Brevet FR2574094A1 — publié le 19860606

La présente invention concerne un procédé d'électrolyse pour la transformation électrochimique de solution aqueuse de chlorure de sodium en solution aqueuse d'hypochlorite de sodium. On connait déjà dans la technique un procédé d'électrolyse destiné à transformer en continu le chlorure de sodium (NaCl) contenu dans de l'eau en hypochlorite de sodium (NaOC1).Pour la mise en oeuvre de ce procédé, de leau contenant une certaine proportion de chlorure de sodium est amenee dans une cellule d'électrolyse comportant une anode, par exemple en graphite ou en titane traité superficiellement par de l'oxyde de ruthenium (de type DSA, marque déposée), et une cathode en un matériau approprié resistant à la corrosion par le milieu ambiant. De telles cellules sont dans tous les cas non compartimentées, afin de permettre que s'établisse en permanence le mélange entre l'anolyte et le catholyte et une recombinaison entre le chlore libre engendré sur l'anode et les ions OH provenant de la cathode. De telles cellules d'électrolyse permettent d'obtenir en continu des solutions d'hypochlorite de sodium en diverses concentrations. Elles sont cependant désavantageuses en ce que, pour obtenir une concentration donnée en hypochlorite de sodium, par exemple de l'ordre de 1 à 2 ppm, une concentration en chlorure de sodium dans l'eau de départ relativement élevée d'au moins 5 g/litre est nécessaire ce qui conduit à un risque de détérioration des réceptacles par exemple dans le cas où l'eau à traiter est amenee à reposer ou à circuler dans un conteneur en béton. En outre, un autre inconvenient majeur de ce type d'électrolyse réside dans le fait qu'elle exige une eau de départ relativement pure. En effet, lorsque l'eau introduite dans la cellule n'est pas déminéralisée (comme c est le cas de l'eau de ville), alors il se forme sur la cathode, par précipitation, des dépôts d'hydroxyde de calcium et/ou d'autres alcalino-terreux tels que le magnésium et le baryum. Ces dé- pôts sur l'électrode provoquent naturellement une dégradation progressive des caractéristiques de fonctionnement de la cellule. Aucun remede ne pouvant être apporté in situ à ce problème, la seule solution consiste en un démontage périodique de la cellule pour procéder au nettoyage ou au remplacement de la cathode. Enfin, avec un tel procédé, il est impossible d'augmenter la concentration en hypochlorite de sodium de la solution à traiter par le recyclage de cette dernière dans la cellule. En effet, les ions hypochlo rite déjà contenus dans la solution à recycler amenée à l'entrée de la cellule disparaissent sur la cathode pendant que d'autres sont crées à l'anode. On comprend alors que la concentration globale en hypochlorite ne peut être augmentée avec un bon rendement. La présente invention a pour objet de pallier ces inconve- nients et de proposer un procédé et un dispositif d'électrolyse pour l'obtention d'hypochlorite de sodium en solution à partir d'une solution de chlorure de sodium, dans lesquels le milieu utilise puisse être de l'eau non totalement exempte de sels ou autres éléments susceptibles de se déposer sur la cathode. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif d'électrolyse dans lesquels le milieu de travail puisse être recyclé pour en augmenter encore la concentration en hypochlorite de sodium, sans en augmenter préalablement la concentration en chlorure de sodium, ceci avec un bon rendement. A cet effet, la présente invention concerne un procéde d'électrolyse pour la transformation électrochimique de chlorure de sodium en solution en hypochlorite de sodium, -caractérisé en ce que l'on fait passer une solution contenant du chlorure de sodium qui doit être transformée en une solution-contenant de l'hypochlorite de sodium, en continu entre une entrée et une sortie d'une cellule d'électrolyse comportant au moins une anode, au moins une cathode et, separant les anodes des cathodes, au moins une membrane de type uanionique. L'anode sera préférentiellement consti:tuée de tita ne.recouvert d'oxyde de ruthenium, de manière à être inerte au chlore présent dans le milieu. