Titre : Dispositif de traitement d’un liquide Domaine technique

L’invention concerne un dispositif de traitement d’un liquide contenant un polluant organique.

Etat de la technique

Les procédés biologiques sont largement utilisés pour traiter les liquides contenant des composés organiques. Cependant certains composés organiques, appelés « polluants organiques persistants » ou « POP », sont réfractaires à la biodégradation et peuvent même être toxiques pour les microorganismes utilisés et diminuer l’efficacité de ces procédés. Pour éliminer ces composés organiques, il est possible de mettre en œuvre des procédés d’adsorption ou d'oxydation chimique. En particulier, les « procédés d’oxydation avancée » (ou PO A), décrits par Glaze et al. [Glaz.e W. H., Kang J.W. Chapin D. H., « The chemistry ofwater treatment processes involving ozone, hydrogen peroxide and ultraviolet radiation. Ozone Sci. Eng. 9 (1987) 335-352 ], sont des procédés de traitement des eaux opérant à température et pression ambiantes qui conduisent à la formation en solution et en quantité élevée, d’oxydants très puissants, les radicaux hydroxyles (OLP). Les procédés POA peuvent inclure les procédés électrochimiques de production de OLP à la surface d’une anode à haute surtension d’oxygène sous haute densité de courant, par exemple les procédés d’oxydation anodique en présence de H2O2.

Les radicaux hydroxyles OLP sont avantageusement fortement réactifs avec les composés organiques et donc capables, par oxydation radicalaire, de rompre des molécules de composés organiques très stables. Pour générer des radicaux hydroxyles, le procédé Fenton en particulier consiste en une décomposition du peroxyde d’hydrogène (H2O2) par des cations ferreux, suivant la réaction suivante :

Les cations ferreux Fe ²⁺ sont classiquement obtenus par addition directe d’un sel ferreux, notamment de FeSCL ou d’autres composés solide d’oxydes de fer (II&III) tels que l’hématite, la goethite, et la magnétite. Des sous-systèmes techniques dédiés et complexes doivent alors être mis en place. Un exemple de dispositif d’oxydation avancée particulièrement efficace est décrit dans PCT/IB2015/050464. Plus précisément, ce dispositif comporte un boîtier traversé par le liquide à traiter et contenant un bloc en fer, le boîtier et le bloc en fer constituant respectivement une cathode et une anode. Ils sont également connectés électriquement par l’intermédiaire dudit liquide à traiter, constituant un électrolyte. Ce dispositif permet ainsi de libérer des cations ferreux Fe ²⁺ au sein du liquide.

Pour que ce dispositif puisse fonctionner de manière optimale, il est préférable que le liquide ne pénètre pas entre l’anode et la cathode. A cet effet, un joint d’étanchéité peut être inséré entre le boîtier et le bloc en fer. L’usure de l’anode sacrificielle peut cependant rendre inefficace le joint d’étanchéité.

Pour que ce dispositif puisse fonctionner de manière optimale, il est également préférable d’assurer un contact entre l’anode et la cathode qui soit le plus étroit possible. A cet effet, la surface latérale du bloc en fer et la surface intérieure du boîtier peuvent être rectifiées. Une telle rectification est coûteuse. Elle limite également les formes possibles de ces surfaces qui, en pratique, doivent être sensiblement cylindriques.

Pour améliorer le contact entre l’anode et la cathode, il est également possible de fretter l’anode à l’intérieur de la cathode. Le procédé de fabrication en est cependant complexifié. Il existe donc un besoin pour un dispositif d’oxydation avancée permettant de résoudre ces problèmes.

Un but de l’invention est de répondre, au moins partiellement, à ce besoin.

Résumé de l’invention

Selon l’invention, on atteint ce but au moyen d’un dispositif de traitement d’un liquide comportant un polluant organique, ledit dispositif comportant : un boîtier pourvu d’une entrée et d’une sortie, par lesquelles le liquide est destiné à entrer et sortir du boîtier, respectivement ; un générateur de cations ferreux Fe ²⁺ comportant une anode en fer, logée dans le boîtier, et une cathode en graphène et/ou silicène et/ou phosphorène, au moins en partie comprimée entre l’anode et une paroi du boîtier.

