Brevet FR2063974A1 — publié le 19710716

i 2063974 la présente invention se rapporte au dessalement de l'eau, et,en particulier, au fait de rendre l'eau de mer potable et utile pour l'agriculture. les procédés de dessalement utilisés jusqu'à présent ont 5 été coûteux, par suite des grandes quantités d'énergie thermique ou d'énergie électrique exigées. Par suite de ces dépenses, le dessalement n'a été utilisé que dans une proportion limitée au point de vue industriel. Les buts principaux de la présente invention sont de prévoir 10 un procédé simple de dessalement d'eau, à faible prix de revient, qui crée, comme sous-produit, une certaine quantité de courant électrique utile. En bref, dans la présente invention, de l'eau salée est amenée à s'écouler lentement à travers un élément galvanique, ou 15 une série d'éléments galvaniques. Chaque élément contient deux électrodes métalliques différentes, connectées électriquement à l'extérieur de l'eau dans l'élément. les ions positifs et négatifs des sels dissous sont attirés vers les électrodes, donnant lieu à un passage de courant d'une électrode à l'autre» 20 -Comme les ions sont ainsi attirés vers les électrodes, l'eau, en position immédiatement adjacente aux électrodes, devient chargée par les ions des sels et ainsi prend une densité supérieure, si bien qu'elle se dépose au fond du récipient où. au moins certains des sels sont précipités. Comme elle se dépose, le restant de 25 l'eau,ayant une concentration en sel sensiblement abaissée, s'élève vers le sommet de l'élément, d'où il s'écoule vers l'extérieur. Dans l'exemple de réalisation préféré, l'eau s'éboulant vers le haut est encore dessalée dans une succession d'éléments semblables, alors que le sel extrait est retiré dans une saumure 30 concentrée, à partir du fond des éléments. On peut utiliser, pour réaliser le présent procédé, divers types d'équipements d'éléments galvaniques, simples ou complexes. Ainsi, un élément galvanique unique horizontalement allongé peut avoir un chemin d'écoulement étendu horizontalement ; lorsque 35 l'eau s'écoule au-dessus, le sel sera progressivement extrait. Cependant, pour mieux comprendre le présent procédé, on pense que l'exigence de quatre éléments décrits ici est préférable. Quatre récipients cylindriques creux en cuivre, chacun étant pourvu d'un obturateur inférieur amovible, sont connectés ensem-40 ble par une tubulure. Un orifice d'écoulement d'entrée dans eha- 69 35684 2 2063974 que élément est placé à peu près à sa hauteur médiane, et chaque élément a un orifice de sortie d'écoulement au sommet, l'orifice de sortie d'écoulement du premier récipient en cuivre est connecté à l'orifice d'entrée d'écoulement du second j son orifice de 5 sortie d'écoulement est connecté à l'orifice d'entrée d'écoulement du troisième ; son orifice de sortie d'écoulement est connecté à l'orifice d'entrée d'écoulement du quatrième. Les récipients en cuivre servent d'éléments cathodiques cylindriques creux. Un tube d'aluminium à faible diamètre, qui sert 10 d'élément anodique, est suspendu le long de l'axe central de chaque tube et atteint un point espacé au-dessus du fond. Les extrémités supérieures en projection de toutes les anodes en aluminium sont électriquement connectées ensemble ; de la même manière, les parois latérales des récipients en cuivre sont connectées. 15 On réalise alors entre les éléments anodiques et les éléments cathodiques une connexion électrique . En utilisant cet équipement pour réaliser le procédé de la présente invention, de l'eau salée est introduite dans l'orifice d'entrée d'écoulement du premier récipient en cuivre et on la 20 laisse s'écouler à une faible vitesse et sortir par l'orifice d'écoulement de sortie du quatrième récipient. Un courant électrique est produit dans la connexion entre les éléments anodi-ques et les éléments cathodiques. Sa tension est mesurée approximativement à 0,5 volt. 25 l'eau de mer typique peut contenir approximativement 36.000 parties de sel par million de parties d'eau. Si ce sel est amené à s'écouler à travers le dispositif à quatre éléments décrit ici, l'eau s'écoulant à partir de la sortie d'écoulement du quatrième élément sera sensiblement dessalée, contenant seulement approxi-30 mativement 370 parties de sel par million de parties d'eau. Périodiquement, les obturateurs de fond doivent être retirés des récipients en cuivre pour soutirer une saumure dense, contenant le sel précipité. Ce faisant, on perdra une quantité assez substantielle d'eau, quelque peu inférieure à 20 35 Comme sous-produit du procédé de dessalement, on produit un courant électrique qui, bien que d'une quantité relativement faible, est tout à fait susceptible d'être suffisant pour faire fonctionner certains dispositifs auxiliaires tels que les pompes d'enlèvement de saumure. 40 Des tests en laboratoire ont établi que la séparation et l'en 69 35684 3 2063974 lèvement de sels, couronnés de succès, dans le procédé décrit ci-dessus procédaient suivant le principe de la séparation par électrogravitation. Le dispositif de laboratoire se composait d'une jarre en ver-5 re, à large ouverture, d'une capacité de 1,42 litre, remplie d'eau fraîche potable. Approximativement 0,5 g de sel de table ordinaire a été dissous dans l'eau. Pour servir d'électrodes, deux plaques métalliques de 6 mm d'épaisseur, une en aluminium et une en cuivre, ont été coupées jusqu'à une dimension d'approximativement 10 5,08 cm x 7,6 cm. On a percé deux trous de 6,35 mm de diamètre dans les coins supérieurs des deux plaques pour permettre leur support vertical dans la jarre par des goujons en bois de 6,35 mm. Leur espacement a été réglé en faisant coulisser les plaques sur les goujons. Deux petites agrafes de connexion ont été soudées aux 15 deux extrémités d'un morceau de fil isolé de 12,7 