WO2017137705A1 - Procédé et dispositif de traitement de l'eau par electrolyse - Google Patents

Procédé et dispositif de traitement de l'eau par electrolyse Download PDF

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WO2017137705A1
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    • C02F2201/46115—Electrolytic cell with membranes or diaphragms
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    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02—Specific form of oxidant

Definitions

  • the present invention relates to the field of water treatment and especially to adaptations allowing the use of electrolysis to produce oxidizing and disinfecting substances under the best conditions.
  • the electrolysis practiced is conventionally that called sodium chlorine aimed at producing, by means of electrical energy, dihydrogen (H 2 ), sodium hydroxide (NaOH) and chlorine (Cl 2 ) from a water (H 2 O). ) loaded with salt (NaCl).
  • Salt dissolving in water produces Cl - and Na + ions.
  • Oxidation at the anode (connected to the + pole of the generator) can be represented as follows:
  • the reduction at the cathode (connected to the pole - of the generator) can be represented in the following way:
  • the half-reactions must be isolated from each other so as not to electrolyze the water. This isolation can be done by a membrane which confines the chloride ions in the anode bath.
  • hypochlorous acid HCO1
  • salt In the treatment of water pleasure basins, so that all water in the basin can be treated, the salt is dissolved in the entire volume of water which requires a large amount of salt.
  • salt must be added regularly, which requires monitoring and regular intervention.
  • H 2 O 2 hydrogen peroxide
  • the document US5997717 describes an apparatus and a method in which two separate electrolysis cells are used to produce peroxide but in a small quantity.
  • this method of treating water by electrolysis comprises the following operations:
  • each of the dipoles to a source of electrical energy with a given intensity and voltage for each dipole.
  • Such a process is particularly advantageous in that it makes it possible to produce oxidizing and / or disinfecting substances in water without the addition of additional base substances. Indeed, according to a characteristic of the process, the process exploits the own elements dissolved in water to turn them into oxidizing and disinfecting products including hydrogen peroxide.
  • the invention lies in the interaction between two dipoles implemented by the pipeline of the gases.
  • the interaction between the dipoles and the gas channel ensures the production of an oxidizing and disinfecting product, namely hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
  • this process produces hydrogen peroxide without requiring the amendment of water with a reagent and / or an electrolyte.
  • the method of the invention has another advantage in that it provides a solution to the basification of water.
  • the cathode of the second dipole also becomes the place of production of hydrogen peroxide and a neutralization, by means of the following reactions:
  • the synthesis 0 2 gas from the anode of the first dipole
  • H 2 gas produced by the cathode of the second dipole
  • Hydrogen peroxide H 2 O 2
  • the cathode of the second dipole is also the place of production of hydrogen peroxide without basification of water.
  • reagents and / or electrolytes can be used.
  • the process is all the more effective as the gas channeling is facilitated by the inversion. Not only does such an inversion facilitate the channeling of gases but it also shortens the path taken by the ions. By facilitating the exploitation of gases and ions, the process of the invention makes it possible to achieve a very good yield.
  • the method comprises the following operation:
  • Another advantage of the process of the invention lies in the fact that it consists in producing dichlor (Cl 2 ) and hypochlorous acid (HOCl) without the disadvantages of the prior art as regards basification.
  • the process of the invention can produce chlorine without the disadvantages of the prior art.
  • Another advantage of the process of the invention lies in the control of the energy required for the desired reactions. Indeed, the coupling, the electrical interaction of the dipoles show that the dipoles benefit from the production of electrons and consume less energy than the addition of the energies necessary to two dipoles which would not be in electrical interaction.
  • the method goes further in that, according to another particularly advantageous characteristic, it comprises the following operation:
  • the reactions leading to the decomposition of the hydrogen gas (H 2 ) produce electrons. These electrons will participate in the supply of electrical energy to the dipoles which will consequently consume less electricity.
  • the method of the invention implements reactions producing an electrical energy directly self-consumed by the other energy-consuming reactions.
  • the process of the invention thus has not only a higher yield in the production of the treatment substances but also a lower consumption.
  • At least one operation is selected from the following list:
  • the increase of the exchange surface of the electrode facilitates the exchange and therefore increases the yield.
  • the blockage corresponds to a situation of equilibrium between the energy produced which, if it is not extracted, goes against the energy consumed.
  • the blocking therefore corresponds to the sum of the two energies and leads to a balance. By balancing, we do not consume the surplus intensity.
  • This blocking of the intensity thus leads to controlling the flow of electrons produced at the level of the anode of the second dipole.
  • the method is remarkable in that it further comprises the following operation:
  • an operation consists in producing a carbon or graphite anode for the first dipole.
  • the process is remarkable in that it comprises the operation of injecting a bicarbonate-based electrolyte into the water to be treated.
  • the process is remarkable in that it comprises a persulfate production operation.
  • the presence of persulfate is particularly interesting for its oxidizing properties.
  • oxygen producing anode (O 2 ) of the first dipole produces the following oxidation reaction:
  • peroxodisulfate is that it is less sensitive to temperature variations and can thus offer its oxidative properties complementary to those of peroxide during non-ideal temperature ranges for hydrogen peroxide.
  • the process is remarkable in that it comprises the operation of producing persulfate from sulphate ions naturally present in the water to be treated.
  • the process is remarkable in that it comprises the operation of producing persulfate from the sulphate ions present in an electrolyte injected into the water to be treated according to the following reaction:
  • the method is remarkable in that it comprises the following operation:
  • the method is remarkable in that it comprises the following operation:
  • This porous liner increases the support surface required for the synthesis of hydrogen peroxide and contributes to increasing the production yield of said peroxide.
  • the method is remarkable in that it comprises the following operation:
  • one or more electrolytes can be exploited.
  • the process of the invention can be operated with water not subjected to injection of reagent or electrolyte, their presence may be preferred to avoid natural variations in the concentration of substances necessary for the production of oxidizing and disinfecting substances.
  • the method is remarkable in that it comprises the following operation:
  • the connections of each dipole are independent. It is then possible to define different voltages adapted to the electrolysis and the interactions that one wishes to promote.
  • the tensions can also be equal.
  • connections of each dipole are connected to a common power source.
  • the invention also relates to the device for implementing all or part of the characteristics of the method described above.
  • the invention also relates to a device for implementing all or part of the method described above.
  • This device for treating water by electrolysis is remarkable in that it comprises an enclosure equipped with an inlet and an outlet of the water to be treated, said enclosure accommodating at least four electrodes:
  • a first dipole is disposed under the second dipole. This arrangement makes it possible to take advantage of the displacement of the gases produced in water by the first dipole and which will go up towards the second dipole.