La cathode n’est donc pas constituée par le boîtier, mais est une partie en graphène et/ou silicène et/ou phosphorène, de préférence une couche de graphène et/ou silicène et/ou phosphorène, interposée entre le boîtier et l’anode. Le boîtier ne participe donc pas au fonctionnement du générateur de cations ferreux Fe ²⁺ , sinon pour servir de support à la cathode de graphène et/ou silicène et/ou phosphorène.

Le graphène présente avantageusement à la fois des propriétés remarquables d’étanchéité, des propriétés élastiques et des propriétés conductrices. Ces propriétés lui permettent avantageusement de servir non seulement de cathode, mais encore de moyen d’étanchéité. De préférence, la compression et l’agencement de la cathode en graphène sont adaptés pour éviter toute pénétration de liquide entre l’anode et la cathode. Aucun joint d’étanchéité n’est donc nécessaire.

En outre, ces propriétés permettent un contact étroit avec l’anode, sans rectification. Le procédé de fabrication en est considérablement simplifié. En outre, les formes possibles pour la surface intérieure du boîtier en contact avec le graphène ne sont plus limitées. Elles peuvent être avantageusement développées afin d’augmenter le rendement du générateur dans un volume déterminé.

Par ailleurs, le boîtier ne participe plus nécessairement à la génération de cations ferreux Fe ²⁺ . Il peut ne servir que de support et être notamment en un matériau non conducteur électriquement, par exemple en plastique.

Le graphène présente également un bon coefficient de frottement, ce qui lui permet d’immobiliser efficacement le bloc.

Enfin, le graphène étant un excellent conducteur électrique, son épaisseur peut être réduite. Son épaisseur peut être d’autant plus réduite que la cathode ne sert plus de boîtier.

Le silicène et le phosphorène présentent des propriétés similaires à celles du graphène et peuvent avantageusement servir d’alternatives au graphène.

Un dispositif de traitement selon l’invention peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : la cathode de graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène présente la forme d’une couche, recouvrant de préférence au moins la partie de la surface intérieure du boîtier contre laquelle l’anode prend appui ; la cathode de graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène présente la forme d’une couche recouvrant plus de 50%, de préférence plus de 60%, de préférence plus de 70%, de préférence plus de 80%, plus de 90%, de préférence sensiblement 100% de la surface intérieure du boîtier ; la cathode de graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène présente la forme d’une couche d’une épaisseur inférieure à 1 mm, de préférence inférieure à 500 pm, de préférence inférieure à 300 pm, de préférence inférieure à 100 pm, de préférence inférieure à 50 pm, de préférence inférieure à 1 pm ; la cathode de graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène est de préférence constituée par moins de 10, de préférence moins de 5 et/ou plus de 2 couches moléculaires ; la cathode de graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène présente la forme d’une couche en contact avec plusieurs blocs de fer traversés par des orifices autorisant la circulation du liquide ; le boîtier est en un matériau non conducteur électriquement, de préférence en un polymère ; le boîtier présente une forme tubulaire, de préférence de section transversale non circulaire ; dans une section transversale, le boîtier présente un contour intérieur comportant une ou plusieurs parties convexes, c'est-à-dire faisant saillie vers l’intérieur du boîtier ; la surface intérieure du boîtier n’est pas cylindrique dans la région où la cathode en graphène et/ou de silicène et/ou de phosphorène est en contact l’anode en fer ; le générateur de cations ferreux ne comporte pas de générateur électrique; alternativement, le dispositif peut comporter un générateur électrique dont les deux bornes sont respectivement connectées à l’anode et à la cathode, le générateur électrique étant de préférence apte à générer une tension continue comprise entre 1,23 V et 40 V. l’anode est monobloc, c'est-à-dire n’est pas une poudre ; le dispositif de traitement comporte

- un générateur de cavitation apte à générer, par cavitation, des bulles au sein dudit liquide, et

