Brevet FR2724163A1 — publié le 19960308

Cellule électrochimique assurant la purification de l'eau des piscines, ou autres,Dar production de dérivés chlorés ou bromés et fonctionnant par électrodes mobi les. La présente invention concerne une cellule électrochimi- que,produisant des dérivés chlorés,ou bromés,ayant un très grand pouvoir bactéricide et algicide. Les réactions de production de ces dérives sont connues et utilisées pour la production d'hypochlorites de sodium(eau de Javel),soit dans l'industrie, soit dans des applications similaires a celles qui sont réalises par la cellule qui est revendiquée par la présente invention. Avant de décrire l'invention, il semble nécessaire d'exposer les réactions électrochimiques apparaissant au niveau des électrodes.Ce rappel n'est pas superflu, car la présente invention en est l'application directe.Nous fixerons,égale- ment,l'état de l'art dans le domaine de la purification de l'eau de piscines. Les cellules de purification utilisent deux principes: -la production d'hypochlorites, en milieu salin, - les électrodes solubles. - 1--Production d'hypochlorites: Les réactions électrochimiques, très complexes,peuvent exposées sous la forme simplifiée suivante: -1,1-Réactions électrochimiques cathodiques: H20 + e OH- + 1/2 H2 -1,2-Réactions électrochimiques anodiques: Cl2 + OH- ClO- + Cl + H20 Où I'ion hypochlorite tend a se transformer en acide hypochloreux,suivant: C10- .H2O HC10 + OH- En milieu faiblement acide,il peut y avoir une formation chlorates,suivant: 2 HCIO + C10- C10 3- + 2 Cl + 2 H- - 2 -Système d'anodes solubles: Les fonctions bactérides sont assurées par des métaux ionisés.Dans le cas le plus général,le Cuivre(algicide) et 1' Argent(bactéricide),forment un alliage qui est dissout par le passage de courant. La présente invention utilise le premier principe,car le le second met des ions métalliques toxiques en solution. De plus,ce principe n'est efficace qu'a 70 /o,les 30 /o restants étant assurés par des ajouts de Chlore. La production d'hypoclorites a également ses inconvé- nients:une évolution des composes chlorEs,ou bromés,qui s'oxy dent et surtout une sur tension d'hydrogène sur un large spectre de tension et de pH. Les conséquences en sont un dégage ment d'hydrogène important,sur les cathodes(nAgatif),avec un "entartrage",par réduction des sels calcaires.C'est le pointclé du fonctionnement de cette famille de cellules,qui n'a jamais été réglé auparavent que par un lavage a l'acide chlorhydrique concentré. Les paramètres de fonctionnement principaux sont nombreux :vitesse de réactions,densité de courant,distance entre élec- trodes,surfaces respectives de ces derniEres,salinit*,pH,te-- pérature, impuretés, ... Nous voyons que ces paramètres sont nombreux,liEs,diffl- ci liement maîtrisables. La Demanderesse a toutefois constat que la mise au point du matériel actuel ne prend en compte qu'une valeur moyenne des conditions d'utilisation:ainsi,des problèmes apparaissent ou restent latents. La Demanderesse a choisi une autre approche de l'étude: puisque l'eau n'est pas un milieu présentant les conditions idéales théoriques,elle a choisi de martyriser l'*change ionique,par l'application de la loi fondamentale de la double cou couche Exposée simplement,celle-ci dit que toute réaction électrochimique a lieu dans l'interface d'une épaisseur ionique ou moléculaire entre le solide(*lectrode) et le liquide. Le champ de l'investigation est alors réduit. La présente invention consiste a travailler sur cette dou -ble couche homogénéisée par agitation. De nombreux systèmes peuvent etre utilisés pour effectuer cette dernière opération, le moyen industriel le plus simple est d'utiliser des électrodes mobiles. La