  • said membrane forms a tube separating:
  • the device further comprises an exhaust port of the trapped gas.
  • the chamber of the device comprises, according to another particularly advantageous feature of the invention, a porous lining positioned downstream of the second dipole.
  • the device comprises a pump for regulating the flow of water in the enclosure thus making it possible to control this parameter.
  • the device comprises an electrolyte reservoir and / or reagent and an injection module disposed upstream of the enclosure and communicating with the inlet of the enclosure. It is then no longer necessary to treat all the water in the pond but only the water entering the enclosure. The electrolyte and / or the reagent are then injected at the right amount at the right time.
  • the material of the anode of the first dipole is selected from the following list:
  • the material of the cathode of the first dipole is selected from the following list:
  • the set of electrodes is made of titanium coated with a catalyst.
  • the electrodes can be of any shapes namely flat, cylindrical, helical, membrane, porous, granular.
  • the anode and the cathode disposed in the hollow core of the tubular membrane are straight monoblock rods while the anode and the cathode disposed outside the membrane. are windings.
  • Such a geometry makes it possible to adapt the electrodes to the tubular configuration of the membrane.
  • the enclosure itself takes the form of a vertical tube.
  • the four electrodes forming a pair of dipoles are integral with the same plug to form an interchangeable independent module which is fixed to the enclosure by closing orifices provided for this purpose, said enclosure comprising a plurality of holes that may or may not accommodate each module.
  • Figure 1 is a schematic drawing of the operating principle of a water treatment device according to the invention.
  • Figure 2 is a schematic drawing of an embodiment of a water treatment device according to the invention.
  • Figure 3 is a schematic drawing of a first embodiment of the electrolysis module
  • Figure 4 is a schematic drawing of a second embodiment of the electrolysis module.
  • the method proposes to manufacture two electrolysis dipoles D1 and D2 each comprising a cathode C1, C2 and an anode A1 and A2.
  • a first dipole D1 proposes an interaction, that is to say an electrolysis E1 between Al and Cl
  • the second dipole D2 proposes an interaction, that is to say an electrolysis E2 between A2 and C2. It is then two dipoles arranged in the same enclosure 300.
  • the voltages applied respectively to dipoles D1 and D2 are different here.
  • the production coefficient al2 is much greater than al or a2. This interaction is sought because the coefficient of electrical interaction between the two dipoles allows a much larger production and can not be compared to the simple addition of the results of two dipoles placed in series as proposed in the prior art.
  • the dipoles are shown voluntarily discarded for better understanding. According to a preferred embodiment, the two dipoles are separated by only two millimeters.
  • the device referenced D ensures the treatment of water for example a non-illustrated pleasure pool. It can be used alone or in combination with other treatment and / or filtration devices.
  • This device D comprises a power supply module 100 supplying a control, regulation and power supply module 200.
  • This control module 200 controls the operation of an electrolysis module 300.
  • This electrolysis module 300 comprises an inlet pipe
  • control module 200 controls a supply pump 210 ensuring the regular supply of water to be treated of the electrolysis module 300. also provides the control of an injection module 220 upstream of the electrolysis module 300 of an electrolyte and / or reagent stored in a storage tank 400.
  • This tank 400 can be implemented by a module for accommodating interchangeable cartridges (not shown).
  • control module 200 provides the power supply by the wiring symbolized by the line referenced 230 electrodes of the electrolysis module 300 according to the desired intensity and voltage.
  • the electrolysis module 300 comprises four electrodes in the same enclosure 330 forming a vertical column:
  • the two electrolysis dipoles D1 and D2 are arranged one above the other and at a distance such that the electric fields overlap from one dipole to the other.
  • the gases produced in the column will rise and the ions will be attracted by the electrodes of opposite polarity.
  • the electrolysis module 300 further comprises a single tubular membrane 500 creating a separation between the anodes A1, A2 and the cathodes C1, C2, said membrane 500 creating a pipe directing the displacement of the gases produced by a first dipole D1 towards the second dipole D2 while allowing the migration of ions. More specifically, said single tubular membrane 500 separates:
  • the anode A1 of the cathode C1 of the dipole D1 positioned in the lower part of the lower enclosure 330 with the anode A1 disposed in the hollow core of the tube 500 and the cathode C1 constituting a coil centered on the axis of the tube; 500 positioned outside and away from the outer surface of the latter, and
  • the anode A2 of the cathode C2 of the second electrolysis dipole D2 disposed above the first D1 with the cathode C2 disposed in the hollow core of the tube 500 and the anode A2 constituting a coil centered on the axis of the tube 500 positioned outside and away from the outer surface of the latter.
  • the hydrogen H 2 coming from the cathode C1 of the first dipole D1 is oriented (arrows F2) towards the anode A2 of the second dipole D2 to produce the following reaction: H 2 -> 2H + + 2e ⁇ .
  • This orientation is achieved by channeling the hydrogen gas H 2 between the inner wall of the enclosure 330 and the outer wall of the membrane 500.
  • H 2 (channeled and derived from the cathode C1 of the first dipole 500) + 0 2 (gas present on the anode A2 of the second dipole 600) -> H 2 0 2 .
  • the cathode C2 of the second dipole D2 receives the channelized oxygen O 2 and derived (arrows F3) from the anode A1 of the first dipole D1 which cooperates with the hydrogen H 2 produced by the cathode C2 of the second dipole D 2 to form hydrogen peroxide.
  • hydrogen (H 2 O 2 ) according to the following reaction:
  • the pipe is then made by the hollow core of the tubular membrane 500.
  • Hydrogen peroxide H 2 O 2
  • a cathodic reduction also occurs on the cathode C2 of the second dipole D2 with the channelized dihydrogen 0 2 and issued (arrows F3) from the anode Al of the first dipole D1 to create superoxide ions (O 2 ⁇ ).
  • the choice of materials is as follows: the anode Al of the first dipole D1 is made of graphite, which makes it possible to produce carbon dioxide from the bottom of the electrolysis cell so that the entire volume of water of the enclosure 330 benefits from it with the advantages above described,
  • the cathode C1 of the first dipole D1 is made of copper
  • the anode A2 of the second dipole D2 is made of steel
  • the cathode C2 of the second dipole D2 is made of graphite
  • the membrane 500 is porous and made of polypropylene.
  • the embodiment illustrated by the drawing of FIG. 4 differs from the previous one by the additional presence of a porous lining 600 located in the enclosure 330 downstream of the electrolysis dipoles D1 and D2, that is to say in high end of the vertical enclosure 330.
