Brevet FR2777272A1 — publié le 19991015

1' 2777272 La présente invention concerne un dispositif autonome de stérilisation électrochimique de l'eau par pile galvanique. On connaît différents dispositifs et appareils de stérilisation électrochimiques de l'eau: Pour certains on réalise une électrolyse de l'eau entre au moins une cathode réalisée en carbone vitreux ou en argent et au moins une anode réalisée dans un métal noble tel le platine. Dans ce type de dispositif on utilise un générateur de courant afin de créer une électrolyse au sein de la solution à traiter. Ce type de dispositif permet la formation d'eau oxygénée (H2 02) à la cathode et éventuellement de chlore à l'anode par oxydation des chlorures initialement contenus dans l'eau. Pour d'autres on réalise une électrolyse de l'eau entre au moins une cathode réalisée en acier ou en cuivre et au moins une anode réalisée dans un métal noble tel le platine. Dans ce second type de dispositif on utilise aussi un générateur de courant afin de créer une électrolyse au sein de la solution à traiter. Ce type de dispositif permet la formation de chlore à partir des chlorures initialement contenus dans l'eau à traiter. Dans ces deux cas connus de l'homme de l'art, un générateur de courant est nécessaire pour produire les réactions d'électrolyse. De même il est connu de l'homme de l'art que le carbone vitreux, le graphite et l'argent utilisés comme cathode permettent la réduction de l'oxygène contenu dans l'eau en eau oxygénée lors d'une électrolyse de l'eau, d'o l'effet stérilisant recherché. Le principal inconvénient de ces dispositifs est de devoir utiliser un générateur de courant ce qui limite leur domaine d'emploi notamment pour des raisons techniques et ou économiques. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de stérilisation électrochimique particulièrement fiable et économique. Le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose d'une pile galvanique en contact avec l'eau à traiter et constituée d'au moins une cathode réalisée en carbone vitreux, graphite ou argent et au moins une anode réalisée en zinc ou en magnésium. Ces électrodes sont reliées entre elles soit par contact direct, soit par un circuit externe conducteur de l'électricité. Suivant le dispositif objet de l'invention, lorsque les deux électrodes sont au contact de l'eau à traiter, des électrons quittent l'anode en circulant au travers de la surface de contact ou du circuit externe, vont à la cathode o dans un même nombre des électrons quittent la cathode et sont acceptés à sa surface par des molécules d'oxygène dissous et des ions hydrogène initialement contenus dans l'eau suivant la réaction: 02 + 2 H+ 2 H202 (eau oxygénée). A l'anode et dans de même proportions, le métal (zinc ou magnésium) se dissous dans l'eau suivant les réactions: Mg - 2 é Zn - 2e X Zn ++ s'il s'agit de zinc. La production d'eau oxygénée à la cathode est le but recherché du fait du pouvoir stérilisant de ce composé. Dans une variante particulièrement économique, le dispositif objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il se compose d'un ensemble de billes disposées en couches successives ou mélangées en une seule couche dans le flux d'eau à traiter et de préférence de tailles millimétriques, les billes formant un ensemble de piles galvaniques entre elles, les cathodes étant des billes réalisées en argent et ou en graphite et ou en carbone vitreux, les anodes étant des billes réalisées en zinc et ou en magnésium. Une disposition des électrodes des piles galvaniques sous forme de billes indépendantes mélangées et en contact direct permet de former un réacteur percolant à grande surface de contact. Suivant une variante du dispositif tout ou partie des cathodes et anodes peuvent être réalisée sous forme de feutre(s), profile(s) perforé(s) ou métal(aux) fritté(s). Cependant une telle réalisation est plus onéreuse et moins performante que le dispositif décrit dans sa variante de base. Le principe électrochimique de la variante du dispositif sous forme de billes suivant l'invention est définie en ce qu'entre au moins une bille cathodique et une bille anodique se