'eau à traiter ne reçoit plus

d'ions OH-, c'est-à-dire la formation de l'alcali par la ré-

action de décomposition électrochimique de l'eau cesse et en-

tramne la fin du processus de dissolution électrochimique de la charge disposée en vrac dans la chambre anodique (l'alcali et les produits de dissolution de la charge se trouvant dans la chambre anodique se forment en quantités équivalentes) et

la purification de l'eau s'arrête.

30. L'invention vise à créer un électrolyseur pour épu-

rer l'eau par élimination des impuretés contenant le fluor dont la réalisation d'une électrode reliée au pôle négatif

de la source de courant et la construction d'une chambre ca-

thodique permettraient d'utiliser au maximum les produits des réactions se déroulant sur cette électrode, pour éliminer d'une façon efficace les fluorures ou les fluorures et les ions de métaux lourds et/ou les substances organiques et/ou

minérales suspendues, facilement dispersées, se trouvant si-

multanément dans l'eau, tout en diminuant la consommation

d'énergie électrique et l'encombrement de l'électrolyseur.

L'objet de la présente invention consiste, par conséquent, en un électrolyseur comportant une cuve divisée

en deux chambres par une membrane diélectrique semi-perméa-

ble lesdites chambres consistant en une chambre anodique com-

prenant une électrode formée d'une seule pièce en un maté-

riau électrochimiquement insoluble et une charge dispersée électroconductrice, constituée de particules d'un matériau électrochimiquement soluble, reliée au pôle positif d'une source de courant, et une chambre cathodique comprenant une

électrode formée d'une seule pièce en un matériau électro-

chimiquement insoluble reliée au pôle négatif de la source de courant, des tubulures d'arrivée et d'évacuation de l'eau

à purifier communiquant avec la chambre cathodique, caracté-

risé en ce que la chambre cathodique comporte en outre une

charge dispersée constituée de particules d'un matériau con-

tenant de l'aluminium.

Pour intensifier le processus d'utilisation des

produits des réactions se déroulant dans la chambre cathodi-

que, il est avantageux de disposer, dans la chambre cathodi-

que, la charge dispersée entre la paroi de la cuve et l'élec-

trode formée d'une seule pièce. L'électrode formée d'une seu-

le pièce doit, dans ce cas, être réalisée sous forme d'une plaque perforée disposée par rapport à la membrane de manière & former un angle tel que la distance entre la membrane et cette électrode augmente depuis la tubulure d'arrivée jusqu'à

la tubulure d'évacuation dans la chambre cathodique.

S'il est nécessaire d'intensifier l'échange dans la chambre cathodique, il est préférable de munir cette chambre d'une tuyauterie faisant communiquer les cavités formées des

deux côtés de l'électrode ayant la forme d'une plaque dispo-

sée dans cette chambre.

Le'lectrolyseur pour épurer l'eau en la débarrassant des impuretés contenant le fluor réalisé conformément a la présente invention assure l'utilisation maximale des produits de réactions se déroulant sur la cathode durant l'électrolyse, ce qui permet d'éliminer efficacement de l'eau à purifier les fluorures ou les fluorures et les ions de métaux lourds et/ou substances organiques et/ou minérales suspendues facilement dispersées, se trouvant simultanément dans la solution, avec

une consommation minimale d'énergie électrique, l'encombre-

ment de l'électrolyseur étant réduit et son rendement accru.

L'invention ressortira de la description qui suit

ainsi que des exemples de réalisation schématisés sur les dessins annexes sur lesquels:

- la figure 1 représente en coupe longitudinale une réa-

lisation selon l'invention d'un électrolyseur du type à cuve en colonne pour épurer l'eau en la débarrassant des impuretés contenant le fluor; la figure 2 représente une coupe suivant II-II de la figure 1; - la figure 3 représente une batterie d'électrolyseurs

destinés à épurerl'eau en la débarrassant des impuretés con-

tenant le fluor, selon l'invention, disposés dans une cuve rectangulaire en coupe longitudinale partielle; - la figure 4 représente une batterie d'électrolyseurs

selon l'invention avec une cuve cylindrique munied'un dispo-

sitif de rotation en coupe longitudinale partielle;

- la figure 5 représente un-électrolyseur selon l'inven-

tion du type à cuve en colonne muni d'un dispositif de rota-

tion de la cuve en coupe longitudinale.