  • This porous seal serves as additional support for additional production of H 2 0 2 by direct reaction between O 2 and H 2 .
  • an outlet 700 of the gas is formed in the enclosure 330.
  • this exhaust can be realized directly by the water of a basin opened on the outside.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de traitement de l'eau par électrolyse, comprenant les opérations suivantes : - fabriquer deux dipôles d'électrolyse (D1 et D2), - relier chacun des dipôles (D1 et D2) à une source d'énergie électrique, et remarquable en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes : - disposer les deux dipôles à l'intérieur d'une même enceinte (330) dans laquelle l'eau à traiter circule, - inverser l'un des dipôles de façon à positionner en regard du flux d'eau à traiter la cathode du deuxième dipôle dans le prolongement de l'anode du premier dipôle et l'anode du deuxième dipôle dans le prolongement de la cathode du premier dipôle, - rapprocher les deux dipôles (D1, D2) à une distance suffisamment réduite pour créer entre eux des interactions électriques et chimiques et former ainsi un système d'électrolyse au moins quadripolaire, - canaliser les gaz résultant de l'électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle (D1) vers le deuxième dipôle (D2). L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre le procédé. Applications : traitement de l'eau.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE TRAITEMENT DE L'EAU PAR ELECTROLYSE
DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION
La présente invention a trait au domaine du traitement de l'eau et notamment aux adaptations permettant d'utiliser 1 ' électrolyse pour produire des substances oxydantes et désinfectantes dans les meilleures conditions.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
II est connu d'utiliser la technique de 1 ' électrolyse pour produire des substances chimiques d'oxydation et de désinfection pour le traitement de l'eau et notamment pour le traitement de l'eau des bassins d'agrément.
L ' électrolyse pratiquée est classiquement celle dite chlore soude visant à produire au moyen d'énergie électrique, du dihydrogène (H2), de la soude (NaOH) et du dichlore (Cl2) à partir d'une eau (H20) chargée en sel (NaCl).
Le sel en se dissolvant dans l'eau produit des ions Cl" et Na+.
L'oxydation à l'anode (reliée au pôle + du générateur) peut être représentée de la façon suivante :
2H20 (liquide) -> 02 (gaz) + 4H+ (aqueux) + 4e"
La réduction à la cathode (reliée au pôle — du générateur) peut être représentée de la façon suivante :
4H20 (liquide) -> 2H2 (gaz) + 40H" (aqueux)
Les demi-réactions ayant lieu avec les ions issus de la dissolution du sel sont :
À l'anode : 2C1" → Cl2 + 2e"
À la cathode : Na+ + H20 + e" → NaOH + ½ H2
Les demi-réactions doivent être isolées l'une de l'autre pour ne pas réaliser 1 ' électrolyse de l'eau. Cet isolement peut se faire par une membrane qui confine les ions chlorure dans le bain anodique.
Plus globalement, on obtient :
2Na+ + 2C1" + 2H20 -> 2NaOH + Cl2 + H2
Par réaction du dichlore avec l'eau, on obtient également un acide hypochloreux (H0C1) selon la réaction suivante : Cl2 + H20 H0C1 + HC1.
On obtient alors un puissant désinfectant oxydant, antibactérien, anti-algue . Néanmoins, un tel procédé classique de production de dichlore à partir de l'eau chargée en sel présente plusieurs inconvénients :
Comme décrit plus haut, la production de dichlore (C12) s'accompagne toujours de la production de soude (hydroxyde de sodium NaOH) qui conduit à une augmentation du potentiel hydrogène (pH) qui requiert une intervention à des fins de retour à l'équilibre. Étant donné que ces deux paramètres sont liés, il en est de même avec le taux d'alcalinité ;
- Dans le traitement de l'eau des bassins d'agrément, afin que toute l'eau du bassin puisse être traitée, le sel est dissous dans l'ensemble du volume d'eau ce qui requiert une grande quantité de sel. La présence de sel (NaCl) à très forte dose dans le bassin (1 à 5 g/1 grammes par litre) peut provoquer le dessèchement de la peau des utilisateurs. De plus, afin de garantir sa concentration, du sel doit être régulièrement ajouté, ce qui requiert une surveillance ainsi qu'une intervention régulière.
Une autre technique connue de traitement de l'eau consiste à introduire dans l'eau, du peroxyde d'hydrogène (H202) qui est un puissant oxydant et désinfectant. Néanmoins, ce produit présente l'inconvénient d'avoir une durée d'activité efficace réduite requérant des interventions régulières. De plus, il nécessite des conditions de stockage et de distribution de plus en plus complexes constituant un frein à son plein développement commercial.
L'art antérieur ne présente pas de réelle alternative aux inconvénients cités ci-dessus.
Ainsi, par exemple, le document US5997717 décrit un appareil et un procédé où se succèdent deux cellules d ' électrolyse séparées permettant de produire du peroxyde mais à faible quantité.
Le document US 2003/0070940 décrit quant à lui un procédé et un appareil pour la purification de l'eau où se succèdent au moins deux cellules d'électrolyse identiques et disposées en série se contentant d'additionner les résultats de chaque cellule pour augmenter le rendement mais en neutralisant une partie desdits résultats .
L'art antérieur montre également dans le document WO03/035556 que le cloisonnement ou la séparation entre les cellules d'électrolyse même à l'intérieur d'une même enceinte est la norme. DESCRIPTION DE L'INVENTION
Ce que constatant, la demanderesse a mené des recherches visant à améliorer le traitement de l'eau par électrolyse pour produire des substances oxydantes et désinfectantes sans les inconvénients de l'art antérieur.
Ces recherches ont abouti à la conception et à la mise en oeuvre d'un procédé de traitement de l'eau par électrolyse particulièrement original permettant d'obvier aux inconvénients de l'art antérieur.
Selon l'invention, ce procédé de traitement de l'eau par électrolyse comprend les opérations suivantes :
- fabriquer deux dipôles d ' électrolyse constitués chacun d'une anode et d'une cathode,
- relier chacun des dipôles à une source d'énergie électrique avec une intensité et une tension données pour chaque dipôle.
Ce procédé est remarquable en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes :
- disposer les deux dipôles à l'intérieur d'une même enceinte dans laquelle l'eau à traiter circule,
- inverser l'un des dipôles de façon à positionner en regard du flux d'eau à traiter la cathode du deuxième dipôle dans le prolongement de l'anode du premier dipôle et l'anode du deuxième dipôle dans le prolongement de la cathode du premier dipôle,
- rapprocher les deux dipôles à une distance suffisamment réduite pour créer entre eux des interactions électriques et chimiques et former ainsi un système d ' électrolyse au moins quadripolaire ,
- canaliser les gaz résultant de 1 ' électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle vers le deuxième dipôle.
