TITRE : Dispositif d'électro-pales pour le traitement électrochimique d'effluents.

Domaine technique

La présente invention se rapporte au domaine du traitement électrochimique d'effluents liquides ou de boues. La présente invention concerne, en particulier mais non exclusivement, les procédés de traitement électrochimiques d'oxydation avancée (PEOA).

Etat de la technique antérieure

On connaît dans l'état de la technique antérieure, des procédés de traitement électrochimiques de l'eau. On connaît en particulier les procédés de traitement électrochimiques d'oxydation avancée (PEOA).

On connaît dans l'état de la technique antérieure, aux fins de la mise en œuvre des PEOA, l'utilisation de cellules électrochimiques de type filtre- presse.

On connaît également dans l'état de la technique antérieure, l'utilisation de cellules électrochimiques standards qui sont placées dans des réacteurs parfaitement agités lors de la mise en œuvre des PEOA.

Un but de l'invention est notamment :

- d'éliminer la pollution organique et/ou inorganique et/ou de désinfecter un fluide liquide ou visqueux, et/ou

- de consommer moins d'énergie électrique lors du traitement électrochimique d'effluents, et/ou

- de ne pas consommer d'énergie électrique lors du traitement électrochimique d'effluents, et/ou

- de proposer un dispositif et un procédé qui permettent une meilleure efficacité lors du traitement électrochimique d'effluents, c'est-à-dire un meilleur taux d'élimination d'effluents et/ou un meilleur taux d'abattement d'effluents et/ou un temps de traitement diminué, et/ou

- de ne pas ajouter de réactifs ou additifs lors du traitement électrochimique d'effluents, et/ou

- de mettre en œuvre le traitement électrochimique dans des effluents présentant une conductivité inférieure à 5 mS/cm sans ajout d'électrolyte support, et/ou

- de limiter le rejet de sous-produits toxiques et/ou polluants, et/ou

- de récupérer des espèces inorganiques présents dans le fluide à traiter, par exemple des métaux rares et/ou lourds.

Présentation de l'invention

A cet effet, il est proposé un dispositif électrochimique pour le traitement électrochimique d'effluents comprenant au moins une électro pale, l'au moins une électro-pale comprenant, de préférence constituée de, deux électrodes séparées par un espaceur présentant une épaisseur comprise entre 1 et 1000 pm, de préférence entre 20 et 800 pm, de préférence encore entre 50 et 800 pm, ladite au moins une électro-pale étant montée mobile sur une unité support.

De préférence, l'au moins une électro-pale comprend un unique couple d'électrodes séparées par un espaceur.

De préférence, l'au moins une électro-pale comprend moins de trois électrodes. De préférence, l'au moins une électro-pale comprend uniquement deux électrodes et l'espaceur.

De préférence, chacune des électro-pale parmi l'au moins une électro- pale constitue une cellule électrochimique.

L'au moins une électro-pale peut présenter, en tout ou partie, une forme plane ou courbe. L'au moins une électro-pale peut présenter une forme parabolique ou ovoïde.

L'au moins une électro-pale peut être comprise dans un plan. L'au moins une électro-pale peut s'étendre selon un plan.

L'au moins une électro-pale peut s'étendre selon une surface courbe, tel que par exemple une parabole. Dans ce cas, le plan selon lequel s'étend l'électro-pale peut être défini comme un ensemble de plans définis chacun en tout point le long d'un axe, par exemple une corde de l'au moins une électro- pale ou une ligne de cambrure de l'au moins une électro-pale, selon lequel s'étend, de préférence radialement, l'électro-pale.

De préférence, les deux électrodes d'une électro-pale sont une anode et une cathode. Dans ce cas, l'anode peut s'étendre, au moins en partie, de préférence intégralement, sur une face de l'électro-pale qui est opposée à une face sur laquelle s'étend, au moins en partie, de préférence intégrale ment, la cathode.

De préférence, l'épaisseur de l'espaceur constitue la distance entre les deux électrodes. L'épaisseur de l'espaceur peut varier au sein de l'au moins une électro pale et/ou d'une électro-pale à l'autre.

De préférence, l'au moins une électro-pale constitue un ensemble so lidaire ou un ensemble compact ou est d'un seul tenant. Ainsi, de préférence, la distance, ou le profil de distance, lorsque la distance varie au sein d'une même électro-pale, entre les électrodes est constante.

L'espaceur est agencé pour transporter des charges ioniques entre les deux électrodes. L'espaceur peut être une membrane semi-perméable ou hé miperméable.

L'espaceur est agencé pour ne pas court-circuiter les deux électrodes. L'espaceur peut être un fluide, un solide ou un gel.

L'espaceur solide peut être poreux ou non poreux.

L'espaceur peut former un volume hermétique entre les deux élec trodes.

L'espaceur peut être un gaz ou un liquide. L'espaceur peut être un vo- lume destiné à accueillir l'effluent à traiter et/ou à permettre une circulation de l'effluent à traiter entre les deux électrodes. L'espaceur peut être un gaz, en particulier lorsque l'électro-pale n'est pas immergée dans l'effluent et/ou peut être l'effluent, en particulier lorsque l'électro-pale est immergée dans l'effluent. De préférence, l'espaceur peut comprendre un matériau isolant ou être constitué d'un matériau isolant.

De préférence, l'épaisseur de l'espaceur est :

-supérieure à 1 pm, de préférence à 5 pm, de préférence encore à 10 pm, de manière préférée à 15 pm, de préférence encore à 20 pm, de manière d'avan- tage préférée à 25 pm, de préférence encore à 30 pm, de manière encore d'avantage préférée à 40 pm et de manière d'avantage préférée entre toutes à 50 pm, et/ou

-inférieure à 1000 pm, de préférence à 900 pm, de préférence encore à 800pm, de manière préférée à 750 pm, de préférence à 700 pm, de préfé- rence encore à 650 pm, de manière d'avantage préférée à 600 pm, de ma nière encore d'avantage préférée à 550 pm et de manière d'avantage préfé rée entre toutes à 500 pm.