L'électrolyseur pour l'épuration de l'eau par éli-

mination des impuretés contenant le fluor représenté sur les figures 1 et 2 comporte une cuve 1 verticale octogonale en un matériau diélectrique, par exemple, en Vinyplaste ou en un matériau électroconducteur, tel que l'acier, revêtu d'un matériau diélectrique, par exemple, de Vinyplaste. La cuve 1 est aàvisée par une membrane diélectrique semi-perméable 2, disposée coaxialement a la cuve I, en deux chambres: une

chambre anodique 3 et une chambre cathodique 4. Comme maté-

riau pour la membrane 2, on peut utiliser, par exemple, la

chlorine, le Belting ou un autre matériau diélectrique po-

reux. La chambre anodique 3 est disposée dans la partie cen-

trale, et la chambre cathodique 4, dans la partie périphéri-

que de la cuve 1. La chambre anodique 3 abrite une électrode

en une pièce 5 formée d'un matériau électrochimiquement in-

soluble, tel que le graphite. L'électrode 5 est réalisée sous forme d'une tige dont l'axe de symétrie coïncide avec l'axe de symétrie de la cuve 1 et est reliée au pôle positif

d'une source de courant (la source de courant n'est pas re-

présentée sur les dessins). La chambre anodique 3 comporte également une charge dispersée 6 constituée de particules d'un matériau électrochimiquement soluble, par exemple, d'un

mélange de miettes d'aluminium et d'acier, qui sont des dé-

chets de production. La charge 6 est en contact direct avec

l'électrode 5 et remplit l'espace délimité par la membrane 2.

La chambre cathodique 4 abrite une électrode formée d'une seu-

le pièce 7 en un matériau chimiquement insoluble dans la solu-

tion d' alcali, par exemple, de l'acier. L'électrode 7 est ré-

alisée sous forme de plaques perforées formant les faces d'une pyramide octogonale tronquée et disposées de manière oblique

par rapport à la membrane 2 et aux parois de la cuve 1. L'é-

lectrode 7 est reliée au pôle négatif de la source de courant.

La cuve 1 est également munie de tubulures d'arrivée 8 et d'é-

vacuation 9 de l'eau à épurer disposées respectivement dans

les parties inférieure et supérieure de la cuve 1 et communi-

cant avec la chambre cathodique 4. En outre, la chambre catho-

dique 4 contient, entre la paroi de la cuve 1 et l'électrode

7; une charge dispersée 10 constituée de particules d'un maté-

riau contenant de l'aluminium, par exemple, des miettes d'alu-

minium et/ou des granulés d'oxyde d'aluminium de récupération,

qui sont des déchets de production. La distance entre la mem-

brane 2 et l'électrode 7 va en augmentant de la tubulure d'arrivée 8 vers la tubulure 9 d'évacuation d'eau depuis la chambre cathodique 4. La chambre cathodique 4 est également

munie de tuyauterie de passage 11 en forme de U faisant com-

muniquer les cavités formées de deux côtés de l'électrode 7

disposée dans cette chambre 4.

Dans la forme de réalisation de l'électrolyseur re-

présentée sur la figure 3 qui est constituée d'une batterie

d'électrolyseurs pour épurer l'eau par élimination d'impure-

tés contenant le fluor, a la différence de l'électrolyseur représenté sur les figures i et 2, la cuve 1' est réalisée

sous forme d'un bain rectangulaire en un matériau diélectri-

que, tel que le Vinyplaste, en matière plastique fluorée ou en un matériau électroconducteur, tel que par exemple l'acier

inoxydable revêtu sur sa face interne d'un matériau diélectri-

que, par exemple un film de polyethylene, de Vinyplaste ou de Belting fixes aux parois de la cuve 1' par une colle. La cuve