forme une pile galvanique. La liaison ohmique entre les billes se fait par contact direct entre les dites billes, la liaison électrolytique étant assurée par l'eau au contact des billes. Suivant le dispositif objet de l'invention lorsque respectivement au moins une bille cathodique et au moins une bille anodique sont en contact direct entre eux et avec l'eau, des électrons quittent la bille anodique au travers de la surface de contact avec la bille cathodique et que celle-ci recevant ces électrons, les libère dans l'eau. Du fait de la nature particulière du métal à la surface de la bille cathodique, ces électrons donnent en priorité la réaction électrochimique suivante: 02 + 2 H+ + 2 é X H202 (eau oxygénée) Proportionnellement au départ des électrons de la bille anodique vers la bille cathodique au travers de la surface de contact, la bille anodique libère des ions au sein de l'eau à traiter suivant les réactions électrochimiques: Mg - 2 é ó Mg ++ s'il s'agit de magnésium Zn - 2 e X Zn ++ s'il s'agit de zinc. 3 2777272 Dans le cas ou les billes cathodiques et anodiques sont respectivement disposées en couches successives, elles peuvent être reliées par un circuit extérieur conducteur de l'électricité. Cependant cette variante s'avère plus difficile à mettre en oeuvre et donc plus coûteuse. Suivant une variante du dispositif, la ou les anodes peuvent être réalisées pour des raisons économiques en un métal conducteur recouvert d'un plaquage d'argent ou s'il s'agit d'élément unitaire, d'une âme en matière plastique ou métallique. Suivant une variante du dispositif, en dehors de la conception sous forme de billes, la ou les anodes peuvent être constituées d'une âme réalisée en un métal plus noble que le magnésium ou le zinc et revêtue du dit magnésium ou zinc. Suivant une variante du dispositif, une paroi poreuse peut être intercalée entre la ou les anodes et la ou les cathodes. Dans ce cas un circuit externe est nécessaire pour assurer la liaison ohmique entre les électrodes. Suivant une variante du dispositif, les billes peuvent être remplacées par des modules de formes différentes de la bille par exemple des copeaux ou des cubes. Cependant la forme de bille est préférable pour limiter la surface de contact au minimum. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, deux formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est un dessin en coupe d'un dispositif de traitement de l'eau suivant l'invention dans sa variante de base. La figure 2 est un dessin en coupe d'un dispositif de traitement de l'eau suivant la première variante. Le dispositif suivant l'invention représentée sur la figure 1 est essentiellement constitué d'un bac (1) en matière isolante de forme cylindrique qui comporte à sa base une canalisation d'arrivée d'eau à traiter (2) et à sa partie supérieure, une canalisation d'évacuation de l'eau traitée (3). La cathode est constituée d'un cylindre d'argent (4) fixé par des moyens adéquats étanches à la partie supérieure du bac (1) et de manière à être traversante vers l'extérieur du bac (1). L'anode est constituée d'une âme en acier inoxydable (5) revêtue dans sa partie immergée par du magnésium (6). L'âme (5) est fixée par des moyens adéquats étanches à la partie supérieure du bac (1) et de manière à être traversante vers l'extérieur du bac (1). La cathode (4) est reliée à l'âme (5) de l'anode par un circuit conducteur de l'électricité (7) externe au bac (1). Dans ces conditions le fonctionnement du présent dispositif s'effectue de la façon décrite ci-après: L'eau à traiter pénètre le bac (1) par la canalisation (2) afin de ressortir par la canalisation (3), lors de son passage dans le bac (1), l'eau se charge en eau oxygénée et en ions magnésium respectivement par l'action de la cathode (4) et du magnésium (6) de l'anode. La continuité ohmique entre les deux électrodes de la pile galvanique ainsi formée est assurée par l'âme (5) de l'anode et le circuit (7). Le dispositif suivant l'invention représenté sur la figure 2 est essentiellement constitué d'un tube (8) en matière isolante dont la base supérieure (9) est taraudée pour se fixer à l'embout d'un