Un tel procédé est particulièrement avantageux en ce qu'il permet de produire dans l'eau des substances oxydantes et/ou désinfectantes sans ajout de substances de base complémentaires. En effet, selon une caractéristique du procédé, le procédé exploite les propres éléments dissous dans l'eau pour les transformer en produits oxydants et désinfectants et notamment du peroxyde d'hydrogène.
Les différentes réactions conduisant à ces effets techniques sont décrites ci-après.
Comme classiquement,
l'anode du premier dipôle produit la réaction suivante : 2H20 (liquide) -> 02 (gaz) + 4H+ (aqueux) + 4e"
et,
la cathode du premier dipôle va produire la réaction suivante :
4H20 (liquide) + 4e" -> 2H2 (gaz) + 40H" (aqueux).
De plus, comme classiquement et comme pour le dipôle précédent, l'anode du deuxième dipôle produit la réaction suivante :
2H20 (liquide) -> 02 (gaz) + 4H+ (aqueux) + 4e"
et,
la cathode du deuxième dipôle va produire la réaction suivante :
4H20 (liquide) + 4e" -> 2H2 (gaz) + 40H" (aqueux).
L'invention se situe dans l'interaction entre des deux dipôles mise en œuvre par la canalisation des gaz.
En effet, l'anode du deuxième dipôle va également produire la réaction suivante :
H2 (gaz issu de la cathode du premier dipôle) -> 2H+ + 2e"
Mais surtout la synthèse suivante
H2 (gaz issu de la cathode du premier dipôle) + 02 (gaz présent sur l'anode du deuxième dipôle) -> H202
Ainsi, l'interaction entre les dipôles et la canalisation des gaz assurent la production d'un produit oxydant et désinfectant, à savoir le peroxyde d'hydrogène (H202).
Il n'est plus alors nécessaire de stocker ce peroxyde ni d'en assurer le dosage par ajout dans l'eau, il est produit à la demande par le procédé de l'invention. De plus, ce procédé produit du peroxyde d'hydrogène sans nécessiter l'amendement de l'eau par un réactif et/ou par un électrolyte.
Le procédé de l'invention présente un autre avantage en ce qu'il apporte une solution à la basification de l'eau.
En effet, une autre réaction se produit au niveau de l'anode du deuxième dipôle à savoir :
0H"+H+ -> H20
Les ions OH" responsables de la basification sont donc neutralisés par les ions H+. Ainsi, les substances produites par le procédé de l'invention ne conduisent pas à une basification de l'eau.
La cathode du deuxième dipôle devient également le lieu de production de peroxyde d'hydrogène et d'une neutralisation, au moyen des réactions suivantes : La synthèse 02 (gaz issu de l'anode du premier dipôle) + H2 (gaz produit par la cathode du deuxième dipôle) -> H202
Du peroxyde d'hydrogène (H202) est donc également produit.
Une réduction cathodique se produit également sur la cathode du deuxième dipôle et conduit à la réaction suivante :
02 (gaz issu de l'anode du premier dipôle) -> 02" (ion superoxyde) Cet ion superoxyde dismute avec les ions hydrogène H+ présents dans la solution pour produire également du peroxyde d'hydrogène selon la réaction suivante :
02" + 2H+ _> H202
En outre, comme pour l'anode, les ions OH" produits par la cathode du deuxième dipôle sont neutralisés selon la réaction suivante :
OH" + H+ -> H20
Ainsi, la cathode du deuxième dipôle est également le lieu de production de peroxyde d'hydrogène sans basification de l'eau.
Il apparaît ainsi que le procédé de l'invention consiste à produire une grande quantité de peroxyde d'hydrogène tout en gardant l'eau en équilibre .
De plus, il apparaît que ces réactions peuvent se produire sans ajout de réactifs et/ou d'électrolyte en choisissant simplement les matériaux des dipôles selon des gammes connues. En outre, en multipliant le nombre de réactions, le rendement est supérieur à ce que propose l'art antérieur.
Néanmoins afin d'augmenter les rendements ou de favoriser une réaction par rapport à une autre, des réactifs et/ou électrolytes peuvent être utilisés.
Aux résultats d ' électrolyses classiques viennent s'additionner les résultats issus de l'interaction des substances produites, ces résultats issus de l'interaction étant largement supérieurs à ceux issus de la simple addition des résultats de chaque dipôle pris séparément. Il apparaît ainsi que l'apport de l'invention ne se situe pas dans la simple juxtaposition des deux dipôles mais surtout dans l'exploitation par le deuxième dipôle des substances résultant du premier dipôle et des substances issues du champ électrique combiné.
Le procédé est d'autant plus efficace que la canalisation des gaz est facilitée par l'inversion. Non seulement une telle inversion facilite la canalisation des gaz mais elle raccourcit également le chemin pris par les ions. En facilitant l'exploitation des gaz et des ions, le procédé de l'invention permet d'atteindre un très bon rendement .
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé comprend l'opération suivante :
- canaliser les gaz résultant de 1 ' électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle vers le deuxième dipôle en orientant les gaz issus de l'anode du premier dipôle vers la cathode du deuxième dipôle et les gaz issus de la cathode du premier dipôle vers l'anode du deuxième dipôle.
Un autre avantage du procédé de l'invention réside dans le fait qu'il consiste à réaliser la production de dichlore (Cl2) et d'acide hypochloreux (H0C1) sans les inconvénients de l'art antérieur en ce qui concerne la basification .
En effet, comme les ions chlorure Cl" peuvent être déjà présents dans l'eau les réactions suivantes se produisent :
A l'anode du premier dipôle 2C1" -> Cl2 + 2e"
A l'anode du deuxième dipôle 2C1" -> Cl2 + 2e" et
H2 -> 2H+ + 2e"
A la cathode du deuxième dipôle Cl2 (produit par Al) + H2
(produit par C2 ) -> HC1
Comme expliqué plus haut, les ions OH" sont neutralisés.
Ainsi, le procédé de l'invention peut produire du dichlore sans les inconvénients de l'art antérieur.
Bien entendu, ces réactions conduisant à la production de chlore voient leur rendement augmenté en cas d'ajout de sel.
Il apparaît ainsi un autre avantage du procédé de l'invention qui permet d'être mis en œuvre aussi bien pour la production de peroxyde (H202) que pour la production de dichlore (Cl2). Ainsi, un dispositif unique peut être conçu et commercialisé pour les deux productions et peut être exploité selon les législations et les traitements souhaités. Le procédé n'est donc pas exclusivement dédié à la production de peroxyde.