1' est divisée dans le sens transversal par les membranes di-

électriques semi-perméables 2 disposées de manière à former

un angle par rapport aux parois de la cuve 1' sur les batte-

ries anodiques 3 et cathodiques 4 des chambres. Comme matériau

pour les membranes 2, on peut utiliser, par exemple, la chlo-

rine, le Belting, des plaques fines de céramiques ou des tales plastiques poreuses. Les chambres anodiques 3 sont délimitées

au moins par une paire de membranes 2 inclinées et par les pa-

rois longitudinales de la cuve 1' et comportent chacune au moins, une électrode formée d'une pièce 5', en un matériau électrochimiquement insoluble, tel que l'acier inoxydable, le graphite ou le plomb. Chaque électrode 5' est réallsée sous la forme d'une plaque montée perpendiculairement au fond de la cuve 1', dans le plan de symétrie de la chambre anodique 3 respective. Les électrodes 5' sont reliées au pale positif de la source de courant (la source de courant n'est pas montrée sur le dessin). La chambre anodique 3 comporte également la charge dispersée 6 constituée de particules d'un matériau

électrochimiquement soluble,.par exemple, du mélange de miet-

tes d'aluminium et d'acier qui sont des déchets de produc-

tion. La charge 6 est en contact direct avec l'électrode 5'

et les membranes 2.

Les chambres cathodiques 4 sont délimitées par les

parois longitudinales de la cuve 1' et par une paire de mem-

branes 2 ou dans le cas des deux chambres cathodiques 4 si-

tuées aux extrémités, par la membrane 2 et la paroi transver-

sale de la cuve 1'. Dans les chambres cathodiques 4, sont disposées, a raison d'une par chambre, des électrodes formées d'une seule pièce 7 en un matériau chimiquement insoluble dans les solutions basiques, par exemple, de l'acier ou de

l'acier inoxydable. Les électrodes 7 sont réalisées sous for-

me de plaques perforées placées perpendiculairement au fond

de la cuve 1', de manière à former un angle avec les membra-

nes inclinées 2.

La cuve 1' est munie de tubulures 8'd'arrivée et de tubulures 9 d'évacuation de l'eau, disposées, respectivement, dans la partie inférieure et dans la partie supérieure de la

cuve 1', chacune des paires de tubulures 8, 9 étant en com-

munication avec les chambres 4 respectives.

La distance entre chaque membrane 2 inclinée et l'électrode 7 la plus proche de celle-ci va en augmentant de la partie inférieure vers la partie supérieure de la cuve 1',

depuis la tubulure d'arrivée 8 jusqu'à la tubulure d'évacua-

tion 9 de l'eau à épurer. Les électrodes 7 sont branchées sur

le pôle négatif de la source de courant.

En outre, dans les chambres cathodiques 4, dans l'espace délimité par les parois longitudinales de la cuve 1', l'électrode 7 et la paroi transversale de la cuve 1 ou par une autre électrode 7, est disposée la charge dispersée 10 constituée de particulas de matériau contenant de l'aluminium, par exemple, des copeaux d'aluminium et/ou d'oxyde d'aluminium

de récupération.

Dans la forme de réalisation de l'électrolyseur ci-

représentée, la conception de ses éléments est simplifiée au maximum, toutefois il est possible d'augmenter-le nombre de régimes de traitement de l'eau (charge hydraulique différente sur l'appareil, le traitement de l'eau dans des appareils en

plusieurs stades places en série ou en parallèle, etc.).

Le mode de réalisation de l'électrolyseur représen-

té sur la figure 4 comporte une batterie d'électrolyseurs se-

lon -l'invention disposés dans une cuve cylindrique 1" réali-

sée en un matériau diélectrique, par exemple, du plastique fluoré. La cuve 1" est divisée par les membranes 2" coniques perpendiculaires A l'axe de symétrie longitudinal de la cuve

1" en chambres anodiques 3 et cathodiques 4.

Les chambres anodiques 3 et cathodiques 4 alternent dans le sens de l'axe de symétrie de la cuve 1". Dans chaque

chambre anodique 3 est disposé une électrode formée d'une piè-

ce 5" en un matériau électrochimiquement. insoluble, par exem-

ple, d'acier inoxydable, reliée au pôle positif de la source

de courant et réalisée sous forme d'un disque monté perpendi-

culairement a l'axe de symétrie de la cuve 1". Dans chaque chambre cathodique 4, se trouvent deux électrodes formées d'une seule pièce 7' ayant la forme d'un disque, reliées au

pôle négatif de la source de courant entre lesquelles est dis-

posée la charge dispersée 10 contenant de l'aluminium, par

exemple, les déchets des usines chimiques contenant de l'oxy-

de d'aluminium de récupération. La cuve 1" est munie d'une tubulure d'arrivée 8 d'eau se présentant sous la forme d'une tuyauterie perforée dont l'axe de symétrie coincide avec l'axe de symétrie de la cuve 1" et dont les perforations se situent dans les chambres cathodiques 4. Les tubulures d'évacuation 9 d'eau sont disposées sur la surface cylindrique latérale de

la cuve 1" et communiquent avec les chambres cathodiques 4.

