Brevet FR2569394A1 — publié le 19860228

-1 - La présente invention concerne un nouveau procédé de traitement électro- nique de l'eau,permettant la neutralisation simultanée d'un ou plusieurs sels dissous-dans l'eau à traiter dont,notamment le calcaire. On connait déjà des procédés de traitement d'eau qui utilisent l'électri- cité pour la neutralisation du calcaire. Nous prendrons donc cette appli- cation pour exposer notre invention en sachant que notre nouveau mode de traitement est applicable à d'autres sels. Les procédés de traitement qui utilisent l'électricité-pour la neutrali- satibn du calcaire contenu dans l'eau sont actuellement de deux sortes a) ceux qui mettent en oeuvre l'électricité dynamique au moyen de déchar- ges de forte intensité entre des électrodes plongées dans l'eau à traiter b) le procédé breveté en France sous le numéro 7431168,qui utilise l'élec- tricité statique en maintenant une différence de potentiel inférieure à 3 volts,avec un courant électrique continu de quelques milliampires,entre la partie cathodique polarisée avec une gangue calcaire et la partie ano- dique (anode),toutes deux immergées dans l'eau à traiter. Dans les deux cas,les sels calcaires dissous se décomposent dans le champ électrique et l'effet recherché est l'excitation des particules mises en suspension. Dans les deux cas,une partie importante de l'électricité utilisée est absorbée par l'anode du système,ce qui nuit à l'effet recherché c'est à dire aux résultats souhaités. De ce fait,pour obtenir des résultats convenables,il faut,dans le premier ces accroître le nombre et l'intensité des décharges électriques utilisées et dans le second cas augmenter le volume de la chambre de traitement. L'innovation diffère des procédés existants en ce qu'une partie des élec- trodes métalliques en contact avec l'eau constitue une cathode forte et l'autre partie une anode-cathode faible. Les deux électrodes sont alimentées par deux courants électriques simul- tanés,de même nature,continus ou impulsifs, de sens opposés et de volta- ges différents.Dans la suite de l'exposé nous appelons l'anode-cathode faible,la cathode faible. Le choix des voltages détermine la différence de potentiel recherchée entre les cathodes fortes et faibles et la valeur du champ électrique créé. Le système est en équilibre. Lors du passage de l'eau dans la chambre de traitement, autrement appe- lée chambre d'ionisation, le calcaire dissous sous forme d'hydrogéno- carbonate de calcium se décompose en carbonate de calcium CaCO3,en gaz carbonique 002 et en eau 120. -- Chaque"ion positif CaCO3+autrement appelé"tation"est une"petite anode mobile temporaire.' L'ensemble des"c'bations CaCO3'"orée au sein de l'eau une,node temporai- re;' ainsi qu'une différence de potentiel avec chacune des cathodes. L'équilibre établi entre les cathodes est rompu et chacune d'elles répond à la demande d'-énergie,ce,au prorata de son potentiel., Notre invention n'est pas limitative quant à la nature et à la quan- tité des sels différents dissous dans l'eau à traiter et permet le traitement simultané de plusieurs sels à la fois, pour ce, il suffit que le système de traitement comporte plusieurs cathodes faibles chacune présentant avec la cathode forte une différence de potentiel appropriée au'bation'Uu sel dissous à traiter. -2- L'avantage de l'invention sur les procédés existants est que toute 1' énergie concentrée dans les électrodes sert à -l'activation des"cation's" Jusqu'à satisfaction de la demande, qu'elle soit temporaire ou conti- nue, selon qu'elle corresponde à des passages intermittents ou conti- nus de l'eau dans la chambre de traitement autrement appelée chambre d'ionisation. Par notre invention, l'excitation recherchée des particules à traiter est obtenue à 100% au contraire des procédés existants o elle n'est que partielle, compte tenu des échanges entre cathode et anode par électrophorèse. L'invention sera mieux comprise par la description schématique des ré- actions obtenues dans la chambre de traitement (figurel) ainsi que par la description du