L'au moins une électro-pale peut être mobile selon une ou plusieurs directions.

L'au moins une électro-pale peut être montée mobile en translation et/ou en rotation.

De préférence, l'au moins une électro-pale est montée mobile par rap port à l'unité support. Le dispositif peut présenter un état, dit état de marche, dans lequel il est en fonctionnement. De préférence, l'au moins une électro-pale est montée mobile sur l'unité support dans un état de marche du dispositif. De préfé rence, l'au moins une électro-pale est montée mobile sur l'unité support lors que le dispositif est en état de marche. Autrement dit, l'au moins une électro- pale est, de préférence, montée mobile sur l'unité support lorsque des ef fluents sont en cours de traitement. De préférence, l'au moins une électro pale est montée mobile sur l'unité support lorsque l'appareil n'est pas en état de marche.

De préférence, l'arrangement mobile de l'électro-pale permet : - une mise en mouvement d'un fluide, dans lequel est destinée à être immer gée, au moins en partie, l'au moins une électro-pale, par l'au moins une élec- tro-pale, et/ou

- une mise en mouvement de l'au moins une électro-pale par le fluide.

Dans la présente demande, il peut être entendu par au moins une élec- tro-pale : une unique électro-pale, une électro-pale parmi plusieurs électro pales, plusieurs électro-pales ou chaque électro-pale du dispositif.

L'épaisseur de l'espaceur selon l'invention permet, entre autre :

- de diminuer les densités de courant nécessaires au traitement électrochi mique, et/ou - de diminuer la chute ohmique entre les deux électrodes de l'au moins une électro-pale, de diminuer les potentiels appliqués entre les deux électrodes, et par conséquent contribue à éviter le phénomène d'encrassement, et/ou

- d'améliorer le transfert et le transport de matière entre les deux électrodes de l'au moins une électro-pale, et/ou - de générer des espèces fortement réactives, par exemple du peroxyde d'hy drogène à la cathode, sans ajout d'espèces dans la solution à traiter, par exemple en utilisant l'oxygène généré à l'anode. Le dispositif peut comprendre un élément de liaison sur lequel est fixée l'au moins une électro-pale, l'élément de liaison est :

- relié, au moyen d'une liaison fixe ou mobile, à l'unité support, et

- agencé pour transmettre une force depuis l'unité support vers l'au moins une électro-pale ou inversement. L'élément de liaison peut comprendre un arbre de liaison ou un élément de fixation, tel que par exemple un taraudage ou un clips de fixation. L'élé ment de fixation peut être ménagé dans l'au moins une électro-pale.

De préférence, l'au moins une électro-pale s'étend, au moins en partie, radialement par rapport à l'élément de liaison. L'élément de liaison peut être fixé à l'unité support.

De préférence, la liaison fixe ou mobile reliant l'élément de liaison à l'unité support peut être rectiligne ou annulaire ou de type rotule, glissière ou pivot ou être une liaison glissante. L'au moins une électro-pale forme un angle non nul avec une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile.

De préférence, l'au moins une électro-pale est disposée, relativement à l'au moins un élément de liaison, de sorte à former un angle non nul avec une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile.

Lorsque le dispositif comprend au moins deux électro-pales ; plusieurs ou chacune des électro-pales peuvent être mobiles :

- à un instant donné, selon une ou plusieurs directions différentes ou chacune selon une direction différente, ou - à tout instant, selon plusieurs directions différentes ou chacune selon une direction différente.

L'au moins une électro-pale peut être mobile, à un instant donné ou à tout instant, selon une même direction.

De préférence, chacune des électro-pales parmi l'au moins une électro- pale peut former un angle non nul avec une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile ou agencée pour être mise en mouvement.

De préférence, au moins une surface de l'au moins une électro-pale forme un angle non nul avec une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile. De préférence encore, au moins une partie d'une surface de l'au moins une électro-pale forme un angle non nul avec une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro pale est mobile.

De préférence, l'angle formé entre ladite au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile est supérieur à 10°, de préférence inférieure à 80°, de préférence encore compris entre 20° et 80°, de préférence encore compris entre 30° et 50°.

Un flux tangentiel et/ou un flux radial et/ou un flux axial de fluide sont générés, concomitamment et à tout instant dans un état marche du dispositif, au niveau d'au moins une surface de l'électro-pale par :

- l'angle non nul formé entre l'au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile, et

- le caractère mobile de l'électro-pale. Les flux tangentiel et/ou radial et/ou axial sont définis par rapport à l'au moins une surface de l'électro-pale.

Un flux comprenant une composante tangentielle et une composante radiale peut être généré au niveau d'au moins une surface de l'électro-pale.

La synergie entre l'angle non nul formé entre l'au moins une électro pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro- pale est mobile et l'aspect mobile de l'électro-pale permet d'optimiser la gé nération du flux tangentiel et/ou du flux radial et/ou du flux axial de fluide générés au niveau d'au moins une surface de l'électro-pale et offre une meil leur homogénéité et un meilleur contrôle du flux tangentiel et/ou du flux ra dial et/ou du flux axial de fluide générés au niveau d'au moins une surface de l'électro-pale.

La synergie entre l'angle non nul formé entre l'au moins une électro pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro pale est mobile et l'aspect mobile de l'électro-pale a pour effet d'entrainer des gaz (bulles de gaz) par le mouvement de l'au moins une électro-pales, et donc des électrodes. L'entrainement des gaz (bulles de gaz) permet : - de minimiser le colmatage des électrodes et de l'espaceur, et/ou

- d'améliorer le transfert de charge et/ou les réactions faradiques et/ou les espèces fortement réactives générées aux électrodes, et/ou

- d'augmenter le transfert de matière à la surface des électrodes.

L'au moins une électro-pale peut être agencée pour ne pas présenter une surface s'étendant intégralement selon un plan formant un angle non nul avec une direction de déplacement de l'électro-pale.