De la même façon, mais à la différence de l'électrolyseur re-

présenté sur la figure 3, l'électrolyseur ci-représentécom-

porte en outre un dispositif 12 assurant la rotation de la cuve "autour de son axe de symétrie et l'électrolyseur est

lui-méme placé dans une cuve auxiliaire 13 de forme rectan-

gulaire réalisée sous forme d'un bain ayant une tubuiure-

commune d'évacuation 14 de l'eau épurée. Le dispositif 12 est fixé a la cuve auxiliaire 13 et se présente, par exemple,

sous la forme d'un moteur réducteur couplé à la tubulure -8.

Le dispositif 12 peut être également réalisé sous la forme d'une roue d'arrivée d'eau dont l'axe de rotation coïncide

avec l'axe de rotation de la cuve 1i" et qui est fixé de ma-

nière rigide a la tubulure d'arrivée d'eau 8. Entre la cuve 1" et la cuve auxiliaire 13, se trouve un espace rempli d'eau traitée par la batterie d'électrolyseurs disposée dans la cuve

1". En outre, sur la surface latérale de la cuve 1", des trap-

pes de chargement et de déchargement sont prévues pour remplir les chambres 3, 4 par la charge dispersée 6, 10 (les trappes ne sont pas représentées sur la figure), et aux endroits de

communication de la cuve auxiliaire 13 et de la tubulure d'ar-

rivée d'eau 8, il y a des presse-étoupe (les presse-étoupe

ne sont pas non plus montrés sur les dessins).

Le mode de réalisation de l'électrolyseur représen-

té sur la figure 5 comporte une cuve cylindrique 1" horizon-

tale en matériau diélectrique, par exemple, en Vinyplaste ou

en acier revêtu sur la face intérieure d'un matériau diélec-

trique. La cuve 1" est divisée par une membrane diélectrique semiperméable 2" conique dont l'axe de symétrie coincide

avec l'axe de symétrie de la cuve 1". La membrane 2" est ré- -

alisée, par exemple, en toile de bSche fixée sur une carcas-

se en matériau diélectrique. La chambre anodique 3 est dispo-

sée dans la partie centrale et la chambre cathodique 4 dans la partie périphérique de la cuve 1". La chambre anodique 3 abrite l'électrode formée d'une seule pièce 5 en un matériau

électrochimiquement insoluble, par exemple, de l'acier inoxy-

dable. L'électrode 5 est réalisée sous la forme d'une tige dont l'axe de symétrie coïncide avec l'axe de symétrie de la cuve 1" et est reliée au pôle positif de la source de courant

par l'intermédiaire de contacts glissants (les contacts re-

liant l'électrode et la source de courant ne sont pas repré-

sentés). La chambre anodique abrite également la charge dis-

persée 6 formée de particules d'un matériau électrochimique-

ment soluble, par exemple, des miettes de fonte et/ou de co-

peaux d'aluninium. La charge 6 remplit l'espace limité par la membrane 2 et, périodiquement, au fur et à mesure de sa

dissolution, elle est chargée a travers une trappe de char-

gement (la trappe de chargement n'est pas représentée). La chambre cathodique 4 abrite une électrode formée d'une seule pièce 7" qui est un cylindre perforé dont l'axe de symétrie coïncide avec l'axe de symétrie de la cuve l". L'électrode 7"

peut être réalisée à partir d'un tube d'acier. Cette électro-

de 7" est reliée au pôle négatif de la source de courant à

l'aide d'un contact glissant (le contact n'est pas représen-

té). La cuve 1" est munie de tubulures d'arrivée d'eau 8 dis-

posées sur la surface latérale de la cuve 1" et de tubulures

d'évacuation d'eau 9 disposées sur la paroi en bout de la cu-

ve 1". Les tubulures 8 et 9 communiquent avec la chambre ca-

thodique 4. Dans la chambre cathodique 4, entre la paroi de la cuve 1" et l'électrode 7", est placée la charge dispersée