Un autre avantage du procédé de l'invention réside dans la maîtrise de l'énergie nécessaire aux réactions souhaitées. En effet, le couplage, l'interaction électrique des dipôles montrent que les dipôles profitent de la production d'électrons et consomment moins d'énergie que l'addition des énergies nécessaires à deux dipôles qui ne seraient pas en interaction électrique. Le procédé va plus loin en ce que, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, il comprend l'opération suivante :
- canaliser les gaz résultant de 1 ' électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle vers le deuxième dipôle à des fins de production d'énergie à savoir d'électrons qui sont consommés dans les autres réactions. En effet, les réactions ci-dessus décrites produisent des électrons qui seront avantageusement utilisés à cette fin .
Comme décrites plus haut, les réactions conduisant à la décomposition du gaz hydrogène (H2) produisent des électrons. Ces électrons vont participer à l'alimentation en énergie électrique des dipôles qui vont consommer en conséquence moins d'électricité. Ainsi, le procédé de l'invention met en oeuvre des réactions productrices d'une énergie électrique directement autoconsommée par les autres réactions consommatrices d'énergie.
Le procédé de l'invention présente ainsi non seulement un rendement plus élevé dans la production des substances de traitement mais également une consommation moindre.
D'autres caractéristiques participent à l'augmentation du rendement du procédé proposé.
Ainsi, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, pour favoriser la réaction de synthèse suivante : H2 (gaz issu de la cathode du premier dipôle) + 02 (gaz présent sur l'anode du deuxième dipôle) -> H202 qui permet la production de l'oxydant désinfectant, au moins une opération est sélectionnée parmi la liste suivante :
- augmenter la surface de contact d'échange au niveau d'une ou plusieurs électrodes,
- bloquer l'intensité du courant pour le deuxième dipôle,
sélectionner un matériau catalyseur pour l'anode du deuxième dipôle .
L'augmentation de la surface d'échange de l'électrode facilite l'échange et donc augmente le rendement.
Le blocage correspond à une situation d'équilibre entre l'énergie produite qui si elle n'est pas extraite, va à contresens de l'énergie consommée. Le blocage correspond donc à la somme des deux énergies et aboutit à un équilibre. En équilibrant, on ne consomme pas le surplus d'intensité.
Comme expliqué plus haut, on peut l'extraire du système et obtenir ainsi un système non gourmand en énergie.
Ce blocage de l'intensité conduit donc à contrôler le flux des électrons produits au niveau de l'anode du deuxième dipôle.
Le choix d'un matériau catalyseur pour l'électrode (tel du palladium Pd) augmentera le rendement.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend en outre l'opération suivante :
- produire du dioxyde de carbone (C02).
L'apport de dioxyde de carbone (C02) dans le procédé présente de nombreux avantages parmi ceux-ci :
- dissous dans l'eau, il produit de l'acide carbonique ;
- il évite la décomposition du peroxyde d'hydrogène (H202 ) par le dihydrogène H2 ;
- il dilue le mélange 02 + H2 et évite ainsi une concentration trop explosive .
Afin de disposer de carbone, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une opération consiste à fabriquer une anode en carbone ou en graphite pour le premier dipôle .
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération d'injection d'un électrolyte à base de bicarbonate dans l'eau à traiter .
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend une opération de production de persulfate. La présence de persulfate est particulièrement intéressante pour ses propriétés oxydantes.
Ainsi, l'anode productrice de dioxygène (02) du premier dipôle produit la réaction d'oxydation suivante :
2S04 2" -> S208 2" (peroxodisulfate )
Le peroxodisulfate a pour avantage d'être moins sensible aux variations de température pouvant ainsi proposer ses propriétés oxydantes complémentaires à celles du peroxyde lors de plages de températures non idéales pour le peroxyde d'hydrogène.
De plus, l'hydrolyse du persulfate conduit à la réaction suivante : S208 2"-> H202 + 2HS04 ~
également productrice de peroxyde d'hydrogène (H202).
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération de production de persulfate à partir des ions sulfates naturellement présents dans l'eau à traiter.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération de production de persulfate à partir des ions sulfates présents dans un électrolyte injecté dans l'eau à traiter selon la réaction suivante :
2S04 2"-> S208 + 4e"'
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération suivante :
- appliquer une tension différente selon les dipôles de façon à promouvoir des interactions entre les électrodes de dipôles différents de façon à créer de nouveaux dipôles entre anodes et/ou cathodes. Cette caractéristique contribue à augmenter le rendement de production d'oxydant du procédé de l'invention.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération suivante :
- Disposer une garniture poreuse en aval du deuxième dipôle afin de favoriser la synthèse du peroxyde d'hydrogène. Cette garniture poreuse augmente la surface de support nécessaire à la synthèse du peroxyde d'hydrogène et contribue à augmenter le rendement de production dudit peroxyde.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération suivante :
- faire circuler un ou plusieurs électrolytes dans l'enceinte. Selon le matériau des électrodes et selon le traitement oxydant et désinfectant souhaités, un ou plusieurs électrolytes peuvent être exploités. Ainsi, bien que le procédé de l'invention puisse être exploité avec de l'eau non soumise à une injection de réactif ou d ' électrolyte , leur présence peut être préférée pour éviter les variations naturelles de concentration des substances nécessaires à la production des substances oxydantes et désinfectantes.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il comprend l'opération suivante :
faire varier le débit afin d'établir le bon temps de résidence de 1 ' électrolyte dans l'enceinte.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les connections de chaque dipôle sont indépendantes. Il est alors possible de définir des tensions différentes et adaptées à 1 ' électrolyse et aux interactions que l'on souhaite favoriser. Les tensions peuvent également être égales.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les connections de chaque dipôle sont reliées à une source d'alimentation commune.
L'invention concerne également le dispositif permettant de mettre en œuvre tout ou partie des caractéristiques du procédé ci- dessus décrit.
L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en œuvre tout ou partie du procédé ci-dessus décrit.
Ce dispositif de traitement de l'eau par électrolyse est remarquable en ce qu'il comprend une enceinte équipée d'une entrée et d'une sortie de l'eau à traiter, ladite enceinte accueillant au moins quatre électrodes :
deux anodes et deux cathodes
avec une même membrane créant une séparation entre les anodes et les cathodes, ladite membrane créant une canalisation orientant le déplacement des gaz produits par un premier dipôle vers un deuxième dipôle tout en autorisant la migration des ions.