L'au moins une électro-pale peut être agencée pour présenter au moins une surface s'étendant selon un plan formant un angle non nul avec une di rection de déplacement de l'électro-pale.

De préférence, une surface selon laquelle s'étend principalement l'au moins une électro-pale forme un angle non nul avec la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mobile.

Il peut être entendu par surface de l'au moins une électro-pale :

- la surface, de préférence la plus grande surface, de la cathode et/ou de l'anode selon laquelle s'étend l'électro-pale.

De préférence, au moins une partie d'une surface de chacune parmi l'au moins une électro-pale forme un angle non nul avec une direction de déplacement de l'électro-pale.

L'au moins une électro-pale peut être disposée, relativement à l'élé ment de liaison, de sorte qu'un angle minimum formé entre une surface ou au moins une partie de la surface ou chaque point de la surface de l'au moins une électro-pale et un axe selon lequel s'étend principalement l'élément de liaison, dit axe de liaison, est inférieur à 85°.

L'élément de liaison peut s'étendre selon une droite, une série de seg ments de droite formant un angle non nul entre eux et/ou une courbe. De préférence, l'élément de liaison s'étend selon un axe, dit axe de liaison. Dans ce cas, l'axe de liaison peut être considéré comme l'axe s'étendant entre un point de liaison, ou de fixation, de l'élément de liaison sur l'unité support et le point de fixation de l'élément de liaison sur l'électro-pale.

Il peut être entendu par « principalement », en particulier dans le sens « ...s'étendre principalement selon... », la composante principale selon la quelle s'étend l'objet en question. En d'autre terme, la surface ou au moins une partie de la surface ou chaque point de la surface de l'au moins une électro-pale et l'axe de liaison ne sont pas perpendiculaires entre eux.

De préférence, l'angle minimum formé entre une surface ou au moins une partie de la surface ou chaque point de la surface de l'au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles s'étendent prin cipalement l'élément de liaison est compris entre 30 et 45°.

La synergie entre l'agencement spatial et/ou géométrique de l'au moins une électro-pale et l'aspect mobile de l'au moins une électro-pale per met, entre autre :

- une amélioration du transfert et du transport de masse depuis la solution vers les deux électrodes de l'au moins une électro-pale, et/ou

- une meilleure homogénéisation et un meilleur mélange du fluide dans lequel est destinée à être immergée l'au moins une électro-pale.

L'espaceur peut être agencé pour permettre la diffusion des espèces entre les deux électrodes de l'au moins une électro-pale.

L'espaceur peut comprendre un matériau solide poreux.

Il peut être entendu par matériau poreux, un matériau comprenant au moins un pore et/ou au moins une perforation.

De préférence, l'espaceur est constitué d'un matériau solide poreux.

L'espaceur peut être un échangeur d'ions. Il peut être entendu par échangeur d'ions une membrane semi-perméable, une membrane sélective d'ions ou une résine échangeuse d'ions.

De préférence, l'espaceur est constitué d'un matériau non conducteur.

L'au moins une électro-pale peut être alimentée, électriquement, de manière individuelle.

Chaque électrode de l'au moins une électro-pale peut être alimentée en mode mono-polaire ou en mode bipolaire. De préférence, chaque électrode de l'au moins une électro-pale est alimentée en mode mono-polaire. L'au moins une électro-pale peut s'étendre, au moins en partie, selon une direction radiale par rapport à l'axe de liaison.

De préférence, l'au moins une électro-pale s'étend principalement ra- dialement par rapport à l'axe de liaison. L'au moins une électro-pale peut s'étendre radialement selon une droite ou une courbe.

A titre d'exemple, si l'au moins une électro-pale présente une forme hélicoïdale, la droite selon laquelle s'étend radialement l'au moins une électro-pale peut être la corde de l'au moins une électro-pale ou la ligne de cambrure de l'au moins une électro-pale.

De préférence, l'au moins une électro-pale s'étend depuis l'axe de liai son et principalement selon une direction formant un angle non nul avec ledit axe de liaison.

De préférence, l'au moins une électro-pale s'étend depuis l'axe de liai- son selon une direction formant un angle droit avec ledit axe de liaison.

De préférence, l'axe de liaison est un axe de rotation de l'au moins une électro-pale.

Le dispositif peut comprendre un moyen de conversion agencé pour convertir un mouvement de l'au moins un élément de liaison en électricité destinée à alimenter électriquement l'au moins une électro-pale.

A titre d'exemple, le moyen de conversion peut comprendre un rotor et un stator.

Le mouvement de l'au moins un élément de liaison peut être engendré par un force exercée sur l'au moins une électro-pale par un fluide en mouve ment. De préférence, le fluide est en mouvement par rapport à l'unité support et/ou par rapport à l'élément de liaison et/ou par rapport à l'au moins une électro-pale. De préférence, le fluide en mouvement est l'effluent à traiter. L'au moins un élément de liaison peut être un arbre de transmission agencé pour être mis en rotation et pour transmettre un couple de force de puis l'unité support vers l'au moins une électro-pale ou inversement.

L'arbre de transmission peut être agencé pour être mis en rotation et/ou en translation, de préférence par rapport à l'unité support et/ou par rapport ou dans le fluide. L'électro-pale peut être mobile, selon un mouvement de translation et/ou de rotation, de préférence par rapport à l'unité support et/ou par rap port à l'élément de liaison et/ou par rapport ou dans le fluide. Le dispositif peut comprendre plusieurs électro-pales, un matériau d'une ou de chacune des électrodes d'une électro-pale étant différent d'un matériau d'une ou de chacune des électrodes d'une autre des électro-pales.

Le dispositif peut comprendre : - une machine électrique apte à fonctionner en mode moteur et/ou en mode générateur, l'élément de liaison étant relié à un rotor de la machine élec trique, et/ou

- un générateur agencé pour alimenter l'au moins une électro-pale, et/ou

- un connecteur tournant sur lequel est monté l'élément de liaison. L'élément de liaison peut être relié directement ou indirectement au rotor de la machine électrique.