constituée de particules de matériau contenant de l'alumi-

nium, par exemple, de déchets de fabrication: l'oxyde d'alu-

minium de récupération ou les copeaux d'aluminium. L'électro-

de 7" et la membrane 2" sont installées de manière à ce que leurs axes de symétrie coincident et que la distance entre la membrane 2" et l'électrode 7" vaen augmentant depuis la tubulure d'amenée d'eau 8 jusqu'à la tubulure d'évacuation d'eau 9 à partir de la chambre cathodique 4. En outre, la chambre cathodique 4 est munie de tuyauteries de passage 11 en forme de U faisant communiquer entre elles les cavités

formées dans la chambre cathodique 4 des deux côtés de l'é-

lectrode 7" qui y est disposée. Cet électrolyseur est égale-

ment muni d'un dispositif 12 assurant la rotation de la cuve

1" autour de son axe de symétrie, d'une cuve auxiliaire rec-

tangu.aire 13, de tubulures communes 14 et 15, respectivement,

* d'évacuation d'eau épurée et d'arrivée d'eau à épurer. Le dis-

positif 12 est fixé à la cuve auxiliaire 13 et peut se présen-

ter sous la forme d'un moteur réducteur ayant un arbre de sor-

tie Couplé à l'arbre de la cuve 1" dont la fonction peut être

remplie par l'électrode 5. Le dispositif 12 peut être égale-

ment réalisé sous la forme d'une roue d'arrivée d'eau dont l'axe de rotation coincide avec l'axe de rotation de la cuve 1". Entre la cuve 1" et la cuve auxiliaire 13, est prévu un

espace rempli d'eau arrivant par la tubulure commune 15 d'ar-

rivée d'eau placée dans la partie supérieure de la cuve 13.

Aux endroits d'interaction de la cuve auxiliaire 13 et de l'électrode 5 remplissant la fonction auxiliaire d'arbre de rotation de la cuve 1", sont prévus des presse-étoupe( qui ne

sont pas représentés sur le dessin).

L'électrolyseur représenté sur les figures 1 et 2

fonctionne de la façon suivante.

L'eau polluée par les fluorures ou les fluorures et ions des métaux lourds et/ou par des substances minérales ou organiques en suspension, facilement dispersées, arrive pour

l'épuration par les tubulures d'arrivée d'eau 8. L'eau rem-

plit la chambre cathodique 4 et en coulant par les orifices

(pores) de la membrane 2 passe dans la chambre anodique 3.

Lors de l'application d'un courant aux électrodes 5 et 7 branchées respectivement sur les pôles positif et négatif de

la source de courant, l'eau à traiter est enrichie des pro-

duits de réaction de l'électrolyse, notamment: des ions de

la charge dispersée 6 électrochimiquement soluble, par exem-

ple, des ions d'aluminium et de fer, ainsi que des ions H+ et OH-. Les produits de la dissolution anodique de la charge 6 sont évacués de la chambre anodique 3 par le courant de

l'eau traitée passant par les orifices (pores) de la membra-

ne 2 et se coagulent grâce à la transformation en hydroxydes

et au brassage du courant d'eau. Le régime optimal du bras-

sage et de la formation de flocons est maintenu par diminu-

tion régulière de la vitesse du courant d'eau traitée dans la chambre cathodique 4 grâce a l'augmentation progressive

de la distance entre la membrane 2 et l'électrode 7 en pas-

sant de la tubulure d'arrivée d'eau 8 a la tubulure d'éva-

cuation d'eau 9 disposées respectivement dans les parties in-

férieure et supérieure de la cuve 1 de l'électrolyseur. Une

haute efficacité d'épuration des fluorures est également as-

surée par le fait que l'électrode 7 reliée au pôle négatif

de la source de courant est mixte, autrement dit. est consti-

tuée d'un matériau chimiquement insoluble en solution basique et de la charge en vrac 10 chimiquement soluble en solution

basique. Ceci permet d'effectuer de manière optimale le pro-

cessus d'obtention électrochimique d'un alcali (OH-) sur l'é-

lectrode 7 et d'utiliser efficacement ce dernier pour dissou-

dre la charge dispersée 10 formée de particules d'un matériau contenant de l'aluminium. A la dissolution de la charge 10