- une chambre d’implosion desdites bulles, de préférence disposée dans une région dans laquelle le liquide contient desdits cations ferreux ; le générateur de cavitation est configuré de manière que plus de 50% en nombre des bulles de cavitation générées présentent un diamètre compris entre 40 pm et 5 mm, de préférence compris entre 20 pm et 2 mm ; le générateur de cavitation est choisi dans le groupe constitué par un réacteur passif (c'est-à-dire que la cavitation résulte d’une réduction brutale de la pression au sein du liquide par accélération de ce liquide), un générateur d’ultrasons et leur combinaison ; le générateur de cavitation ne comporte pas de moteur. De préférence encore, il ne comporte pas de pièce mobile ; la chambre d’implosion est disposée de préférence à une distance inférieure à 0,5 m, à 0,3 m, à 0,1 m, de préférence immédiatement en aval du générateur de cations ferreux Fe ²⁺ ; de préférence, la chambre d’implosion des bulles de cavitation est disposée dans une région dans laquelle les cations ferreux sont générés ; de préférence, la chambre d’implosion est disposée en aval du générateur de cations ferreux Fe ²⁺ ; le générateur de cations ferreux est disposé, de préférence en aval, à une distance inférieure à 2 mètres, de préférence inférieure à 1 mètre, de préférence inférieure à 0,5 mètre, de préférence inférieure à 0,3 mètre, de préférence inférieure à 0,1 mètre du générateur de cavitation, voire en contact avec le générateur de cavitation ; de préférence, le générateur de cations ferreux est disposé en aval du générateur de cavitation ; le dispositif de traitement comporte un dispositif d’injection, dans le liquide, d’un fluide oxygéné contenant un constituant oxygéné, le constituant oxygéné étant apte à réagir avec les cations ferreux Fe ²⁺ pour générer des radicaux hydroxyles ; le fluide oxygéné est de l’air et/ou du peroxyde d’hydrogène et/ou de l’ozone ; le fluide oxygéné est de préférence un gaz, et/ou une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène ; la chambre d’implosion des bulles de cavitation est disposée dans une région dans laquelle le liquide contient dudit constituant oxygéné ; le dispositif d’injection est disposé en amont du générateur de cavitation et/ou du générateur de cations ferreux Fe ²⁺ ; le dispositif d’injection est disposé de préférence à une distance inférieure à 0,5 m, inférieure à 0,3 m, inférieure à 0,1 m, du générateur de cavitation et/ou du générateur de cations ferreux Fe ²⁺ _; le dispositif d'injection est de préférence un microbulleur apte à introduire dans le liquide des microbulles du fluide oxygéné présentant un diamètre inférieur à 120 pm, de préférence inférieur à 100 pm et, de préférence, supérieur à 25 pm, de préférence supérieur à 40 pm, de préférence supérieur à 50 pm ; le microbulleur comporte un bloc poreux et un inj ecteur adapté pour inj ecter dudit fluide oxygéné, à travers le bloc poreux, dans le liquide ; le bloc poreux est un matériau fritté, de préférence en alliage cuivreux, ou en acier inoxydable, par exemple en « PSS ^® » de la société Pall Corporation ; le débit d’injection des microbulles générées par le microbulleur est supérieur à 0,01% et/ou inférieur à 1%, inférieur à 0,5 %, inférieur à 0,1% (V/V) par rapport au débit de liquide à traiter ; le dispositif d’injection est configuré de manière que

- les microbulles présentent, en moyenne arithmétique, un diamètre inférieur à 100 pm, et/ou de préférence supérieur à 40 pm, et/ou

- plus de 80% en nombre des microbulles injectées présentent un diamètre compris entre 40 pm et 120 pm, et/ou