circuit électrique (figure2) cités tous deux à titre illustratif pour la compréhension des réactions (figurel) et pour la mise en oeuvre (figure2). Dans notre étude, nous appellerons "sens du courant" le sens réel dit "électronique" du courant, soit celui du flux d'électrQns négatifs et non le sens conventionnel du positif vers le négatif. De plus,l'évolu- tion des techniques dans le domaine des composants électroniques nous amène à ne pas prendre en compte le détail exact des composants élec- troniques mis en oeuvre pour ce type de réaction,cependant,afin d'at- tester le bien fondé de nos constatations et de nos requêtes, le sché- ma explicatif(figure 2)reprend la nomenclature des composants électro- niques qui ont servi au montage de notre circuit électrique qui a per- mis nos essais et dont la valeur n'est à reprendre que sur le plan expérimental,seul le principe demeure et reste utilisable quelque soit l'éventuelle évolution des techniques dans l'électronique. L'appareil comprend une chambre de réaction(1) dans laquelle parvient en(2) l'eau à traiter et dont la sortie (3) est branchée sur tout le système conventionnel d'alimentation en eau traitée. La chambre de réaction (1) de forme élaborée,par exemple cylindrique, est traversée par une ou plusieurs cathodes faibles (4) constituées de masses con- ductrices(métalliques par exemple) pouvant 8tre éventuellement le corps de la chambre de réaction(1). La oules cathodes faibles (4)- ainsi que la cathode forte (5),toutes, au moins en partie immergées, sont reliées à un circuit électrique schématisé brièvement par (6) et comprenant dans le cas de deux cathodes,l'une faible(4) et l'autre forte (5),deux condensateurs (7)et(8),un stabilisateur de tension (9), deux résistances fixes(10)et(ll),un potentiomètre(12) de règlage de la tension stabilisée, un potentiomètre(13)de réglage de la tension '> opposée et une plaquette L.E.D. en(14) comme témoi9 dé fonctionnement avec bouton poussoir non représenté sur le schéma. En fonctionnement, l'eau arrive dans la chambre de réaction(1), le temps de passage d'une quantité d'eau donnée dans l'appareil est ap- proximativement compris entre 10 et 380 secondes, l'excitation auto- régulée des particules en suspension assurée par la cathode forte(5) et la ou les cathodes faibles(4) provoque la neutralisation du ou des sels dissous à traiter. 25693, -3- suivant la figure(l) les réactions se produisent comme suit (étant entendu que dans la présente dscription les particules CaCO_ et. CaCO3 correspondent respectivement à des particules excitées néga- tivement et non excitées sous l'influence du champ électronique): dans la phase 1, l'eau brute entrant par (2) contient n molécules de Ca(HCO3)2 amorphes. Dans le champ électronique (16) créé par la différence de potentiel entre les électrodes (5) et (4), ce sel se désagrège en n molécules de C02, n molécules de H20, n particules de CaCO3 cristallisé. Dans la phase II, début de la période d'exci-. - tation, les n particules de CaCO3+ constituent une "anode temporai- re mobile" (17), une fraction ni de ces particules CaCO3+,4supérieure à 50% de n, est attirée par la cathode forte (5) sur laquelle elle forme une gangue calcaire (15), le restant n-nl étant freiné dans son déplacement par l'action de la cathode faible (4),Dans la phase 111, l'excitation se poursuit, les particules CaCO3 négativées en (15), sur la gangue, sont repoussées de (15) vers (4). De ce fpit sont provoquées à quantités égales les rencontres de CaCO3 et CaC03 dont la réaction se poursuit dans la phase IV de neutralisation des particules en donnant n/2 molécules de Ca2CO4 et n/2 molécules de C02. Enfin dans la phase V il se produit une alcalinisation des n/2 molécules de Ca2CO4 excitées dans le champ électronique (16) par réaction avec l'eau pour former du Ca2CO4(OH) m, avecm compris entre -' 1 et 4 inclus, avec dégagement de n/2 fois m molécules de h. L'eau traitée sort en (3). Selon le procédé suivant l'invention on peut ajouter du carbonate de calcium ou d'autres sels en amont de la chambre d'ionisation