présente invention consiste en une cellule d'électrolyse de l'eau de piscine comportant des électrodes mobiles vibrantes agitées ou tournantes.Suivant la vitesse de ces mouvements, la double couche est homogénéisée, et l'échange ionique est maTtrisè.Suivant la vitesse de renouvellement sur les sur -faces d'électrodes, les reactions sont optimisées, le dépôt calcaire sur les cathodes peut être réduit, voire supprimé.En avantages de second ordre, les oxydations des hypochlorites sont diminuées et souvent supprimées, l'hydrogène ne s'accumule plus, les réactions bactéricides et algicides sont realisees de façon plus performantes, dans la cellule méme.Le choix des composants de la cellule est simplifié. La présente invention permet de remédier aux inconvénients habituels(et précites) des cellules de piscines. A titre purement indicatif, la Demanderesse écrit deux montages qu'elle a réalise: 1-Une cellule composée d'un cylindre en PVC -i-d'un un diamètre extérieur de 110 mm,ferme par 2 embouts-2-,maintenus par des 4 tiges filetees-3- assurant le serrage gracie a 2 disques metalliques-4-(Schèma -1-). 2 plaques de titane de 150 mm x 50 mm,en anodes fixes-5- et une cathode cylindrique en acier inoxydable,de 200 mm de long, -6-,et comportant un axe tournant sur deux paliers en bronze fritté. 1 hélice en polybthylene-7- est fixée sur l'arbre,de diame- tre de 95 mm,au pas de 12 mm,comprenant 8 pales. Elle assure la rotation(600 T/min)de la cathode lors du passage de l'eau du reseau de filtration. La tension de fonctionnement est de 5,70 vol ts(écart entre électrodes trop important:15 mm),l'intensité du courant est de 8 amperes. Pression de l'eau dans le réseau:i,5 bar. Eau contenant 2,5 g/l de chlorure de sodium. Dureté de l'eau:40 f. La mise en service, en condition normale d'utilisation, pendant 1 mois,a montré que la zône cathodique située face aux anodes présentai t un entartrage a peine perceptible, mais la zone n' ayant pas d'anode en vis a vis etait très entartrbe,ce qui montre que le dépôt cathodique des composés calcaires est maîtrisable par optimisation de la vitesse de rotation. 2-Le montage est identique au precédent,mais 1' anode est en titane déployee de 314 mm x 200 mm,en vis a vis de la catho -de.Les paramètres sont identiques au montage précédent. Tension: 5,4 volts Intensite: 9 amperes Contact électrique amélioré par 2 balais carbone placés sur les extrémites de l'axe de la cathode. Bonne apparence de la cathode qui se couvre d'une fine pellicule de calcaire se détachant en écailles sous l'action de l'eau. REVENDICATIONS: 1/-Cellule d'électrolyse effectuant la purification de 1' eau des piscines par production de dérives chlores ou bromes, caractérisée en ce que les electrodes sont mobiles, cette mobilité assurant l'auto-dètartrage des cathodes par effet mecanique et par l'optimisation des reactions électrochimiques. 2/-Cellule suivant la revendication i,a électrodes mobiles, caractérisée en ce qu'elles sont tournantes, vibrantes ou agi tées. 3/-Cellule suivant les revendications 1 et 2,caracterisee en ce qu'elle est utilisee pour electrolyser des solutions salines. 4/-Cellule suivant les revendications 1 a 3, caracterisee en ce que la cathode est mobile. 5/-Cellule suivant les revendications 1 a 3, caractérisée en ce que l'anode est mobile. 6/-Cellule suivant les revendications 1 a 3, caracterisee en ce que la cathode et l'anode sont mobiles. 7/-Cellule suivant les revendications i a 3caracterisee en ce qu'elle est équipée de multi-electrodes mobiles. 8/-Cellule suivant les revendications 1 å 7, caractérisée en ce que ses électrodes sont insolubles. 9/-Cellule suivant les revendications 1 a 7, caractérisée en ce que ses électrodes sont solubles.