- la différence entre la taille maximale des microbulles injectées et la taille minimale des microbulles injectées est inférieure à 20 pm ; le dispositif de traitement comporte une vanne de contrepression en aval du générateur de cavitation ; le dispositif d’injection et la vanne de régulation de pression sont réglés de manière que le rayon maximal des bulles de cavitation est inférieur au rayon critique des bulles de cavitation, de préférence de manière que le rayon maximal des bulles de cavitation est inférieur à 0,9 fois le rayon critique des bulles de cavitation ; le générateur de cavitation et/ou la chambre d’implosion et/ou le générateur de cations ferreux sont incorporés dans un réacteur hydrodynamique ; de préférence, le réacteur hydrodynamique comporte des premiers canaux, de préférence délimités intérieurement par un matériau diélectrique, de préférence encore ménagés dans un bloc en ledit matériau diélectrique, qui débouchent en aval dans une chambre intermédiaire, le passage du liquide dans les premiers canaux provoquant son accélération et la génération desdites bulles, ladite chambre intermédiaire constituant ladite chambre d’implosion ; de préférence, et en particulier si la chambre intermédiaire n’est pas délimitée intérieurement par du fer, le réacteur hydrodynamique comporte, en amont ou en aval, de préférence en amont des premiers canaux, des deuxièmes canaux délimités intérieurement par du fer, de préférence traversant l’anode ; les premiers canaux et/ou les deuxièmes canaux présentent une section longitudinale convergente, puis divergente ; le réacteur hydrodynamique comporte un, de préférence deux, voire plus de deux modules de réaction dit « perfectionnés », chaque module de réaction perfectionné étant constitué, de l'amont vers l'aval, par une chambre amont optionnelle, un deuxième bloc comportant une pluralité de deuxièmes canaux traversant l’anode, de préférence une chambre intermédiaire, un premier bloc comportant une pluralité de premiers canaux, le passage du liquide dans les premiers canaux provoquant son accélération et la génération de bulles de cavitation, et une chambre aval, le passage du liquide dans la chambre aval provocant son ralentissement et l'implosion des bulles de cavitation ; le passage du liquide dans lesdits deuxièmes canaux provoque l’accélération du liquide et la génération de bulles de cavitation et, de préférence, les deuxièmes canaux d’un module de réaction perfectionné débouchent dans une chambre intermédiaire apte à faire imploser les bulles de cavitation générées dans lesdits deuxièmes canaux ; de préférence, le réacteur hydrodynamique comporte plusieurs modules de réaction perfectionnés successifs de sorte que les premiers canaux d’un premier module de réaction perfectionné débouchent dans une chambre aval constituant la chambre amont d’un deuxième module de réaction perfectionné immédiatement en aval du premier module de réaction perfectionné ; dans un mode de réalisation, le réacteur hydrodynamique comporte un, de préférence deux, voire plus de deux modules de réaction dits « simplifiés », chaque module de réaction simplifié étant constitué de l'amont vers l'aval, par un bloc comportant des canaux au moins partiellement, de préférence totalement, délimités par du fer et conformés pour provoquer la génération de bulles de cavitation, et une chambre d’implosion disposée en aval desdits canaux et conformée pour provoquer une implosion des bulles de cavitation ; le boîtier délimite au moins partiellement une chambre intermédiaire et/ou contient un, de préférence tous les modules de réaction, éventuellement simplifiés ; le dispositif de traitement comporte une pompe de circulation entraînant le liquide à travers le microbulleur et le(s) module(s) de réaction, éventuellement simplifiés ; le microbulleur est disposé en aval de la pompe de circulation, à une distance de la pompe de préférence inférieure à 1 mètre, de préférence inférieure à 0,5 mètre, de préférence inférieure à 0,3 mètre, de préférence inférieure à 0,1 mètre.

L’invention concerne également une installation de traitement d’un liquide contenant un polluant organique, ladite installation comportant un circuit dans lequel sont insérés une cible et un dispositif de traitement dudit liquide sortant de ladite cible, le dispositif de traitement étant conforme à l’invention.

Une installation de traitement selon l’invention peut encore comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : le polluant organique est choisi dans le groupe formé par les composés organiques volatils, semi-volatils, les PCB, les pesticides, les herbicides, les dioxines, les furanes, les produits explosifs et leurs produits de dégradation, les produits humiques, les colorants ; le liquide à traiter est issu de la production de pétrole ou de gaz, d’extraction minière, de fracturation hydraulique, d’un comptage ou d’un traitement d’eau, potable ou non ; le liquide à traiter présente une demande chimique en oxygène (DCO) supérieure à 100 mg/1, supérieure à 1000 mg/1, supérieure à 5000 mg/1, supérieure à 50 000 mg/1, supérieure à 100000 mg/1, voire supérieure à 300000 mg/1 ; pour que le liquide à traiter puisse servir d'électrolyte entre d’une part le graphène et/ou le silicène et/ou le phosphorène et, d’autre part le fer, la conductivité électrique du liquide à traiter est de préférence supérieure à 300 pS/cm, supérieure à 700 pS/cm, supérieure à 1 mS/cm, supérieure à 100 mS/cm, voire supérieure à 300 mS/cm. la cible est choisie dans le groupe formé par un réservoir et un bassin ; dans un mode de réalisation préféré, le liquide circule en boucle fermée dans l’installation.