dans l'eau, en plus du coagulant obtenu par voie électrochimi-

que, on introduit un coagulant contenant de l'aluminium effi-

cace pour l'élimination des fluorures. En outre, lorsque les molécules d'eau sont déchargées sur l'électrode 7 chimiquement

insoluble, la concentration des ions OH- peut être élevée jus- qu'aux valeurs nécessaires pour la précipitation des ions de

magnésium Rg(OH), qui est un agent coagulant efficace ser-

vant a l'épuration des fluorures contenus dans l'eau. Les pro-

duits de dissolution chimique des charges 10 et 6, lors du

brassage dans la chambre cathodique 4, circulent dans la tubu-

lure de passage 11, ce qui assure un processus efficace d'ad-

sorption des fluorures et de formation de grands flocons pré-

cipitant rapidement lors de leur évacuation de l'électroly-

seur. La circulation de l'eau dans la tubulure 11 assure aus-

si les conditions optimales de dissolution de la charge 10 (amenée des ions OH- et évacuation des produits de dissolution chimique de la charge 10) en prévenant l'engorgement des pores

par les boues de la charge 10.

Lors de l'épuration d'une eau contenant le fluor de

dépar- en milieu alcalin (pH: 10 à 12), il est possible d'u-

tiliser efficacement l'électrolyseur sans avoir à appliquer

aux électrodes 5 et 7 le courant à partir d'une source de cou-

rant ou en n'y appliquant la tension que pendant une courte durée, pour la correction des valeurs Eh et pH dans de faibles limites et pour la récupération des charges dispersées 6 et 10

- par les gaz d'électrolyse.

L'électrolyseur représenté sur la figure 3 fonction-

ne de la même façon que celui représenté sur les figures 1, 2 avec la différence: que sont possibles pour l'épuration de l'eau des régimes de traitement en parallèle et en série, par exemple, le traitement de l'eau dans la chambre cathodique 4, ensuite dans la chambre anodique 3, ou vice versa, ainsi que

dans la chambre cathodique (anodique) 4 (3) de "premier ni-

veau", dans la chambre cathodique (anodique) 4 (3) de 'deu-

xième niveau", etc. Ainsi, l'électrolyseur représenté sur la

figure 3 est une batterie d'électrolyseurs et le nombre de ré-

gimes possibles de traitement d'eau augmente avec l'augmenta-

tion du nombre de chambres cathodiques et anodiques 4, 3, res-

pectivement, ce qui peut être utile pour l'épuration de l'eau ayant une concentration initiale variable en fluorures et/ou

autres impuretés polluant l'eau.

L'électrolyseur représenté sur la figure 4 fonction-

ne de la même-façon que celui représenté sur la figure 3, mais

le traitement de l'eau s'y fait en régime en parallèle, autre-

ment dit, par la division du courant d'eau de départ en plu-

sieurs parties et par arrivée de ces parties dans les sections

de l'électrolyseur représentant en soi une batterie d'électro-

lyseurs disposés dans une cuve tournant 1".

Dans ce cas, l'eau traitée est évacuée par les tubu-

lures 9 par portions et s'accumule dans la cuve auxiliaire 13 o , grâce à la rotation de la cuve 1", a lieu un processus de

brassage supplémentaire de l'eau traitée saturée d'agents coa-

gulants et de formation de grands flocons rapidement précipi-

tés avec les fluorures adsorbés et avec les autres impuretés polluant l'eau. Apres le brassage supplémentaire, l'eau passe,

par la tubulure 14, dans le séparateur de phase solide et li-

quide (qui n'est pas représenté sur la figure-4).

