Brevet FR2493824A1 — publié le 19820514

Dispositif destiné à enrichir des liquides en oxygène. L'invention a pour objet un procédé et un dispositif destinés à enrichir des liquides en oxygène, à l'aide d'un catalyseur et d'un liquide cédant de l'oxygène par l'inter- médiaire de ce catalyseur, ainsi que l'utilisation de ce dispositif. L'enrichissement en oxygène de liquides à l'aide d'un catalyseur et d'un liquide cédant de l'oxygène par l'inter- médiaire de ce catalyseur est connu d'après le brevet US 3 542 524. Ce brevet décrit un dispositif selon lequel un catalyseur pouvant se déplacer en hauteur au moyen d'une tige à laquelle il est fixé peut être mis au contact d'un liquide cédant de l'oxygène, contenu dans le récipient de stockage. En général, le liquide cédant l'oxygène est de l'eau oxygénée. Par l'action du catalyseur, il se dégage de l'oxygène avec formation simultanée d'eau. La concentration de la solution d'eau oxygénée dans le récipient de stockage diminue par conséquent constamment. Plus faible est la concentration de l'eau oxygénée dans le récipient de stockage, plus faible est également la quantité d'oxygène cédée. Le dispositif selon le brevet US 3 542 524 présente l'inconvénient qu'il est très difficile sinon impossible de connaître le moment o la quantité d'oxygène pouvant être libérée n'est plus suffisante pour alimenter le liquide à enrichir en oxygène. En outre, l'échange de la solution d'eau oxygénée est très co teux. On a découvert qu'en incorporant un catalyseur dans les pores d'un corps moulé poreux et en faisant passer un liquide cédant de l'oxygène par ce corps moulé poreux contenant le catalyseur, le liquide à enrichir avec de l'oxygène pouvait être approvisionné par une quantité suffisante d'oxygène, aussi longtemps qu'un stock de liquide cédant de l'oxygène était disponible. Le but de l'invention est par conséquent un procédé et un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé consistant à enrichir des liquides en oxygène, ce procédé supprimant les inconvénients précités et permettant d'amener de façon continue une quantité suffisante d'oxygène au liquide à enrichir en oxygène. En outre, la conduite du dispositif selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé devait être consi- dérablement améliorée et simplifiée. De plus, l'approvision- nement en oxygène devait être particulièrement sûir. Ce but est réalisé par l'invention au moyen d'un procédé quise caractérise par le fait qu'on fait passer le liquide cédant de l'oxygène à travers un corps poreux, dans les pores duquel se trouve incorporé le catalyseurlde façon connue, qu'on y fait passer le liquide cédant de l'oxygène, libérant ainsi.de l'oxygène, le côté du corps poreux libérant l'oxygène le plus énergiquement se trouvant en contact avec le liquide à enrichir en oxygène. On peut utiliser tous les corps poreux, dans les pores desquels on peut incorporer un catalyseur. L'incorporation du catalyseur peut s'effectuer, par exemple, selon un procédé décrit dans la demande de brevet allemand, mis à la disposition du public sous le n0 28 08 293. On entend par "côté libérant plus énergiquement de l'oxygène" le côté du corps poreux qui libère plus de 70% de l'oxygène formé par le catalyseur. Cependant, il est possible selon le procédé, que tout l'oxygène formé, soit libéré de ce côté. Il est avantageux de faire passer le liquide cédant de l'oxygène à travers le corps poreux, à l'aide de sa pression statique propre. De cette façon, on supprime les accessoires tels que pompes, ou accessoires similaires. Cependant, si la hauteur statique n'est pas suffisante, on peut augmenter cette hauteur, de façon connue, en plaçant le récipient de stockage sous dépression, par exemple par pression de gaz. Un autre procédé avantageux se caractérise en ce qu'on place dans un récipient le liquide cédant de l'oxygène, ce récipient étant relié au corps poreux (le corps poreux se trou- vant placé en bas) et immergé dans le liquide à enrichir avec de l'oxygèneau moins de toute la hauteur du corps poreux; et qu' ensuite dTune surpression formée par suite de la formation de l'oxygène dans ce récipient, le liquide cédant de l'oxygène est poussé à travers le corps poreux et ainsi on libère de nouveau de l'oxygène qui est conduit en majeure partie au liquide à enrichir en oxygène. On forme ainsi un procédé pour enrichir des liquides en oxygène, ledit procédé,une fois mis en route,fournit suf- fisamment d'oxygène, en continu et de façon sûre, sans influence extérieure, tant que le récipient de stockage contient du liquide cédant de l'oxygène. La quantité d'oxygène fournie peut être réglée par la grosseur des pores du corps poreux et par la concentration du liquide cédant de l'oxygène. On utilise, selon l'invention, comme liquide cédant de l'oxygène, de préférence une solution d'eau oxygénée ayant une concentration d'environ 0,1 à 5% et comme catalyseur, de préférence l'oxyde ou l'hydroxyde de