L’invention concerne enfin un procédé de traitement d’un liquide contenant un polluant organique, ledit procédé comportant une étape consistant à traiter ledit liquide dans une installation de traitement selon l’invention en le faisant circuler dans ledit dispositif de traitement, de préférence dans des conditions thermodynamiques adaptées pour générer de la cavitation. En particulier, le procédé selon l’invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes : le polluant organique est choisi dans le groupe formé par les composés organiques volatils, semi-volatils, les PCB, les pesticides, les herbicides, les dioxines, les furanes, les produits explosifs et leurs produits de dégradation, les produits humiques, les colorants ; et/ou le liquide à traiter est issu de la production de pétrole ou de gaz, d’extraction minière, de fracturation hydraulique, d’un comptage ou d’un traitement d’eau, potable ou non ; et/ou le liquide à traiter présente une demande chimique en oxygène supérieure à 100 mg/1.

Définitions

Les « constituants oxygénés » sont les constituants contenant de l'oxygène et capables de réagir avec les cations ferreux pour former des radicaux hydroxyles.

Par « polluant organique », on entend un composé dont la molécule comporte au moins un atome de carbone et un atome d’hydrogène, et qui peuvent être décomposés sous l’action des radicaux hydroxyles.

Sauf indication contraire, le fer est sensiblement pur.

Les positions « amont » et « aval » sont déterminées par rapport au sens d’écoulement du liquide lors de son traitement.

On appelle « diamètre équivalent » d’une section d’aire A le diamètre d’une section circulaire d’aire identique A. Pour une section circulaire, le diamètre équivalent est donc égal au diamètre.

On appelle « plan transversal » un plan perpendiculaire à la direction principale d’écoulement du liquide.

Les verbes « comporter », « comprendre » et « présenter » doivent être interprétés de manière non limitative, sauf indication contraire.

Les expressions « en particulier » ou « notamment » sont synonymes et ne sont pas limitatives.

Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description détaillée qui va suivre et à l’examen des dessins annexés, fournis à des fins illustratives et non limitatives. Dans ces dessins,

[Fig 1] la figure 1 représente schématiquement un exemple d’installation de traitement selon l’invention ;

[Fig 2] les figures 2a et 2b représentent schématiquement, en coupe longitudinale, des exemples de réacteur hydrodynamique pouvant être utilisés dans un dispositif de traitement selon l’invention ; et

[Fig 3] la figure 3 représente présente des exemples de coupes transversales du boîtier d’un dispositif de traitement selon l'invention.

Dans les différentes figures, des organes identiques ou analogues ont été repérés avec les mêmes références.

Description détaillée

La description détaillée qui suit fait référence au graphène, mais s’applique également lorsque le graphène est remplacé par du silicène ou du phosphorène.

La figure 1 représente une installation 10 selon l’invention comportant un circuit 12 fermé dans lequel circule un liquide L. Le liquide L, de préférence aqueux, est chargé d'un polluant organique à décomposer. Le polluant organique peut en particulier être choisi dans le groupe constitué par les acétylènes, les alcools, les aldéhydes, les alcanes, les composés aromatiques, les acides carboxyliques, les alcènes, en particulier les alcènes chlorés, les cétones, les composés organiques azotés, les oléfines, les phénols, les composés organiques sulfurés, et leurs mélanges. Le liquide peut également contenir des produits médicamenteux. Une cible 16, en l’occurrence un bassin ou un réservoir d’eaux polluées, et un dispositif de traitement 20 selon l’invention sont insérés dans une conduite 22 du circuit 12.

Le circuit 12 peut être ouvert, semi-ouvert, ou fermé, comme représenté, avec ou sans appoint de liquide, avec ou sans mise en contact du liquide avec l’atmosphère.

La cible 16 n’est pas limitée. La cible peut être notamment dans un bâtiment industriel, résidentiel ou tertiaire, par exemple un hôpital, une école ou une station d’épuration.

Le dispositif de traitement 20 comporte, depuis l'amont vers l'aval,

- une pompe 23,

- de préférence un dispositif d’injection, de préférence un microbulleur 25,

- un réacteur hydrodynamique 30, et - de préférence des moyens pour séparer les particules en suspension, de préférence un filtre 32.

La pompe 23 est insérée en amont ou en aval du réacteur hydrodynamique 30, de préférence en amont. Elle permet de mettre en circulation le liquide L.

Les figures 2a et 2b représentent schématiquement des exemples de réacteur hydrodynamique 30 servant de générateur de cavitation et de générateur de cations ferreux. Le réacteur hydrodynamique 30, d’axe longitudinal X, comporte un boîtier 111 pourvu d’une entrée 112 et d’une sortie 114. De préférence, il comporte des raccords permettant la connexion de l’entrée et/ou de la sortie à une canalisation, par exemple une bride pourvue de trous à boulons apte à coopérer avec une bride correspondante de ladite canalisation, ou une partie mâle ou femelle à visser sur une partie femelle ou mâle, respectivement, de ladite canalisation.