afin de moduler le pH, de 1 'eau à traiter ppur le rendre plus alcalin, cette application a pour but la neutrali- sation des radicaux acides en surnombre et peut notamment permet- tre une saponification par réaction des produits alcalins formés par le traitement avec, par exemple, les acides gras au nettoyage, bu uniquement la neutralisation de l'acidité de l'eau brute, asso- ciée simultanément à la neutralisation des sels tant ajoutés que dejà présents dans l'eau brute. Dans le procédé selon l'invention, la ou les cathodes faibles ont une fonction anode limitée au temps de ncnexcitation des particules à traiter, ces dernières assurant la fonction anode mobile et tem- poraire durant leur excitation, permettant ainsi aux cathodes faibles de reprendre leur fonction cathodique. L'alternance anode-cathode crée une auto-protection à la corrosion intercristalline, cette dernière étant un facteur d'usure. Le procédé selon l'invention constitue également une possibilité d' extraire du gaz carbonique et de l'hydrogène, tous deux contenus dans l'eau, par degazage de l'eau à sa sortie. -4- REVENDICATIONS 1) procédé de traitement de l'eau, notamment en vue de rendre sa miné- ralisation alcalescente, dans lequel on soumet l'eau à un flux électro- nique de basse tension et o l'eau circule dans une chambre de réaction autrement appelée chambre de ionisation, entre une cathode forte et une cathode faible, caractérisé en ce que l'on alimente les deux cathodes par deux courants simultanés, de même nature, continus ou impulsifs,de sens contraire (opposés) et de voltages différents, de telle sorte que chaque ion positif, ou cation, du sel dissous à traiter, est utilisé comme petite anode mobile et temporaire, l'ensemble de ces cations cré- ant au sein de l'eau une anode temporaire ainsi qu'une différence de potentiel entre la cathode forte et la cathode faible. 2) procédé suivant revendication (1) caractérisé en ce que on règle les voltages déterminant la différence de potentiel recherchée entre la ca- thode forte et la cathode faible, et la valeur du champ électrique créé avec mise en équilibre du système. 3) procédé suivant les revendications (1)et() caractérisé en ce que 1' on multiplie le nombre de cathodes faibles en fonction du nombre de sels à traiter et en ce que l'on règle le voltage de chacune de ces ca- thodes faibles de façon à présenter une différence de potentiel appro- priée au cation du sel dissous à traiter. 4) dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications (1),(2),(3), dans lequel on prévoit une chambre de réaction o l'eau à traiter circule entre une cathode forte et une ou plusieurs cathodes faibles, l'ensemble alimenté par des courants élec- triques simultanés de sens opposé entre la cathode forte et la ou les cathodes faibles, chacune étant soumise à un voltage différent, l'en- semble du dispositif étant caractérisé par le fait que la commande est assurée par un circuit électrique comprenant: un condensateur polari- sé (7) pour la cathode forte (5), un condensateur polarisé (8) pour chaque cathode faible (4), un stabilisateur de tension (9), un poten- tiomètre de réglage de la tension stabilisée (12) et un potentiomètre de réglage de mise en équilibre (13) de chaque tension opposée. 5) procédé suivant les revendications (1),(2) et (3), caractérisé en ce que l'on ajoute du carbonate de calcium ou d'autres sels en amont de la chambre de ionisation afin de moduler le pH de l'eau à traiter pour le rendre plus alcalin, cette application a pour but la neutralisation des radicaux acides en surnombre et peut notamment permettre une saponifi- cation par réaction des produits alcalins formés par le traitement avec par exemple les acides gras de nettoyage, ou uniquement la neutralisa- tion de l'acide de l'eau brute, associé simultanément à la neutralisa- tion des sels tant ajoutés que déjà présents dans l'eau brute. 6) Application du procédé suivant les revendications (1),(2),(3) et (5) à l'extraction de gaz carbonique et d'hydrogène contenus dans l'eau par dégazage de l'eau à sa sortie.