Brevet FR2683158A1 — publié le 19930507

Production de microbulles de gaz au sein d'un liquide. La présente invention concerne la production de microbulles de gaz au sein d'un liquide par passage du gaz à travers un corps poreux immergé dans le liquide. La production de microbulles de gaz au sein d'un liquide est mise en oeuvre dans de nombreux domaines, par exemple pour assurer un contact le plus intime possible entre le gaz et le liquide, notamment pour des synthèses chimiques, ou encore pour séparer par flottation des particules solides en suspension dans le liquide. Cette dernière utilisation trouve notamment son application dans le traitement des eaux résiduaires. Dans ce domaine d'application, comme également dans celui de la synthèse chimique par contact liquide/gaz, il est souhaitable que la taille des microbulles soit aussi faible que possible. Les techniques actuellement mises en oeuvre pour la production de microbulles destinées à séparer par flottation les charges solides contenues dans l'eau sont de deux types, à savoir électrolyse de l'eau et pressurisationdétente (aéroflottation). Selon la première technique on provoque, au moyen d'électrodes appropriées, une électrolyse de l'eau produisant des microbulles d'hydrogène et d'oxygène. Selon la deuxième technique on mélange de l'air et de lteau sous une pression de quelques bars puis on détend le mélange à pression atmosphérique ce qui provoque la formation de microbulles dans l'eau. Bien que ces techniques permettent d'obtenir de fines bulles, la taille de ces dernières n'est souvent pas régulière et de plus il s'agit de techniques assez sophistiquées et coûteuses à mettre en oeuvre. Le Demandeur a maintenant découvert que l'on pouvait obtenir des microbulles de gaz au sein d'un liquide, c 'est-à-dire des bulles de diamètre inférieur à 100 Fm et de préférence de l'ordre de quelques dizaines de microns, par un procédé simple à mettre en oeuvre et ne nécessitant pas d' investissement coûteux. Selon ce procédé on injecte un gaz dans un corps poreux plongé au sein d'un liquide simultanément avec un agent tensio-actif liquide modifiant la tension superficielle de l'interface entre le corps poreux et le liquide dans lequel celui-ci est immergé. L'invention concerne donc un procédé de production de microbulles d'un gaz au sein d'un liquide caractérisé en ce qu'on fait passer àu travers d'un corps poreux immergé dans le liquide un courant de gaz dans lequel on injecte un agent modificateur de tension superficielle. Le corps poreux immergé dans le liquide est par exemple une céramique de type minéral ou composite, telle qu'une céramique d'ultra-filtration. De telles céramiques peuvent être à liaison céramique, de type granulaire ou composite, ou à liaison en résine thermodurcissable. Elles peuvent être à base de silice ou d'autres oxydes tels que l'alumine, ou encore à base de carbures, notamment de carbure de silicium. Le Demandeur a constaté que les céramiques, par exemple de type ultrafiltration, convenaient bien pour le procédé selon l'invention, lorsque leur porosité correspond à une dimension moyenne des pores comprise entre 0,5 et 50 Fm et de préférence entre 0,5 et 25 Clam. On utilise déjà pour l'aération des bassins d'eau résiduaire des corps poreux de type céramique, constitués en particulier de grains de quartz liés par une résine thermodurcissable. Toutefois le diamètre des bulles produites ne descend pas au-dessous de 1 mm, ce qui est beaucoup trop important pour des applications telles que l'aéroflottation pour lesquelles le diamètre maximum admissible est de 100 Rm. Par ailleurs si on essaie de diminuer la taille des pores de la céramique pour atteindre un diamètre de bulle convenable on observe rapidement un phénomène de colmatage ou d'entartrage de la céramique la rendant totalement inefficace. Le Demandeur a découvert de façon surprenante qu'en utilisant une céramique de dimension moyenne des pores comprise entre 0,5 et 50 Fm, on pouvait abaisser considérablement le diamètre des bulles produites par cette céramique en ajoutant dans le gaz, par exemple de l'air, injecté au travers de la céramique une petite quantité d'un agent tensio-actif modifiant la tension superficielle de celle-ci. A titre d'agent modificateur de tension superficielle on peut par exemple utiliser des produits choisis parmi les détergents, les agents antimousse etc... Il a ainsi été constaté qu'en ajoutant un agent modificateur de tension superficielle, tel qu'un antimousse notamment de type hydrophobe non ionique (par exemple le produit vendu sous le nom "Antimousse AM" par la Société Purostar France) en quantité d'environ 0,05 à 0,5 l/h dans de l'air injecté à raison de 1 à 2 Nm3/h au travers d'une céramique appropriée immergée dans de l'eau on obtenait une production de microbulles de taille inférieure à 100 Clam, plus précisément de l'ordre de 5 à 50 Rm. En ce qui concerne la céramique, il a été constaté qu il était souhaitable d'utiliser une céramique dont la dimension moyenne des pores est comprise entre 0,5 et 50 Fm, et de préférence entre 0,5 et 25 Clam. Par ailleurs la porosité ouverte est avantageusement de l'ordre de 25 %. On peut supposer que la modification des propriétés de surface de la céramique entraîne une libération plus rapide des bulles produites et donc une taille plus petite de ces dernières. L'exemple suivant en référence à la figure unique annexée illustre un mode de réalisation de l'invention sans toutefois en limiter la portée. Exemple De l'air comprimé du réseau de distribution passe dans un détendeur 1, dans lequel sa pression est ramenée à une pression de 2 à 3 bar. Un agent antimousse (Antimousse AM de la Société Purostar France) est pompé dans un bac 2 par l'intermédiaire d'une pompe doseuse 3 et ajouté au courant d'air par l'intermédiaire d'un Té mélangeur 4. Le courant d'air chargé en agent antimousse est injecté au travers d'un tube céramique 5 immergé dans un tube 6 où circule de l'eau. La quantité d'agent antimousse utilisée est de 0,1 I/h pour un débit d'air de 1 Nm3/h passant à travers 30 cm de céramique. Le diamètre des microbulles produites est compris entre 5 et 50 Fm. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir du cadre de cette dernière. REVEND ICAT IONS 1.- Procédé de production de microbulles d'un gaz au sein d'un liquide caractérisé en ce qu'on fait passer au travers d'un corps poreux immergé dans le liquide un courant de gaz dans lequel on injecte un agent modificateur de tension superficielle. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est de l'eau. 3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent modificateur de tension superficielle est un agent antimousse. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le gaz est de l'air. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps poreux est une céramique. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la céramique a une dimension moyenne des pores comprise entre 0,5 et 50 Rm et de préférence entre 0,5 et 25 Clam. 7.- Procédé selon les revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les microbulles ont un diamètre compris entre 5 et 50 Fm- 8.- Procédé d'aéroflottation d'eaux résiduaires caractérisé en ce qu'on produit les microbulles d'air par un procédé selon les revendications 2 à 4. 9.- Procédé d'aéroflottation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on produit les microbulles d'air par un procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 5 à 7.