Sur la figure 2a, le boîtier 111 contient un module de réaction comportant successivement, depuis l’amont vers l’aval, une chambre amont 123, un premier bloc 116, de préférence en un matériau diélectrique, traversé par des premiers canaux 120 longitudinaux, une chambre intermédiaire 124, une anode en fer, sous la forme d’un deuxième bloc 118 traversé par des deuxièmes canaux 122 longitudinaux, et une chambre aval 125.

Sur la figure 2b, les premier et deuxième blocs ont été inversés.

Le boîtier 111 peut être en un matériau quelconque, en particulier en un matériau non conducteur électriquement, par exemple en plastique.

Le réacteur hydrodynamique comporte un générateur de cations ferreux aptes à réagir avec un constituant oxygéné pour créer des radicaux hydroxyles.

A cet effet, une couche de graphène 119, formant une cathode, s’étend sur la surface intérieure définie par la paroi latérale 126 du boîtier, de manière à être au moins en partie en contact avec le deuxième bloc 118, formant une anode sacrificielle. De préférence, cette anode sacrificielle peut être remplacée.

La couche de graphène 119 est comprimée entre la surface intérieure du boîtier et le deuxième bloc 118. La déformation du graphène assure avantageusement un contact très étroit avec le deuxième bloc 118, ce qui améliore sensiblement le rendement de production de cations ferreux Fe ²⁺ .

De préférence, la couche de graphène 119 s’étend tout autour du deuxième bloc 118, de manière à assurer une liaison étanche entre le boîtier et le deuxième bloc 118. De préférence encore, la couche de graphène 119 s’étend également tout autour du premier bloc 116, de manière à assurer une liaison étanche entre le boîtier et le premier bloc 116.

De préférence, le boîtier présente, entre ses extrémités, une forme générale tubulaire, dont la section peut être quelconque.

La figure 3 présente des exemples de coupes transversales du boîtier.

Comme illustré par la figure 3, dans un plan de coupe transversale, la paroi latérale 126 du boîtier est délimitée par un contour intérieur 126i et un contour extérieur 126e. Le contour intérieur peut être sensiblement circulaire. De préférence, le boîtier présente un contour intérieur non circulaire. Le périmètre pin du contour intérieur (qui appartient donc à la surface intérieure du boîtier) de la section transversale du boîtier est donc supérieur au périmètre péqu d’un disque dont l’aire est égale à l’aire de la surface délimitée par ledit contour intérieur. Toutes les formes de contour intérieur sont possibles. Le contour intérieur peut être par exemple en forme d’étoile, ovoïde ou polygonal. Il peut présenter des dents ou des ondulations. Le rapport pm/ péqu est de préférence supérieur à 1,1, de préférence supérieur à 1,2, de préférence supérieur à 1,5, de préférence supérieur à 2, de préférence supérieur à 5.

Dans une section transversale du boîtier, le contour intérieur du boîtier peut avantageusement présenter une ou plusieurs parties convexes 128, c'est-à-dire faisant saillie vers l’intérieur du boîtier.

A encombrement équivalent, le rendement de production de cations ferreux Fe ²⁺ en est considérablement augmenté.

Dans la région recevant le deuxième bloc 118, la surface intérieure du boîtier peut être cylindrique ou non. De préférence, elle n’est pas cylindrique, ce qui, à longueur identique du deuxième bloc 118, permet d’augmenter considérablement l’aire de contact entre la couche de graphène et le deuxième bloc. Le rendement de production de cations ferreux Fe ²⁺ en est encore augmenté.

De préférence, la couche de graphène s’étend en amont et/ou en aval, de préférence en amont et en aval du boîtier. Avantageusement, la couche de graphène permet ainsi des échanges d’électrons directement avec le liquide qui circule dans le boîtier.

Les premier et deuxième blocs sont percés longitudinalement de premiers et deuxièmes canaux, référencés 120 et 122, respectivement. Le réacteur hydrodynamique constitue de préférence un générateur de cavitation en permettant une réduction de la section de passage du liquide capable de produire une forte turbulence et une chute très brutale de la pression dans le liquide et ainsi créer, par cavitation, des bulles, en particulier par accroissement du diamètre de microbulles injectées avec le dispositif d’injection, mais aussi, de préférence, de nouvelles bulles.