Une ou chacune des électrodes de l'au moins une électro-pale peuvent comprendre : - du carbone et/ou des oxydes métalliques tels que, par exemple, du dioxyde de plomb, PbÜ2, et/ou du dioxyde d'étain, SnÜ2, et/ou du dioxyde de titane sous-stœchiométrique, (TiOx, x<2, par exemple T14O7) et/ou du diamant dopé au bore (BDD) ; de préférence pour la mise en œuvre de PEOAs, ou

- de l'acier inoxydable et/ou du fer et/ou de l'aluminium ; de préférence pour la mise en œuvre de procédés d'électrocoagulation, ou

- du BDD et/ou des oxydes métalliques mixtes et/ou du carbone ; de préfé rence pour la mise en œuvre de procédés d'électro-oxydation, ou

- des matériaux conducteurs poreux présentant une surface spécifique supé rieure à 0,1 m ² . De préférence, la cathode peut comprendre, de préférence peut être constituée de, un matériau présentant une forte surtension d'évolution d'hy drogène.

De préférence, la cathode peut comprendre, de préférence peut être consti tuée de, un matériau carboné tel que, par exemple, du feutre de carbone, du charbon actif, du graphite, ou peut comprendre, de préférence peut être constituée de, de l'acier inoxydable.

De préférence, l'anode peut comprendre, de préférence peut être cons tituée de, un matériau présentant une forte surtension d'évolution d'oxygène. De préférence, l'anode peut comprendre, de préférence peut être constituée de, un matériau carboné tel que par exemple, du diamant dopé au bore et/ou du PbÜ2 et/ou du SnÜ2 et/ou du TiOx (x<2) et/ou du fer et/ou de l'aluminium et/ou des oxydes métalliques mixtes.

Une ou chacune des électrodes de l'au moins une électro-pale peut être :

- poreuse, de préférence une seule des électrodes parmi les deux électrodes de l'au moins l'au moins une électro-pale est poreuse, et/ou

- perforée, de préférence l'autre des électrodes parmi les deux électrodes de l'au moins l'au moins une électro-pale est perforée.

De préférence, une électrode perforée comprend des ouvertures tra versantes, de préférence les ouvertures s'étendent le long d'une épaisseur de l'électrode, d'une taille supérieure à 500 pm.

De préférence, la cathode et/ou l'anode est un matériau poreux et/ou perforé.

Selon l'invention, il est également proposé une utilisation du dispositif pour le traitement d'effluents.

Selon l'invention, il est également proposé une utilisation du dispositif pour la mise en œuvre de procédés de traitement électrochimiques d'oxyda tion avancée (PEOA).

Selon l'invention, il est également proposé un procédé de traitement électrochimique d'effluents comprenant :

- une application d'une différence de potentiel ou une injection d'un courant entre deux électrodes d'au moins une électro-pale, les électrodes de l'élec- tro-pale étant séparées par un espaceur présentant une épaisseur comprise entre 1 et lOOOpm, - une mise en mouvement dans un fluide de l'au moins une électro-pale se lon une ou plusieurs directions, et/ou

- une mise en mouvement du fluide dans lequel est immergée l'au moins une électro-pale. Le procédé peut être mis en œuvre, subséquemment ou concomitam ment, au moyen de plusieurs électro-pales.

L'électro-pale peut être l'au moins une électro-pale du dispositif selon l'invention.

De préférence, le fluide dans lequel est mise en mouvement l'électro- pale contient des effluents à traiter. De préférence encore, l'effluent à trai ter constitue le fluide dans lequel est mise en mouvement l'électro-pale.

L'au moins une électro-pale peut être immergée, au moins en partie, dans le fluide. De préférence, l'au moins une électro-pale est immergée to talement dans le fluide. Le fluide peut être en mouvement préalablement à sa mise en con tact avec l'au moins une électro-pale. Le procédé peut comprend une mise en contact d'un flux de fluide avec l'au moins une électro-pale. Autrement dit, un flux de fluide peut être porté au contact de l'au moins une électro pale lors de la mise en œuvre du procédé.

Le procédé peut comprendre une étape consistant à former :

- un angle non nul entre l'au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mise en mouve ment, et/ou - un angle non nul entre l'au moins une électro-pale et une ou des direc tions selon laquelle ou lesquelles le fluide est en mouvement.

De préférence, un angle non nul est formé entre une surface de l'au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles l'au moins une électro-pale est mise en mouvement et/ou la ou les direc- tions selon laquelle ou lesquelles le fluide est en mouvement. De préférence encore, un angle non nul est formé entre au moins une partie d'une surface de l'au moins une électro-pale et la ou les directions selon laquelle ou les quelles l'au moins une électro-pale est mise en mouvement et/ou la ou les directions selon laquelle ou lesquelles le fluide est en mouvement. Le procédé peut comprendre, lors de la mise en mouvement de l'élec- tro-pale :

- une application d'une force par l'au moins une électro-pale sur le fluide, et/ou

- une application d'une force par le fluide sur l'au moins une électro-pale, et/ou

- une mise en mouvement du fluide par l'au moins une électro-pale, et/ou

- une mise en mouvement de l'au moins une électro-pale par le fluide, et/ou

- une génération d'un flux tangentiel et/ou d'un flux radial et/ou d'un flux axial de fluide au niveau d'au moins une partie d'une surface de l'électro pale,

- une électrocoagulation et/ou électro-flottation et/ou électro-sorption et/ou une électro-oxydation, avancée ou non, et/ou une électro-réduction, avan cée ou non, et/ou une électro-précipitation et/ou électrodéposition et/ou une électrosynthèse et/ou un procédé de type électro-Fenton, et/ou

- une génération, par un moyen de conversion, d'énergie électrique à partir du mouvement de l'au moins une électro-pale, et/ou

- une alimentation de l'au moins une électro-pale avec l'énergie électrique générée par le mouvement de conversion.