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée suivante, donnée à titre d'exemple et faite en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique est une vue en coupe transversale schématique d'une cellule d'électrolyse selon la présente invention. En référence au dessin, une cellule d'électrolyse comprend une cuve, globalement indiquée en 10, une anode 12 et une cathode 14 de forme allongée, s'étendant respectivement le long de deux parois opposees de la cuve 10. Une membrane anionique 16 s'étendant entre les électrodes 12, 14 sépare la cuve 10 en un compartiment anodique et un compartiment cathodique. Une solution à traiter peut être amené'à traverser le compar timent anodique en circulant entre une entrée 18 et une sortie 20. En outre, le compartiment cathodique comporte une entrée 22 pour de la soude, ainsi qu'une sortie 24 afin que dans le compartiment cathodique puissent être engendrés des ions OH qui favorisent la formation d'hypochlorite de sodium comme on le verra plus loin. Selon un exemple préféré, l'anode 12 sera du type en titane ruthenié tel que commercialise sous le nom de DSA (marquedéposée). La cathode doit être choisie de manière à être insensible à la corrosion dans le milieu. Elle pourra à cet 'égard être constituée de nickel, d'acier ou de titane ou encore d'une mousse de nickel. Comme on l'a dit, la membrane 16 est du type anionique, de preférence une membrane anionique forte, c'est à dire qu'elle n'est apte qu'à laisser passer les ions de charge négative. On choisira avantageusement une membrane commercialisée sous le nom de IONAC (marque deposée) de référence 4725 R. Une telle membrane anionique permet avantageusement le passage des ions OH du compartiment cathodique vers le compartiment anodique, ce qui facilite la formation d'hypochlorite dans ce compatis ment et permet d'augmenter le rendement en hypochlorite de sodium. On peut ici noter qu'il aurait eté envisageable de faire appel à une membrane de type cationique entne les electrodes. Cependant il est clair que les membranes cationiques autorisent d'une part le passage des ions Ca++ vers le compartiment cathodique, ce qui provoque comme on l'a dit, et de façon désavantageuse,.la precipitation d'hydroxyde de calcium sur la cathode, et d'autre part le passage des ions Na+ egalement vers le compartiment cathodique. Ceci provoque un appauvrissement du compartiment anodique en chlorure de sodium et donc une baisse sensible du rendement, cette baisse étant egalement favoriséepar le fait qu'aucun ion OH ne peut alors migrer vers le compartiment anodique. Exemple Une eau destinee à être acheminée à travers une cellule d'électrolyse telle que décrite ci-dessus est chargée en chlorure de sodium à une concentration dé 0,5 g/l. L'électrolyseest effectuée sous une densité de courant de 4 A/dm2 d'anode, et la quantite d'électricité fournie est de 1,6.10-3 Ah/litre. Les essais ont-demontré que l'on pouvait obtenir un rendement exprimé en chlore libre d'environ 48 X. Ontpeut noter ici que l'emploi d'une membrane cationique n'aurait permis d'atteindre, dans les mêmes conditions, qu'un rendement d'environ 25 %. Comme on l'a dit plus haut, l'utilisation d'une cellule d'électrolyse telle que décrite permet, outre la suppression des dépôts calcalres (hydroxyde de calcium, etc) sur la cathode, le. recyclage du milieu ou solution traité en faisant subir audit milieu plusieurs passages successifs dans la cellule d'électrolyse et ceci afin d'augmenter de manière simple et efficace la concentration en hypochlorite de sodium dans le milieu. En effet, la presence dans la cellule d'une membrane échangeuse d'ions de type anionique séparant l'anode de la cathode permet avantageusement d'eviter la redécomposition de l'hypochlorite de sodium déja present dans la solution entrant dans la cellule, en empêchant ce dernier de venir en contact avec la cathode. Bien entendu, la présente invention s'applique a tous les cas ou il est necessaire de produire de l'hypochlorite de sodium tout particulièrement sous forme de solutions diluées. A titre illustratif on peut citer : le traitement des eaux de piscines, de tours de refroidissement, de blanchisseries...etc. Enfin, la presente invention n'est pas limitée a la forme de realisation decrite. La cellule d'électrolyse pour la mise en oeuvre du procédé pourra prendre toute forme appropriée, et les electrodes et la membrane échangeuse d'ions pourront être constituées de tout matériau qui se sera avéré approprié pour une utilisation particulière REVENDICATIONS 1. Procédé d'électrolyse pour la tnansformation electrochimique de chlorure de sodium en solution en hypochlorite de sodium carac térisé en ce que l'on fait passer en continu une solution de chlorure de sodium entre une entrée et une sortie d'une cellule d'électrolyse (10) comportant au moins une anode (12), au moins une cathode (14) et, séparant les anodes des cathodes, au moins une membrane (16) de type anionique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la concentration de la solution de chlorure de sodium est inférieure à 0,5 g/litre. 3.-Procedé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on recycle la solution d'hypochlorite de sodium dilué en l'acheminant de la sortie de la cellule d'électrolyse vers l'entrée de ladite cellule. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 a 3, caractérisé en ce que chaque cathode (14) est constituée d'une mousse de nickel. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérise en ce que chaque anode (12) est réalisée en titane recouvert superficiellement d'oxyde de ruthénium.