Le dispositif d'injection est configuré pour injecter, dans le liquide L, un fluide oxygéné destiné à réagir avec les cations ferreux pour générer des radicaux hydroxyles.

Le fluide oxygéné est de préférence de l’air et/ou de l’oxygène et/ou de l’ozone, et/ou une solution aqueuse de peroxyde d’hydrogène.

Les moyens pour séparer les particules en suspension, par exemple des moyens de décantation ou un filtre 32, sont de préférence disposés en aval du réacteur hydrodynamique. La filtration permet d’éliminer les produits issus de minéralisation et/ou de l’oxydation avancée. Elle améliore la qualité des liquides, et ainsi protège les équipements et limite les risques d'entartrage, d’embouage et de corrosion, ainsi que la bio-prolifération des micro organismes comme les algues ou les bactéries.

Le filtre peut être en particulier choisi dans le groupe formé par un filtre à brosse, un filtre à disques, un filtre à média granulaire, une membrane d’ultrafiltration, une membrane de nanofiltration, notamment seule ou en aval d’une membrane d’ultrafiltration, un filtre à cartouche, un filtre à poche, un filtre à tamis et une membrane par osmose inverse. PCT/IB2015/050464 décrit des exemples de premiers et deuxièmes canaux, de chambres (chambres intermédiaires, chambre amont, chambre aval) et de dispositif d’injection. .

Pour créer de la cavitation, les réacteurs hydrodynamiques décrits dans WO 2011 033476, la demande française déposée sous le numéro 13 50513, peuvent être envisagés.

Fonctionnement

Le fonctionnement de l’installation décrite ci-dessus est identique à celui décrit dans PCT/IB2015/050464, sauf en ce qui concerne le générateur de cations ferreux Fe ²⁺ .

La circulation du liquide dans les deuxièmes canaux 122 génère un couple électro galvanique entre le Fer de l’anode et la couche de graphène, ce qui provoque une libération de cations ferreux Fe ²⁺ au sein du liquide.

L’utilisation d’une cathode en graphène, maintenue en contact étroit avec le deuxième bloc 118 formant l’anode, grâce à la pression du boîtier, augmente considérablement le rendement. La déformabilité du graphène permet avantageusement ce contact étroit avec une grande tolérance de fabrication. En particulier, la rectification des surfaces n’est pas nécessaire. Cette tolérance de fabrication rend également possible la mise en œuvre d’une couche de graphène et d’un boîtier présentant une forme quelconque. En particulier, cette possibilité de ne pas se limiter à une forme tubulaire de section circulaire permet, dans un même volume, d’augmenter considérablement la surface de contact entre l’anode et la cathode, et donc le rendement du générateur.

Les cations ferreux peuvent être avantageusement générés sans apport d'énergie électrique. Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte cependant un générateur électrique capable d’ajouter des cations ferreux dans le liquide. L’efficacité du traitement en est améliorée.

Dans un mode de réalisation préféré, le générateur électrique est alimenté à partir d’énergie produite par le liquide en circulation, par exemple au moyen d’une hydrolienne.

Les radicaux hydroxyles, très réactifs, réagissent alors avec les molécules des composés organiques pour les dissocier, et ainsi réduire la pollution.

Dans un mode de réalisation, une installation selon l’invention comporte, en aval, amont ou en dérivation du dispositif de traitement selon l’invention, une unité de traitement biologique afin de réduire plus encore la pollution.

Le dispositif de traitement selon l’invention peut être utilisé dans toutes les applications dans lesquelles un liquide comporte un polluant organique, et en particulier dans les applications susmentionnées ou décrites dans les brevets et demandes de brevet susmentionnées.

Comme cela apparaît clairement à présent, l’invention fournit une solution de traitement en limitant le recours aux additifs chimiques, et en particulier le peroxyde d’hydrogène, le sulfate de fer et/ou la limaille de fer classiquement introduite dans les procédés Fenton. Cette solution est applicable sur une large plage de pH du liquide à traiter et s’est avérée particulièrement efficace.

Bien entendu, la présente invention n’est cependant pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés.

En particulier, le boîtier 111 pourrait contenir plusieurs modules de réaction perfectionnés, la chambre aval d'un premier module de réaction perfectionné correspondant à la chambre amont d'un deuxième module de réaction perfectionné, disposé immédiatement en aval du premier module de réaction perfectionné.