ruthenium. Un dispositif particulièrement approprié pour la mise en oeuvre du procédé se caractérise en ce qu'un récipient de stockage contenant un liquide cédant de l'oxygène à l'aide d'un catalyseur, est relié à un corps moulé poreux contenant le catalyseur et est immergé, avec le corps poreux vers le bas, dans le liquide à enrichir en oxygène,tout le corps moulé poreux étant au moins immergé. Ce procédé permet de créer un système opérant tout seule, indépendamment du fait qu'il soit immergé dans le liquide à enrichir en oxygène et fournit de l'oxygène de façon sûre et sans intervention extérieure, aussi longtemps que le récipient de stockage contient du liquide cédant de l'oxygène. Selon un mode de réalisation préféré de ce dispositif, le corps moulé poreux contenant le catalyseur est constitué par un tube contenant au moins une cavité continue, une des extrémités du tube étant fermée de façon étanche et l'autre extrémité du tube étant reliée, de façon étanche, par un conduit au récipient de stockage. La cavité continue du tube a un diamètre intérieur d'au moins 0,5 mm. Ce tube est avantageusement fabriqué en poly- propylène poreux, MgO poreux, Al 203 poreux ou argile poreux. Le corps moulé poreux peut cependant être fabriqué en toute autre matière, à condition qu'on puisse y incorporer un cata- lyseur. On peut utiliser, selon l'invention, tous ces corps poreux pour le procédé pour l'enrichissement de liquides en oxygène. Le domaine d'utilisation préféré du procédé et du dispo- sitif pour la mise en oeuvre du procédé est l'approvisionnement en oxygène d'aquariums et de l'eau dans le cas du traitement des eaux potables. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples non limitatifs ci-après. La mise en oeuvre du procédé est illustrée par les dis- positifs représentés par les figures 1,2 et 3 du dessin annexé. Exemple 1 Le dispositif représenté par la figure 1 et destiné à l'enrichissement de liquides en oxygène, est constitué d'un corps moulé poreux (1) contenant comme catalyseur de l'oxyde du ruthenium, ce corps poreux étant complètement immergé dans le liquide à enrichir en oxygène. Le corps moulé poreux (1) est relié, par l'intermédiaire d'une conduite (3), à une pompe doseuse (4) dont le c6té aspiration est relié, au moyen d'une conduite (5), à un récipient de stockage (6). Dans le récipient de stockage (6), se trouve une solution d'eau oxygénée (7) à 2%. Le corps moulé poreux est un tuyau souple en polypro- pylène poreux, ayant une longueur de 3 à 5 cm, un diamètre intérieur de 3 mm et un diamètre extérieur de 9 mm. Un tel dispositif permet d'approvisionner un aquarium de façon satisfaisante, en oxygène, en faisant passer, à l'aide de la pompe (4), la solution d'eau oxygénée à travers -le corps poreux (1). La quantité de solution d'eau oxygénée à fournir dépend du besoin en oxygène de l'aquarium et peut être fournie constamment par la pompe doseuse (4). Le récipient de stockage peut être remplisans difficulté avec de l'eau oxygénée, pendant la mise en oeuvre du procédé. La quantité d'oxygène à fournir peut être réglée d'une part, par la concentration de l'eau oxygénée et d'autre part, par le débit de la pompe doseuse. Exemple 2 Le dispositif représenté sur la figure 2 est constitué d'un corps moulé poreux (1) ayant la forme d'un petit tube avec une cavité de 3 mm, ce corps poreux renfermant comme catalyseur de l'hydroxyde de ruthenium; l'extrémité de ce corps poreux étant reliée d'une part avec l'aération (9) et d'autre part, par l'intermédiaire d'une conduite (3) et d'une conduite mobile (8) avec un récipient de stockage (10) pouvant être placé à une hauteur H. Le corps moulé poreux (1) est complé- tement immergé dans le liquide à approvisionner en oxygène. Dans le récipient de stockage (6) se trouve une solution d'eau oxygénée ayant une concentration de 5%. En règlant la hauteur H et également au besoin en modifiant la concentration de l'eau oxygénée, on peut régler la quantité d'oxygène fournie. Pour mettre le système en marche, il faut chasser l'air par l'aération (9. A condition de maintenir le récipient de stockage (6) toujours suffisamment rempli, le système peut être maintenu continuellement en activité. Exemple 3 Le dispositif représenté par la figure 3 est constitué d'un flacon en verre (6) transparent, formant le récipient de stockage, ce flacon contenant de l'eau oxygénée qui joue le rôle de liquide cédant de l'oxygène. L'ouverture du flacon de verre formant le récipient de stockage, est reliée à un corps moulé poreux constitué d'un tube souple en polypropylêne poreux, ayant un diamètre intérieur de 3 mm et un diamètre extérieur de 5 mm, et contenant comme catalyseur de l'hydroxyde de ruthenium; un des côtés du tube souple est scellé, formant une fermeture étanche. Le flacon de stockage est immergé avec l'ouverture vers le bas dans le liquide à approvisionner en oxygène, après avoir mouillé le polypropylène avec de l'éthanol, afin d'améliorer