La présence de cette membrane canalisant la production du premier dipôle d ' électrolyse pour l'orienter vers le deuxième dipôle d ' électrolyse garantit un bon rendement.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, un premier dipôle est disposé sous le deuxième dipôle. Cette disposition permet de profiter du déplacement des gaz produits dans l'eau par le premier dipôle et qui remonteront vers le deuxième dipôle . Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, ladite membrane forme un tube séparant :
- l'anode de la cathode d'un premier dipôle avec l'anode disposée dans l'âme creuse du tube et,
- l'anode de la cathode du deuxième dipôle avec la cathode disposée dans l'âme creuse du tube.
La présence de cette membrane canalisant la production du premier dipôle d ' électrolyse pour l'orienter vers le deuxième dipôle qui est inversé par rapport au premier garantit un bon rendement des électrolyses proposées par les dipôles secondaires.
Afin de prévoir l'évacuation des gaz emprisonnés dans la membrane mais non dissous, le dispositif comprend en outre un orifice d'échappement des gaz emprisonnés.
Afin d'augmenter la production de peroxyde en augmentant les surfaces possibles de contact favorisant la synthèse, l'enceinte du dispositif comprend, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, une garniture poreuse positionnée en aval du deuxième dipôle.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend une pompe de régulation du débit de l'eau dans l'enceinte permettant ainsi de contrôler ce paramètre.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le dispositif comprend un réservoir d ' électrolyte et/ou de réactif et un module d'injection disposés en amont de l'enceinte et communiquant avec l'entrée de l'enceinte. Il n'est alors plus nécessaire de traiter la totalité de l'eau du bassin mais seulement l'eau entrant dans l'enceinte. L ' électrolyte et/ou le réactif sont alors injectés à la bonne quantité au bon moment.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le matériau de l'anode du premier dipôle est sélectionné dans la liste suivante :
- acier inox,
- titane,
- platine,
- graphite, ou
- tous matériaux catalytiques .
Il en est de même pour l'anode du deuxième dipôle. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, le matériau de la cathode du premier dipôle est sélectionné dans la liste suivante :
- acier inox,
- titane,
- platine,
- graphite, ou
- tous matériaux catalytiques .
Il en est de même pour la cathode du premier dipôle.
Selon un mode de réalisation préféré, l'ensemble des électrodes est en titane revêtu d'un catalyseur.
Les électrodes (anodes ou cathodes) peuvent être de toutes formes à savoir plates, cylindriques, hélicoïdales, membranaires , poreuses, granulaires.
Néanmoins, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'anode et la cathode disposées dans l'âme creuse de la membrane tubulaire sont des tiges rectilignes monoblocs alors que l'anode et la cathode disposées à l'extérieur de la membrane sont des enroulements. Une telle géométrie permet d'adapter les électrodes à la configuration tubulaire de la membrane .
De plus, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, l'enceinte prend elle-même la forme d'un tube vertical.
Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, les quatre électrodes formant une paire de dipôles sont solidaires d'un même bouchon pour former un module indépendant interchangeable venant se fixer à l'enceinte en fermant des orifices prévus à cet effet, ladite enceinte comprenant une pluralité d'orifices susceptibles d'accueillir ou non chacun un module. Cette caractéristique permet pour une même enceinte de proposer un rendement de traitement différent s ' adaptant au volume d'eau à traiter en augmentant ou en diminuant le nombre de modules.
Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif de traitement de l'eau conforme à l'invention. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
La figure 1 est un dessin schématique du principe de fonctionnement d'un dispositif de traitement de l'eau conforme à l'invention ;
La figure 2 est un dessin schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de traitement de l'eau conforme à l'invention ;
La figure 3 est un dessin schématique d'un premier mode de réalisation du module d ' électrolyse ;
La figure 4 est un dessin schématique d'un deuxième mode de réalisation du module d ' électrolyse .
DESCRIPTION DES MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS,
Comme illustré sur le schéma de principe de la figure 1, le procédé propose de fabriquer deux dipôles d ' électrolyse Dl et D2 chacun comprenant une cathode Cl, C2 et une anode Al et A2.
En conséquence, un premier dipôle Dl propose une interaction c'est-à-dire une électrolyse El entre Al et Cl et le deuxième dipôle D2 propose une interaction c'est-à-dire une électrolyse E2 entre A2 et C2. Il s'agit alors de deux dipôles disposés dans une même enceinte 300.
En les rapprochant, les champs électriques se chevauchent et des interactions se créent pour former un système d ' électrolyse au moins quadripolaire en créant entre eux des interactions électriques et chimiques c'est-à-dire des électrolyses supplémentaires E3 et E4. En effet, en rapprochant les deux dipôles de base Dl et D2 ci-dessus décrits, on crée les dipôles supplémentaires suivants :
D3 qui propose une interaction c'est-à-dire une électrolyse E3 entre Al et C2,
D4 qui propose une interaction c'est-à-dire une électrolyse E4 entre A2 et Cl.
Quatre électrolyses peuvent donc être obtenues.
Les tensions appliquées respectivement aux dipôles Dl et D2 sont ici différentes.
Le procédé de l'invention peut être mis en équation de la façon suivante :
y = alDl + a2D2 + al2 D1D2
Le coefficient de production al2 est largement supérieur à al ou à a2. Cette interaction est recherchée car le coefficient d'interaction électrique entre les deux dipôles permet une production beaucoup plus importante et ne peut être comparée à la simple addition des résultats de deux dipôles placés en série comme le propose l'art antérieur.
En effet, l'interaction électrique et chimique obtenue par le rapprochement permet de mettre en œuvre comme expliqué plus haut au moins les réactions supplémentaires suivantes :
H2 (gaz issu de la cathode Cl du premier dipôle Dl) -> 2H+ + 2e" Mais surtout la synthèse suivante
H2 (gaz issu de la cathode Cl du premier dipôle Dl) + 02 (gaz présent sur l'anode A2 du deuxième dipôle D2) -> H202
La demanderesse a établi que si l'on considère le coefficient de production d'une électrolyse égal à 1, le rendement des deux électrolyses sans interactions correspond à 2 alors que le rendement des deux électrolyses auquel vient s'ajouter le rendement des autres réactions chimiques correspond à 12.
Les dipôles sont représentés volontairement écartés pour une meilleure compréhension. Selon un mode de réalisation préféré, les deux dipôles sont séparés de seulement deux millimètres.
Comme illustré sur le dessin de la figure 2, le dispositif référencé D dans son ensemble assure le traitement de l'eau par exemple d'un bassin d'agrément non illustré. Il peut être exploité seul ou en association avec d'autres dispositifs de traitement et/ou de filtration.