La rotation de la cuve 1" de la batterie d'électro-

lyseur se fait au moyen du dispositif 12, lequel, au cas o il est réalisé sous forme d'une roue hydraulique est mis en rotation par l'énergie de l'eau amenée. La rotation de la cuve 1" permet également d'intensifier le processus de dissolution chimique des charges 10 et 6, surtout pour le traitement des eaux de départ à teneur élevée en substances en suspension,

Le fonctionnemrent de cette variante de réalisation de l'élec-

trolyseur peut être assuré sans appliquer aux électrodes 5" et 7" un courant à partir de la source de courant, c'est-à-dire

grace seulement à la dissolution chimique de la charge disper-

sée 10 disposée dans la chambre cathodique 4 et à la dissolu-

tion mécanique (usure) durant la rotation de la cuve 1" des charges 10 et 6. En outre, la rotation de la cuve 1" assure la régénération (activation) des surfaces des électrodes 5" et 7"

par le traitement de ces dernières par la charge 10 ou 6 flui-

disée (brassée), ainsi que par obtention d'un agent coagulant

à haut degré de dispersion, tel que, Al(OH)3, adsorbant acti-

vement les fluorures a sa surface. La rotation de la cuve 1"

dans cette version d'exécution se fait autour de l'axe perpen-

diculaire aux plans des électrodes 7".

La variante de réalisation de l'électrolyseur repré-

senté sur la figure 5 fonctionne de la mime façon que celui représenté sur la figure 4, sauf que l'axe de rotation de la cuve 1" se dispose parallèlement aux plans des électrodes 7" et 5. En outre, l'arrivée et l'évacuation de l'eau se font a l'aide des tubulures communes 15, 14 d'arrivée et d'évacuation communicant respectivement avec la cuve 13, Le processus de

traitement de l'eau peut se faire dans les conditions stati-

ques, ce qui simplifie l'utilisation de l'électrolyseur et on ne réalise une rotation de courte durée de la cuve 1" que lors de la régénération des charges 6 et 10, ainsi que des

électrodes 5 et 7" et de la membrane 2".

L'épuration de l'eau par élimination des fluorures

dans les modes de réalisation des électrolyseurs selon l'in-

vention,.se fait par autorégulation, ce qui assure une hàute fiabilité de fonctionnement et d'utilisation de ces derniers dans la technologie d'épuration de l'eau, par exemple, des eaux de récupération des entreprises industrielles o est exigé une haute fiabilité d'approvisionnement du client en eau de qualité déterminée, L'utilisation de ces électrolyseurs

est également indiquée pour reconditionner l'eau potable, cor-

riger partiellement sa composition iono-moléculaire et colloP-

dale, en particulier, la concentration en fluorures, la valeur du pH du milieu, du potentiel d'oxydo-réduction (Eh) et de

la valeur des propriétés tampon. En ce cas, par un choix orien-

té de la charge dispersée 6, 10 et/ou par un régime d'intensi-

té de l'action électrique sur l'eau traitée, on peut ajuster le processus, ce qui est très important dans les productions

technologiques souples.

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Electrolyseur pour l'épuration de l'eau-par éli-

mination des impuretés contenant des fluorures comportant une cuve (1) divisée par une membrane diélectrique semi-perméable

(2) en deux chambres, lesdits chambres consistant en une cham-

bre anodique (3) comprenant une électrode formée d'une seule pièce (5) en un matériau électrochimiquement insoluble et une

charge électroconductrice dispersée (6) constituée de particu-

les d'un matériau électrochimiquement soluble, reliée au pôle positif d'une source de courant, et une chambre cathodique (4) comprenant une électrode formée d'une seule pièce (7) en

un matériau électrochimiquement insoluble reliée au pôle néga-

tif de la source de courant, des tubulures (8, 9) d'arrivée

et d'évacuation de l'eau communicant avec la chambre cathodi-

que (4), caractérisé en ce que la chambre cathodique (4) com-

porte en outre une charge dispersée (10) constituée de parti-

cules de matériau contenant de l'aluminium.

2. Electrolyseur selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la charge dispersée (10), dans la chambre ca-

thodique (4) est située entre la paroi de la cuve (1) et l'é-

lectrode (5) réalisée sous forme d'une plaque perforée dispo-

sée par rapport a la membrane semi-perméable (2) de manière à former un angle tel que la distance entre la membrane (2) et l'électrode (5) va en augmentant depuis la tubulure d'arrivée (8) jusqu'à la tubulure (9) d'évacuation d'eau de la chambre

cathodique (4).

3. Electrolyseur selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que la chambre cathodique (4) est munie d'une tuyauterie (11) faisant communiquer entre elles les cavités formées des deux côtés de l'électrode ayant la forme d'une

plaque (5) disposée dans cette chambre (4).