Il peut être entendu par électro-oxydation avancée un procédé mis en œuvre au moyen d'une anode présentant une forte surtension d'évolution d'oxygène, typiquement supérieure à 1.9 Volt par rapport à l'électrode nor male à hydrogène (ENH) (1,9V/ENH), permettant ainsi de produire des oxy dants puissants comme des radicaux hydroxyles qui seront disponibles pour la dégradation et la minéralisation des effluents. Inversement, il peut être entendu par électro-oxydation non avancée un procédé mis en œuvre au moyen d'une anode présentant une faible surtension d'évolution d'oxygène, typiquement inférieure à 1.9 V/ENH. Dans ce cas, la quantité disponible d'oxydants puissants comme les radicaux hydroxyle est limitée voire nulle. Suivant le même raisonnement, il peut être entendu par électro-réduction avancée un procédé mis en œuvre au moyen d'une cathode présentant une forte surtension d'évolution d'hydrogène, typiquement supérieure, en valeur absolue, à | -0.5 V/ENH | , ce qui permet de produire des réducteurs puissants (exemple : ion superoxyde) qui seront disponibles pour la dégradation et la minéralisation des effluents. Inversement, il peut être entendu par électro réduction non avancée un procédé mis en œuvre au moyen d'une cathode présentant une faible surtension d'évolution d'hydrogène, typiquement infé rieure, en valeur absolue, à | -0.5 V/ENH | . Dans ce cas, la quantité disponible de réducteurs puissants est limitée voire nulle.

L'au moins une électro-pale peut exercer une force de poussée sur le fluide.

De préférence, le procédé comprend l'application d'une force sur l'au moins une électro-pale par le fluide en mouvement dans lequel est immergée l'au moins électro-pale.

De préférence, le flux tangentiel et/ou le flux radial et/ou le flux axial de fluide au niveau d'au moins une partie d'une surface de l'électro-pale sont générés concomitamment.

De préférence, le flux tangentiel et/ou le flux radial et/ou le flux axial de fluide au niveau d'au moins une partie d'une surface de l'électro-pale sont générés par :

- la mise en mouvement du fluide par l'au moins une électro-pale, et/ou

- la mise en mouvement de l'au moins une électro-pale par le fluide.

De préférence, le fluide est mis en mouvement par l'au moins une élec- tro-pale relativement à l'unité support et/ou à l'élément de liaison et/ou à l'au moins une électro-pale.

De préférence, l'au moins une électro-pale est mis en mouvement par le fluide relativement à l'unité support et/ou à l'élément de liaison et/ou à l'au moins une électro-pale.

La mise en mouvement de l'au moins une électro-pale peut être opé rée :

- par pression hydraulique exercée sur l'au moins une électro-pale, et/ou

- par application d'une force, sur l'au moins une électro-pale, au moyen d'un dispositif de mise en mouvement à laquelle est reliée l'au moins une électro pale.

De préférence, la pression hydraulique est exercée sur l'au moins une électro-pale par un flux de fluide en mouvement, par exemple par les ef fluents à traiter, dans lequel est immergée l'au moins électro-pale. L'unité support peut comprendre le dispositif de mise en mouvement à laquelle est reliée l'au moins une électro-pale. De préférence, le dispositif de mise en mouvement est un dispositif apte à exercer une force sur l'élément de liaison. De préférence, le dispositif de mise en mouvement est un dispositif agencé pour mettre en rotation l'élément de liaison. Le dispositif de mise en mouvement peut être un moteur thermique ou électrique. De préférence, le dispositif de mise en mouvement est une machine électrique d'une unité sup port, apte à fonctionner en mode moteur ou en mode générateur, à laquelle est reliée l'au moins une électro-pale.

Le dispositif selon l'invention est, de préférence, agencé pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention. De préférence, le dispositif selon l'in vention est spécialement conçu et agencé pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention. Ainsi, toute caractéristique du procédé selon l'invention peut être intégrée dans le dispositif selon l'invention.

De préférence, le procédé selon l'invention est mis en œuvre par le dispositif selon l'invention. De préférence, le dispositif selon l'invention est spécialement conçu et agencé pour mettre en œuvre le procédé selon l'in vention de sorte que toute caractéristique du dispositif selon l'invention peut être intégrée dans le procédé selon l'invention.

Description des figures

D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :

[Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique en vue de côté du dispositif selon l'invention,

[Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique en vue de côté du dispositif selon l'invention,

[Fig. 3] la figure 3 illustre une représentation schématique en vue de côté d'une électro-pale selon l'invention,

[Fig. 4] la figure 4 est un graphique représentant l'évolution la quantité de carbone organique total et d'azote total en fonction du temps lors du traitement d'une eau de rivière par le dispositif selon l'invention et par des pastilles de désinfection commerciale, [Fig. 5] la figure 5 est un histogramme illustrant la constante cinétique de dégradation du paracétamol associé au traitement d'une solution aqueuse de paracétamol par le dispositif selon l'invention, d'un montage électrochimique d'électro-oxydation conventionnel et d'un filtre-presse, [Fig. 6] la figure 6 est un graphique représentant l'évolution la quantité de paracétamol en fonction du temps lors du traitement d'une solution de paracétamol aqueuse au moyen du dispositif selon l'invention et d'un montage électrochimique d'électro-oxydation conventionnel,

[Fig. 7] la figure 7 est un graphique illustrant la quantité d'énergie consommée en fonction du temps par le dispositif selon l'invention et par un filtre-presse lors du traitement d'une solution aqueuse de paracétamol dans les mêmes conditions électrochimiques.