Ce dispositif D comprend un module d'alimentation électrique 100 alimentant un module de commande, de régulation et d'alimentation électrique 200. Ce module de commande 200 commande le fonctionnement d'un module d ' électrolyse 300.
Ce module d' électrolyse 300 comprend une canalisation d'entrée
310 de l'eau à traiter et une canalisation de sortie 320 de l'eau traitée. Le déplacement de l'eau est illustré par la flèche Fl.
Afin de commander, de réguler et d'alimenter le module d ' électrolyse 300, le module de commande 200 assure la commande d'une pompe d'alimentation 210 assurant l'alimentation régulière en eau à traiter du module d ' électrolyse 300. Il assure également la commande d'un module d'injection 220 en amont du module d ' électrolyse 300 d'un électrolyte et/ou de réactif stocké dans un réservoir de stockage 400. Ce réservoir 400 peut être mis en oeuvre par un module d'accueil de cartouches interchangeables (non illustrées ) .
Enfin, le module de commande 200 assure l'alimentation électrique par les câblages symbolisés par le trait référencé 230 des électrodes du module d ' électrolyse 300 selon l'intensité et la tension souhaitées.
Comme illustré sur le dessin de la figure 3, le module d ' électrolyse 300 comprend quatre électrodes dans une même enceinte 330 formant une colonne verticale:
deux anodes Al, A2 (reliées à un pôle +) et deux cathodes Cl, C2
(reliées à un pôle -) réparties dans deux dipôles d ' électrolyse Dl et D2 disposés dans ladite enceinte 330 l'un au-dessus de l'autre.
Les deux dipôles d'électrolyse Dl et D2 sont disposés l'un au-dessus de l'autre et à une distance telle que les champs électriques se chevauchent d'un dipôle à l'autre. Ainsi, les gaz produits dans la colonne vont remonter et les ions vont être attirés par les électrodes de polarité opposée.
Le module d'électrolyse 300 comprend en outre une membrane tubulaire unique 500 créant une séparation entre les anodes Al, A2 et les cathodes Cl, C2, ladite membrane 500 créant une canalisation orientant le déplacement des gaz produits par un premier dipôle Dl vers le deuxième dipôle D2 tout en autorisant la migration des ions. Plus précisément, ladite membrane tubulaire unique 500 sépare :
- l'anode Al de la cathode Cl du dipôle Dl positionné en partie basse de l'enceinte 330 basse avec l'anode Al disposée dans l'âme creuse du tube 500 et la cathode Cl constituant un bobinage axé sur l'axe du tube 500 positionné à l'extérieur et à distance de la surface extérieure de ce dernier, et
- l'anode A2 de la cathode C2 du deuxième dipôle d'électrolyse D2 disposé au-dessus du premier Dl avec la cathode C2 disposée dans l'âme creuse du tube 500 et l'anode A2 constituant un bobinage axé sur l'axe du tube 500 positionné à l'extérieur et à distance de la surface extérieure de ce dernier.
Ainsi, conformément à l'invention, le dihydrogène H2 issu de la cathode Cl du premier dipôle Dl est orienté (flèches F2) vers l'anode A2 du deuxième dipôle D2 pour produire la réaction suivante : H2-> 2H+ + 2e~.
Cette orientation est réalisée en canalisant le gaz dihydrogène H2 entre la paroi intérieure de l'enceinte 330 et la paroi extérieure de la membrane 500.
La zone autour et au-dessus de l'anode A2 va surtout être le lieu de la synthèse suivante :
H2 (canalisé et issu de la cathode Cl du premier dipôle 500) + 02 (gaz présent sur l'anode A2 du deuxième dipôle 600) -> H202.
De plus, les ions OH- et H+ circulant librement coopèrent au niveau de l'anode A2 du deuxième dipôle D2 selon la réaction suivante :
0H"+H+ -> H20.
La cathode C2 du deuxième dipôle D2 reçoit le dioxygène 02 canalisé et issu (flèches F3) de l'anode Al du premier dipôle Dl qui coopère avec le dihydrogène H2 produit par la cathode C2 du deuxième dipôle D2 pour former du peroxyde d'hydrogène (H202) selon la réaction suivante :
H2 + 02 -> H202.
La canalisation est alors réalisée par l'âme creuse de la membrane tubulaire 500.
Du peroxyde d'hydrogène (H202) est donc également produit.
Une réduction cathodique se produit également sur la cathode C2 du deuxième dipôle D2 avec le dihydrogène 02 canalisé et issu (flèches F3) de l'anode Al du premier dipôle Dl pour créer des ions superoxyde (02~) .
Cet ion superoxyde (02~) dismute avec les ions hydrogène H+ non canalisés et présents dans la solution pour produire également du peroxyde d'hydrogène (H202) selon la réaction suivante :
02" + 2H+ _> H202
En outre, comme pour l'anode A2 , les ions OH- produits par la cathode C2 du deuxième dipôle 600 sont neutralisés selon la réaction suivante :
OH" + H+ -> H20
Il apparaît ainsi que l'invention permet de produire une grande quantité de peroxyde d'hydrogène tout en gardant l'eau en équilibre.
Selon un mode de réalisation, le choix des matériaux est le suivant : - l'anode Al du premier dipôle Dl est en graphite ce qui permet de produire du gaz carbonique dès le bas de la cellule d ' électrolyse afin que l'ensemble du volume d'eau de l'enceinte 330 en bénéficie avec les avantages ci-dessus décrits,
- la cathode Cl du premier dipôle Dl est en cuivre,
- l'anode A2 du deuxième dipôle D2 est en acier,
- la cathode C2 du deuxième dipôle D2 est en graphite,
- la membrane 500 est poreuse et en polypropylène .
Il apparaît que la mise en œuvre du procédé de l'invention peut être réalisée par des matériaux non onéreux rendant viable la commercialisation à grande échelle du dispositif.
Le mode de réalisation illustré par le dessin de la figure 4 diffère du précédent par la présence additionnelle d'une garniture poreuse 600 située dans l'enceinte 330 en aval des dipôles d ' électrolyse Dl et D2 , c'est-à-dire en extrémité haute de l'enceinte verticale 330.
Cette garniture poreuse sert de support supplémentaire à une production supplémentaire de H202 par réaction directe entre 02 et H2.
De plus, que ce soit dans le mode de réalisation illustré par le dessin de la figure 3 ou celui illustré par le dessin de la figure 4, un orifice de sortie 700 des gaz est ménagé dans l'enceinte 330. Bien entendu, cet échappement peut être réalisé directement par l'eau d'un bassin ouvert sur l'extérieur.