robinet (10) et dont la base inférieure (11) est équipée d'une grille (12) réalisée en matière isolante permettant l'évacuation de l'eau traitée. La grille (12) supporte un lit mélangé (13) de billes de magnésium (14) et de billes d'argent (15) disposé à l'intérieur du tube (8). A la surface supérieure du lit (13) une grille (16) réalisée en matière isolante est disposée de manière à maintenir prisonnières les billes (14) et (15) dans le tube (8). Dans ces conditions le fonctionnement du présent dispositif s'effectue de la façon décrite ci-après: L'eau à traiter pénètre le tube (8) par l'ouverture du robinet (10) auquel il est fixé afin de ressortir par la grille (12), lors de son passage dans le tube (8), l'eau se charge en eau oxygénée et en ions magnésium respectivement par l'action des billes cathodiques réalisées en argent (15) et des billes anodiques de magnésium (14). D'une bille cathodique (15) à une bille anodique (14) la continuité ohmique entre les deux électrodes de la pile galvanique ainsi formée est assurée par contact direct. La grille (16) maintien en cohésion et donc en contact l'ensemble des billes (14) et (15) formant le lit mélangé (13) de manière à ce que toute l'eau à traitée traverse le filtre ainsi formé. Suivant l'invention on peut notamment stériliser l'eau d'un réseau hydraulique ou l'eau destinée immédiatement à la consommation par exemple au moyen du dispositif décrit à la figure 2 en équipement d'un robinet de puisage. 2777272 REVENDICATIONS 1. Dispositif autonome de stérilisation électrochimique de l'eau par pile galvanique caractérisé en ce qu'il se compose d'une pile galvanique en contact avec l'eau à traitée et constituée d'au moins une cathode réalisée en carbone vitreux, graphite ou argent et au moins une anode réalisée en zinc ou en magnésium reliées entre elles par un circuit externe conducteur de l'électricité ou par contact direct. 2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il se compose d'une pile galvanique en contact avec l'eau à traitée et constituée d'au moins une cathode réalisée en carbone vitreux, graphite ou argent et au moins une anode réalisée en zinc ou en magnésium reliées entre elles par contact direct. 3. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'un bac (1) en matière isolante de forme cylindrique qui comporte à sa base une canalisation d'arrivée d'eau à traiter (2) et à sa partie supérieure, une canalisation d'évacuation de l'eau traitée (3). La cathode est constituée d'un cylindre d'argent (4) fixé par des moyens adéquats étanches à la partie supérieure du bac (1) et de manière à être traversante vers l'extérieur du bac (1). L'anode est constituée d'une âme en acier inoxydable (5) revêtue dans sa partie immergée par du magnésium (6). L'âme (5) est fixée par des moyens adéquats étanches à la partie supérieure du bac (1) et de manière à être traversante vers l'extérieur du bac (1). La cathode (4) est reliée à l'âme (5) de l'anode par un circuit conducteur de l'électricité (7) externe au bac (1). 4. Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'il se compose d'un ensemble de billes disposées en couches successives ou mélangées en une seule couche dans le flux d'eau à traiter et de préférence de tailles millimétriques, les billes formant un ensemble de piles galvaniques entre elles, les cathodes étant des billes réalisées en argent et ou en graphite et ou en carbone vitreux, les anodes étant des billes réalisées en zinc et ou en magnésium. 5. Dispositif suivant les revendications 1,2, et 4 caractérisé en ce qu'il est essentiellement constitué d'un tube (8) en matière isolante dont la base supérieure (9) est taraudée pour se fixer à l'embout d'un robinet (10) et dont la base inférieure (11) est équipée d'une grille (12) réalisée en matière isolante permettant l'évacuation de l'eau traitée. La grille (12) 6 2777272 supporte un lit mélangé (13) de billes de magnésium (14) et de billes d'argent (15) disposé à l'intérieur du tube (8). A la surface supérieure du lit (13) une grille (16) réalisée en matière isolante est disposée de manière à maintenir prisonnières les billes (14) et (15) dans le tube (8).