Description des modes de réalisation Les modes de réalisation décrits ci-après étant nullement limitatifs, on pourra notamment considérer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites, isolées des autres caractéristiques décrites (même si cette sélection est isolée au sein d'une phrase comprenant ces autres caractéristiques), si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique, de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

En référence aux FIGURES 1 et 2, il est décrit un dispositif élec trochimique 1 pour le traitement électrochimique d'effluents selon l'invention. Le dispositif 1 comprend au moins une électro-pale 2, deux électro-pales 2 dans le mode de réalisation présenté aux FIGURES 1 et 2. Chaque électro pale 2 comprend deux électrodes 3 séparées par un espaceur 4 présentant une épaisseur comprise entre 1 et 1000 pm, cette épaisseur est de 500 pm dans le mode de réalisation présenté aux FIGURES 1 à 3. Chaque électro pale 2 est montée mobile sur une unité support 6 qui est un collecteur (ou connecteur) tournant 6 selon le mode de réalisation. Le dispositif 1, comprend un élément de liaison 5, sur lequel sont fixées les électro-pales 2. Selon le mode de réalisation présenté, l'élément de liaison 5 est un arbre de transmission 5 qui est agencé pour être mis en rotation et pour transmettre un couple de force depuis le collecteur tournant 6 vers les électro-pales 2 ou inversement. L'arbre de transmission 5 est relié, au moyen d'une liaison fixe, à l'unité support. L'arbre de transmission 5 est agencé pour transmettre une force depuis le collecteur tournant 6 vers les électro-pales 2 ou inversement.

Selon l'invention, chaque électro-pale 2 forme un angle non nul avec la ou les directions selon laquelle ou lesquelles chaque électro-pale 2 est mo bile. C'est-à-dire qu'une surface 7 selon laquelle s'étend principalement chaque électro-pale 2 forme un angle non nul avec la ou les directions selon laquelle ou lesquelles chaque électro-pale 2 est mobile. Autrement dit, dans le cas d'une rotation des électro-pales 2 autour d'un axe 8, comme présenté selon le mode de réalisation, la surface 7 forme un angle non nul par rapport à un plan 9 perpendiculaire à l'axe de rotation 8.

Selon le mode réalisation, les surfaces 71 de chaque électrode 3 en contact avec l'effluent à traiter sont identiques. Le surfaces 71 sont planes. Les sur faces 71 sont parallèle à la surface 7 selon laquelle s'étend principalement chaque électro-pale 2. Dans d'autres modes de réalisation, ces surfaces 71 peuvent être différentes d'une électro-pale 2 à l'autre et/ou au sein d'une même électro-pale 2 et peuvent être différentes de la surface 7 selon laquelle s'étend principalement l'électro-pale 2.

Selon l'invention, chaque électro-pale 2 est disposée, relativement à l'arbre de transmission 5, de sorte qu'un angle minimum formé entre la sur face 7 ou au moins une partie de la surface 7 ou chaque point de la surface 7 de l'au moins une électro-pale 2 et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles s'étendent principalement l'arbre de transmission 5, est inférieur à 85°. Selon le mode de réalisation, l'axe de liaison 8 s'étend selon une droite 8 qui est confondue avec l'axe de rotation 8. Chaque électro-pale 2 s'étend, au moins en partie, selon une direction radiale par rapport à l'axe de liaison 8. Selon le mode de réalisation, chaque électro-pale 2 s'étend depuis l'arbre de transmission 5 principalement selon une direction radiale par rapport à l'axe de liaison 8. Selon l'invention, l'espaceur 4 est agencé pour permettre la diffusion des espèces entre les deux électrodes 3 des électro-pales 2. L'espaceur 4 comprend un matériau solide poreux. Selon le mode de réalisation, l'espaceur 4 est en nylon de 500 pm d'épaisseur. Le diamètre des pores de l'espaceur 4 est d'environ 1 mm.

L'épaisseur de l'espaceur 4 selon l'invention permet, en particulier, de générer des espèces fortement réactives sans ajout d'espèces dans la solution à traiter. A titre d'exemple, les espèces réactives générées à l'anode peuvent être respectivement des radicaux hydroxyles, de l'ozone et/ou des ions hypochlorite, du dioxyde de chlore et/ou du persulfate et/ou du percarbonate et/ou du perphosphate. Ces espèces peuvent être générées respectivement à partir d'eau et/ou de chlore et/ou d'espèces sulfatées et/ou d'espèces carbonatées et/ou d'espèces phosphatées présentes dans l'effluent à traiter sans qu'il soit requis d'ajouter de réactifs supplémentaires.

Selon le mode réalisation présenté, le dispositif 1 comprend un géné rateur 10 agencé pour alimenter les électro-pales. Chaque électrode 3 de chaque électro-pale 2 est alimentée en mode mono-polaire. Selon le mode de réalisation, et en référence à la FIGURE 3, l'électro pale comprend une anode 32 perforée en acier inoxydable. Les perforations 321 de l'anode 32 présentent un diamètre de 5 mm. Les perforations 321 de l'anode 32 sont espacées d'environ 6 mm dans le sens de la longueur et de la largeur. La cathode 31 est en feutre de carbone et présente une surface spécifique de l'ordre de 0,6 m ² .

L'électro-pale 2 (l'ensemble électrodes 3 et espaceur 4) est poreuse et agencée de sorte que l'effluent et, au moins une partie, des espèces (pol luants ou produits à traiter (à dégrader, à éliminer ou à précipiter) contenues dans l'effluent traversent l'électro-pale 2 lors du mouvement de cette der- nière dans l'effluent à traiter. Autrement dit, la mise en mouvement des élec tro-pales génère un flux d'effluent 13 traversant les électro-pales 2. Selon le mode réalisation, la cathode 31 est positionnée du côté du flux d'effluent entrant 13,131 dans l'électro-pale 2 et l'anode 32 est positionnée du côté du flux d'effluent 13,132 sortant de l'électro-pale 2. En d'autre terme, en consi- dérant la direction 14 selon laquelle l'électro-pale 2 est mobile, l'électro-pale 2 comprend successivement l'anode 32, l'espaceur 4 et la cathode 31. Cet agencement améliore l'efficacité du dispositif 1 en forçant les espèces géné rées par électrochimie à la cathode 31 à se déplacer vers l'anode 32. Ainsi, les espèces réactives, qui ont par définition une durée de vie courte, générées par électrochimie à la cathode 31 atteignent l'anode 32 avant qu'elles ne soient désactivées.