cm de long, mais celui-ci n'était pas d'abord connecté entre les plaques. Il existe plusieurs composés colorants chimiques connus sous le nom d'indicateurs chimiques, qui ont la caractéristique de changer de couleur lorsque la solution contenant l'indicateur 20 atteint une certaine acidité ou une certaine alcalinité, le terme pH est utilisé pour donner une échelle de l'acidité, 0 indiquant l'acide fort et 14 l'alcali fort, la gamme de pH pour les eaux naturelles typiques est de 5 à 9« Un faible pH (pH acide) indique une concentration élevée en ion hydrogène dans l'eau» 25 Une très faible quantité d'un indicateur, le bleu de thymol, a été dissoute dans l'eau préparée. Des seringues hypodermiques contenant des solutions très diluées d'acide acétique et de soude ont été utilisées pour ajouter des quantités très faibles à l'eau, jusqu'à ce que son acidité soit au niveau auquel l'indicateur 30 fonctionnerait. A ce point, l'eau avait une couleur orangée ; l'addition d'une goutte d'acide acétique augmenterait la concentration en ion hydrogène et amènerait~la couleur à passer au rouge ; l'addition d'une goutte de soude amènerait la couleur à passerau jaune clair» 35 Les électrodes formées de plaques d'aluminium et de cuivre, sans connexions électriques entre elles, ont été suspendues dans l'eau préparée, à partir des goujons en bois, avec un espacement de 12,7 «ai entre les plaques. Après trente minutes, il n'y avait pas de changement visible de la couleur orangée de l'eau. Ensuite, 40 les agrafes de connexion du fil isolé ont été fixées à la partie 69 35684 4 2063974 supérieure des plaques, au-dessus du niveau de l'eau. Ceci a servi à établir un élément galvanique. Après plusieurs minutes, il apparaissait nettement que-des changements remarquables s'étaient produits dans l'eau préalablement orangée. La plaque de cuivre 5 avait été recouverte par une couche mince d'eau rouge, démontrant une augmentation de la concentration d'ions hydrogène, c'est-à-dire que la cathode en cuivre avait attiré des ions positifs, diminuant le pH sur le cuivre et amenant l'indicateur dans cette région à devenir rouge brillant. La plaque d'aluminium était re-10 couverte par de l'eau jaune claire, démontrant que des ions négatifs avaient été attirés dessus. Après dix minutes, les zones colorées avaient environ 1,6 mm d'épaisseur de chaque côté des plaques métalliques. A ce moment, des courants d'eau rouge et jaune ont été notés, sortant des 15 fonds des plaques métalliques et descendant vers le fond de la jarre. Un fonctionnement en continu n'a pas indiqué de changement d'aspect des plaques mais la dimension des zones colorées dans le fond de la jarre a augmenté. Après un fonctionnement pendant plusieurs heures, de petites taches d'hydroxyde d'aluminium ont été 20 remarquées sur la plaque d'aluminium. Ce modèle de démonstration au laboratoire montre que le principe de fonctionnement de la présente invention est la séparation par électrogravitation. La concentration, au voisinage des plaques, des ions des sels dissous a augmenté la densité du fluide en posi-25 tion adjacente aux plaques. Cette augmentation de densité a produit un écoulement par convection par gravité, le fluide plus dense se déposant au fond de la jarre, tandis que l'eau partiellement épuisée en sels dissous s'élevait vers la partie supérieure de la jarre. 30 En. considérant à nouveau le dispositif à quatre récipients mentionné en premier lieu, la progression de l'écoulement à travers les éléments galvaniques individuels amène l'eau à être progressivement dessalée. Le même effet peut être obtenu dans un élément unique allongé horizontalement, dans lequel l'eau s'écou-35 le lentement d'une extrémité de l'élément à l'autre. Dans n'importe quel dispositif semblable où. le courant peut passer entre les électrodes en métaux différents, des parties des sels dissous sont attirées vers chaque électrode, augmentant la densité du liquide en position adjacente aux électrodes. La gravité amène 40 cette eau plus dense, contenant la concentration de sels dissous, 69 35684 5 2063974 à se déposer au fond, en laissant l'eau au-dessus relativement dessalée. Comme cette eau relativement dessalée est traitée ensuite dans un élément galvanique semblable, ou dans un prolongement horizontal du même élément, le dessalement progresse jus-5 qu'au point de rendre l'eau acceptable pour l'utilisation dans 1*agricultureo En supposant qu'il n'y ait pas de concentration import'ante d'autres impuretés, l'eau ainsi dessalée sera potable. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire 10 susceptible de variantes et de modifications qui apparaîtront à l'homme de l'art» 69 35684 6 2063974 REVENDICATIONS 1 - Procédé de dessalement d'eau salée, caractérisé en ce qu'il consiste à faire écouler cette eau entre des électrodes espacées en métaux différents, agencées sensiblement verticale-5 ment dans un moyen du genre élément, les électrodes étant connectées par un conducteur électrique à l'extérieur de l'eau et, de ce fait, un courant électrique passe, entre elles, en attirant, par ce passage de courant, des parties des sels vers chaque électrode, pour provoquer ainsi une augmentation de densité de 10 l'eau en position adjacente à chaque électrode, en permettant un dépôt vers le bas à partir d'une position adjacente aux électrodes jusque vers le fond du moyen du genre élément, et à retirer du fond une saumure de plus grande concentration que celle de l'eau au-dessus. 15 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'écoulement des parties supérieures de l'eau entre les électrodes d'autres moyens du genre élément et la répétition du restant des étapes indiquées pour effectuer un dessalement progressif. 20 3 - Eau potable, utile pour l'agriculture, obtenue à titre de produit industriel nouveau.