la mouillabilité par de l'eau. Le dégagement d'oxygène commence dès que le flacon de stockage est immergé. Ceci se manifeste par la formation de bulles dans le flacon. Il se crée ainsi une surpression dans le flacon de stockage. Dans le cas du flacon de stockage représenté par la figure 3, on a mesuré une pression de 0,3 bar supérieure à la pression atmosphérique environnante. Le dégagement d'oxygène fournit immédiatement de l'oxygène au liquide entourant le tube de polypropylène. Le mouillage du tube de polypropylène s'effectue avan- tageusement avec de l'éthanol ou de l'acétone suivi de rinçage. Le tube de polypropylène se conserve pratiquement sans limite. En général, on choisit la grandeur du flacon de façon à ce que son remplissage à nouveau s'effectue toutes les deux à quatre semaines. Les tableaux I et II indiquent la quantité d'oxygène fournie au liquide à enrichir en oxygène en fonction de la quantité d'eau oxygénée stockée. TABLEAU I Concentration Quantité de H202 Fourniture d'oxygène en H202 stockée Z ml ml 02/h 3 140 48 2,2 60 26 2 35 20 TABLEAU II Concentration Quantité de H 202 Fourniture d'oxygène en H202 stockée % ml ml 0 /h 1 140 15 0,7 85 9 0,4 35 3 Il résulte des tableaux I et II que la concentration de la solution d'eau oxygénée se trouvant dans le flacon de stockage, diminue à mesure que diminue la quantité stockée.La solution d'eau oxygénée à verser dans le flacon de stockage doit par conséquent avoir une concentration appropriée pour fournir une quantité d'oxygène suffisante, même lorsque la quantité stockée tire à sa fin. En utilisant un dispositif représenté par la figure 3, on peut approvisionner des aquariums de différentes grandeurs avec suffisamment d'oxygène. Peu importe que l'aquarium con- tienne de l'eau de mer ou de l'eau douce. En même temps, en utilisant ce dispositif dans des aquariums, on constate que la concentration en anhydride carbonique à l'intérieur de l'aquarium augmente de façon qu'on observe une croissance saine et luxuriante des plantes aquatiques. REVENDICATIONS 1. Procédé d'enrichissement de liquides en oxygène au moyen d'un catalyseur et d'un liquide cédant de l'oxygène à l'aide de ce catalyseur, caractérisé par le fait qu'on produit de l'oxygène en faisant passer un liquide cédant de l'oxygène à travers un corps moulé poreux, dans les pores duquel est incorpore, de façon connue, le catalyseur, le côté du corps moulé poreux libérant plus énergiquement l'oxygène étant en contact avec le liquide à enrichir en oxygène. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on fait passer le liquide cédant de l'oxygène à travers le corps moulé poreux, au moyen de sa propre pression statique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le liquide cédant de l'oxygène est placé dans un récipient qui est relié au corps moulé poreux, et qu'on immerge ce récipient avec le corps moulé poreux placé vers le bas, au moins de toute la hauteur du corps moulé poreux dans le liquide à enrichir en oxygène et par le fait que la surpression formée dans ce récipient, par suite de la formation d'oxygène, fait passer le liquide cédant de l'oxygène à travers le corps moulé poreux, libérant ainsi à nouveau de l'oxygène, lequel oxygène est conduit en majeure partie au liquide à enrichir en oxygène. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'on utilise comme liquide cédant de l'oxygène, une solution d'eau oxygénée ayant une concentra- tion d'environ 0,1 à environ 5%. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on utilise comme catalyseur de l'oxyde de ruthenium. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait qu'on utilise comme catalyseur de l'hydroxyde de ruthenium. 7. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait qu'un récipient de stockage (6) renfermant un liquide cédant de l'oxygène (7) à l'aide d'un catalyseur, est relié à un corps moulé poreux (1) et est immergé,ensemble avec ce corps moulé poreux (1) qui est placé vers le bas, dans le liquide à enrichir en oxygène (2), au moins de toute la hauteur du corps moulé poreux (1) (figure 3). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que le corps moulé poreux (1) contenant le cata- lyseur, est un tube pourvu d'au moins une cavité continue, une des extrémités du tube étant fermée hermétiquement et l'autre extrémité étant reliée, de façon étanche, à une conduite (3) et à un récipient de stockage (6). 9. Dispositif selon les revendications 7 ou 8, carac- térisé par le fait que le corps moulé poreux renfermant le catalyseur, est un corps creux pourvu d'une cavité continue dont le diamètre intérieur est d'au moins 0,5 mm. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que le corps moulé poreux est en polypropylène, MgO, Al203 ou argilepporeux. 11. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, pour l'approvisionnement d'un aquarium en oxygène. 12. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 pour le traitement des eaux potables.