Selon le mode de réalisation, chaque électro-pale 2 est un assemblage. Les électrodes 3 et l'espaceur 4 sont démontables et interchangeables en fonction de l'application visée, par exemple selon la composition de l'effluent à traiter et le procédé de traitement utilisé. Ainsi, la distance entre les élec trodes 3 peut être modulée en fonction des besoins en changeant l'espaceur 4, l'épaisseur de l'espaceur 4 et les électrodes 4.

A titre d'exemple, l'électro-pale 2 peut être assemblée au moyen d'un système de fixation (non représenté), par exemple un système de vis et de trous taraudés dans une ou les électrodes 3, en enserrant l'espaceur 4 entre les deux électrodes 3 de sorte que les électro-pales 2 forment chacune un ensemble solidaire d'un seul tenant.

Selon l'invention, le procédé de traitement électrochimique d'effluents comprend :

- une application d'une différence de potentiel ou une injection d'un courant entre les deux électrodes 3 des électro-pales 2,

- une mise en mouvement dans un fluide, qui est l'effluent à traiter ou l'ef fluent en cours de traitement selon l'invention, des électro-pales 2 selon une ou plusieurs directions.

Le procédé comprend l'étape consistant à former un angle non nul entre les électro-pales 2 et la ou les directions selon laquelle ou lesquelles les électro-pales 2 sont mises en mouvement

Selon l'invention, le procédé comprend, lors de la mise en mouvement des électro-pales 2 une application d'une force par les électro-pales 2 sur l'effluent de sorte à imprimer un mouvement, selon une ou plusieurs direc tions déterminées, à l'effluent. Cela permet d'agiter efficacement et de ma nière contrôlée l'effluent. La force exercée par les électro-pales 2 sur l'effluent génère un flux tangentiel et un flux radial de l'effluent au niveau de la surface 7 de l'électro-pale 2.

La mise en mouvement des électro-pales 2 est opérée par application d'une force au moyen d'un dispositif de mise en mouvement à laquelle sont reliées les électro-pales 2 via l'arbre de transmission 5. Selon le mode de réalisation, le dispositif de mise en mouvement est le collecteur tournant 6 qui est agencé pour mettre en rotation les électro-pales 2 via l'arbre de trans mission 5.

La mise en mouvement des électro-pales 2 dans l'effluent concours à éliminer le colmatage éventuel des électrodes 3 par l'entrainement des gaz (bulles de gaz), tels que H2 et O2, générées par électrochimie aux électrodes 3. Les bulles de gaz entraînées par le mouvement des électro-pales 2, et donc des électrodes 3, agissent comme décolmatant. En outre, la présence de ces bulles de gaz en surface limite les transferts de matière à la surface des élec- trodes 3. L'entrainement de ces bulles de gaz lors de l'utilisation du dispositif 1 selon l'invention permet d'augmenter le transfert de matière à la surface des électrodes 3. L'entrainement de ces bulles de gaz n'est pas, ou peu ob tenue, lors de la mise en mouvement de l'effluent comme c'est le cas dans les dispositifs de l'état de l'art.

A titre d'exemple non limitatif, il est illustré sur la FIGURE 2 un mode de réalisation particulier du dispositif 1 selon l'invention. Sur la FIGURE 2, il est présenté des éléments anti-vortex 12 sous forme d'une paroi cylindrique annulaire, sur laquelle sont fixées, par exemple tous les 90°, des contres- pales rectangulaires, s'étendant sur la partie extérieure d'une cuve 11 dans laquelle est destinée à être immergée les électro-pales 2. Il y est également illustré le diamètre D de la cuve 11 de traitement destinée à recevoir les effluents à traiter, le diamètre d' de l'arbre de transmission 5, le diamètre d représente la distance séparant les deux extrémités radiales des électro-pales 2, H la hauteur d'effluents que la cuve 11 est destinée à recevoir, W la hauteur des électro-pales 2, Y la distance séparant la bordure inférieure des électro pales 2 du fond de la cuve 11, L la longueur radiale des électro-pale 2, c'est- à-dire la distance séparant l'arbre de transmission 5 des extrémités radiales des électro-pales 2, b l'épaisseur de l'élément anti-vortex 12 et b' la distance séparant l'élément anti-vortex 12 de la paroi de la cuve 11. Toujours selon ce mode de réalisation non limitatif, les proportions présentées ci-après permettent d'obtenir des performances particulièrement intéressantes, en particulier en terme de transport et de transfert de matière : H est égal à D, D est égal à ((3/2). d), d est égal à 5.W, D est égal à 3. Y, d est égal à 2,5L, d' est égal à (d-(2.L)), b est égal à 0,1. D et b' est égal 0,02. D. En outre, la surface 7 des électro-pales 2 forment un angle compris entre 30 et 45° par rapport à l'axe de liaison 8.

Le dispositif 1 selon l'invention, nommé « ELR » dans la suite de la description, à partir duquel les résultats présentés aux FIGURES 4 à 7 ont été obtenus comprend une cathode 31 en feutre de carbone de 14 cm ² de surface géométrique, de nom commercial « RGV2000® » produit par la société Mersen, une anode 32 en Niobium comprenant un revêtement en diamant dopé au Bore de 12 pm d'épaisseur et présentant une surface géométrique de 14 cm ² qui est produit par la société DiaCCon et un espaceur 4 en Nylon de 500 pm d'épaisseur séparant l'anode 32 de la cathode 31.

En référence à la FIGURE 4, le traitement par électrolyse mise en œuvre par le dispositif ELR 1 selon l'invention est comparé au traitement réalisé par des pastilles de désinfection commerciales à base de « troclosène sodique » (C3CI2N3Na03), à une concentration massique de 99,8 mg de tro closène sodique par gramme de pastille, et d'argent, à une concentration de 1,8 mg d'argent par gramme de pastille. Ces pastilles portent le nom com mercial de « Katadyn® ». De l'eau de rivière provenant de la Moselle a été traitée par le dispositif ELR 1 selon l'invention et par les pastilles Katadyn.