On comprend que le procédé et le dispositif, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de 1 ' invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de l'eau par électrolyse, comprenant les opérations suivantes :
- fabriquer deux dipôles d ' électrolyse (Dl et D2) constitués chacun d'une anode (Al, A2 ) et d'une cathode (Cl, C2 ) ,
- relier chacun des dipôles (Dl et D2) à une source d'énergie électrique avec une intensité et une tension données pour chaque dipôle (Dl, D2),
CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend en outre les opérations suivantes :
- disposer les deux dipôles à l'intérieur d'une même enceinte
(330) dans laquelle l'eau à traiter circule,
- inverser l'un des dipôles de façon à positionner en regard du flux d'eau à traiter la cathode du deuxième dipôle dans le prolongement de l'anode du premier dipôle et l'anode du deuxième dipôle dans le prolongement de la cathode du premier dipôle,
rapprocher les deux dipôles (Dl, D2 ) à une distance suffisamment réduite pour créer entre eux des interactions électriques et chimiques et former ainsi un système d ' électrolyse au moins quadripolaire ,
- canaliser les gaz résultant de l 'électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle (Dl) vers le deuxième dipôle (D2).
2. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- canaliser les gaz résultant de 1 ' électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle (Dl) vers le deuxième dipôle (D2) à des fins de production d'énergie, à savoir des électrons qui sont consommés dans les autres réactions.
3. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- canaliser les gaz résultant de l 'électrolyse mise en œuvre par un premier dipôle (Dl) vers le deuxième dipôle (D2) en orientant les gaz issus de l'anode (Al) du premier dipôle (Dl) vers la cathode (C2) du deuxième dipôle (D2) et les gaz issus de la cathode (Cl) du premier dipôle (Dl) vers l'anode (A2) du deuxième dipôle (D2).
4. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à produire du peroxyde d'hydrogène selon la synthèse suivante : H2 (gaz issu de la cathode du premier dipôle) + 02 (gaz présent sur l'anode du deuxième dipôle) -> H202.
5. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il consiste à produire du dichlore selon les réactions suivantes :
A l'anode du premier dipôle 2C1" -> Cl2 + 2e"
A l'anode du deuxième dipôle 2C1" -> Cl2 + 2e" et H2 -> 2H+ + 2e".
6. Procédé selon la revendication 2, CARACTÉRISÉ EN CE QU'au moins une opération est sélectionnée parmi la liste suivante :
- augmenter la surface de contact d'échange au niveau d'une ou plusieurs électrodes,
- bloquer l'intensité du courant pour le deuxième dipôle (D2),
- sélectionner un matériau catalyseur pour l'anode (A2) du deuxième dipôle (D2).
7. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- produire du dioxyde de carbone (C02) en fabriquant une anode (Al) en carbone ou en graphite pour le premier dipôle (Dl).
8. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- produire du dioxyde de carbone (C02) en injectant un électrolyte à base de bicarbonate dans l'eau à traiter.
9. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- produire du persulfate l'anode productrice de dioxygène (02) du premier dipôle produisant la réaction d'oxydation suivante :
2S04 2" -> S208 2" (peroxodisulfate) .
10. Procédé selon la revendication 9, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
produire du persulfate à partir des ions sulfates naturellement présents dans l'eau à traiter.
11. Procédé selon la revendication 9, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- produire du persulfate à partir des ions sulfates présents dans un électrolyte injecté dans l'eau à traiter.
12. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante : - appliquer une tension différente selon les dipôles (Dl, D2 ) de façon à promouvoir des interactions entre les électrodes de dipôles différentes de façon à créer de nouveaux dipôles.
13. Procédé selon la revendication 4, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- disposer une garniture poreuse (600) en aval du deuxième dipôle (D2) afin de favoriser la synthèse du peroxyde d'hydrogène.
14. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
- faire circuler un ou plusieurs électrolytes dans l'enceinte
(330) .
15. Procédé selon les revendications 1 et 14, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend l'opération suivante :
faire varier le débit afin d'établir le bon temps de résidence de 1 ' électrolyte dans l'enceinte (330).
16. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ EN CE QUE les connections de chaque dipôle (Dl, D2) sont indépendantes.
17. Dispositif (D) permettant de mettre en œuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend une enceinte (330) équipée d'une entrée (310) et d'une sortie (320) de l'eau à traiter, ladite enceinte accueillant au moins quatre électrodes :
- deux anodes (Al, A2 ) et deux cathodes (Cl, C2 ) ,
- avec une même membrane (500) créant une séparation entre les anodes (Al, A2 ) et les cathodes (Cl, C2 ) , ladite membrane (500) créant une canalisation orientant le déplacement des gaz produits par un premier dipôle (Dl) vers un deuxième dipôle (D2) tout en autorisant la migration des ions.
18. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'un premier dipôle (Dl) est disposé sous un deuxième (D2).
19. Dispositif selon la revendication 18, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ladite membrane (500) forme un tube séparant :
- l'anode (Al) de la cathode (Cl) d'un premier dipôle (Dl) avec l'anode (Al) disposée dans l'âme creuse du tube (500) et,
- l'anode (A2) de la cathode (C2) du deuxième dipôle (D2) avec la cathode (C2) disposée dans l'âme creuse du tube (500).
20. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend un orifice d'échappement (700) des gaz emprisonnés .
21. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend une garniture poreuse (600) positionnée en aval du deuxième dipôle (D2).
22. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ EN CE QU'il comprend une pompe (210) de régulation du débit de l'eau dans l'enceinte (330).
23. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR
LE FAIT QU'il comprend un réservoir d ' électrolyte et/ou de réactif (400) et un module d'injection (220) disposés en amont de l'enceinte (330) et communiquant avec l'entrée (310) de l'enceinte (330).
24. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'anode (Al) et la cathode (C2) disposées dans l'âme creuse de la membrane tubulaire (500) sont des tiges rectilignes monoblocs alors que l'anode (A2) et la cathode (Cl) disposées à l'extérieur de la membrane (500) sont des enroulements.
25. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE ladite membrane (500) est une membrane échangeuse d'ions et imperméable à l'eau.
26. Dispositif (D) selon la revendication 17, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE les quatre électrodes formant une paire de dipôles sont solidaires d'un même bouchon pour former un module indépendant interchangeable venant se fixer à l'enceinte en fermant des orifices prévus à cet effet, ladite enceinte comprenant une pluralité d'orifices susceptibles d'accueillir ou non chacun un module.
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