Lors du traitement par électrolyse mise en œuvre par le dispositif ELR 1 selon l'invention, il est observé une diminution de la quantité totale de car bone organique (COT). Dans le même temps, il est obtenu 50% de minérali sation après 8h de traitement. La quantité d'azote totale (NT) a également diminué et 20% d'azote a été éliminé par conversion en espèce azotée vola tile. Lors du traitement par les pastilles Katadyn®, les teneurs en COT et en NT augmentent avec les pastilles. De plus, il est connu que les capacités de minéralisation sont nulles avec les pastilles désinfectantes. En effet, les pas- tilles désinfectantes sont connues pour avoir uniquement un pouvoir désin fectant et, en outre, pour produire des sous-produits organo-halogénés toxiques. Les résultats présentés ci-dessous, tels qu'illustrés aux FIGURES 4 à 7, ont été obtenus par le dispositif ELR 1 selon l'invention. La vitesse de rotation des électro-pales 2 est de 35 rotations par minutes (rpm).

Ces résultats ont été comparés aux résultats obtenus par un filtre- presse (FP) comprenant les mêmes électrodes 3 (anode et cathode) que celles du dispositif 1 telles que décrites ci-dessus. La distance entre l'anode et la cathode du filtre-presse est de 500 pm. Un filtre presse est une cellule électrochimique statique qui comprend une anode et une cathode séparées par un espace à l'intérieur duquel un flux d'effluents à traiter transite au moyen d'une pompe. Les résultats obtenus par le dispositif ELR 1 selon l'invention ont également été comparés aux résultats obtenus par un dispositif électrochimique classique (DC) comprenant les mêmes matériaux d'électrodes 3 (anode et cathode) que celles du dispositif 1 telles que décrites ci-dessus disposées faces à faces et séparées d'une distance de 500 pm. Dans ce cas, l'agitation de la solution à traiter a été réalisée au moyen d'un agitateur magnétique à une vitesse de 500 rpm.

Un premier essai illustre les résultats obtenus pour le traitement d'une solution aqueuse de paracétamol par électro-oxydation. Le paracétamol constitue un polluant des eaux usées. La solution comprend un électrolyte support de sulfate de sodium. Le paracétamol est à une concentration de 0,1 mM, la solution est maintenue à un pH de 7 et la conductivité de la solution est de 850 pS/cm. Le volume total de solution traitée est de 4 litres. Le courant injecté lors du traitement est de 200 mA.

En référence à la FIGURE 5, il est illustré les constantes cinétiques de dégradation (k) du paracétamol associées à chacun des trois dispositifs. La constante k associée au dispositif DC est de 790 min ^-1 , celle associée au dispositif FP est de 3200 min ¹ et celle associée au dispositif ELR 1 selon l'invention est de 4240 min ^-1 . Ce résultat dénote l'amélioration apportée par l'invention en terme de transport de matière et donc d'efficacité du traitement.

En référence à la FIGURE 6, il est illustré la différence entre l'abattement de la concentration totale en paracétamol obtenue par le dispositif ELR 1 selon l'invention et celui obtenu par le dispositif DC. On remarque que la quantité de paracétamol en solution diminue beaucoup plus rapidement avec le dispositif ELR 1 qu'avec le dispositif DC. Ce résultat illustre le gain obtenu en terme de cinétique et de taux de dégradation obtenu par l'utilisation du dispositif ELR 1 selon l'invention.

La FIGURE 7 montre la différence en terme de consommation d'énergie utilisée lors du traitement entre le dispositif ELR 1 selon l'invention et le dispositif FP. On remarque que pour un temps de traitement de 90 minutes, la consommation énergétique du dispositif FP est vingt fois plus élevée que celle du dispositif ELR 1 selon l'invention.

Ainsi, dans des variantes combinables entre elles des modes de réali- sation précédemment décrits :

- l'unité support 6 est :

• un moteur sur lequel est monté, mobile en pivot, l'élément de liaison 5 de sorte à faire pivoter, par exemple dans le plan de la FIGURE 1, l'au moins une électro-pale 2 ; dans ce cas aucun collecteur tournant n'est requis, et/ou · un rail sur lequel est monté mobile l'élément de liaison 5 de sorte à mettre en mouvement l'au moins une électro-pale 2 ; dans ce cas aucun collecteur tournant n'est requis, et/ou

- l'élément de liaison 5 est relié, au moyen d'une liaison mobile, à l'unité support 6, et/ou - le dispositif 1 comprend un moyen de conversion (non représenté) agencé pour convertir un mouvement de l'au moins un élément de liaison 5 en élec tricité destinée à alimenter électriquement l'au moins une électro-pale 2, et/ou

- le dispositif 1 comprend une machine électrique (non représentée) apte à fonctionner en mode moteur et/ou en mode générateur, l'élément de liaison 5 étant relié à un rotor de la machine électrique, et/ou

- le dispositif 1 comprend plusieurs électro-pales 2 s'étendant, au moins en partie, radialement depuis l'arbre de transmission 5 et réparties le long de l'arbre de transmission 5 selon l'axe de liaison 8, et/ou - le procédé de traitement électrochimique d'effluents comprend une mise en mouvement du fluide dans lequel est immergée l'au moins une électro-pale, et/ou

- un matériau d'une ou de chacune des électrodes 3 d'une électro-pale 2 est différent d'un matériau d'une ou de chacune des électrodes 3 d'une autre des électro-pales 2, et/ou

- le procédé comprend l'étape consistant à former un angle non nul entre les électro-pales 2 et une ou des directions selon laquelle ou lesquelles l'effluent à traiter est en mouvement, et/ou

- le procédé comprend, lors de la mise en mouvement des électro-pales 2 une application d'une force par l'effluent à traiter sur les électro-pales 2 de sorte à mettre en mouvement les électro-pales 2 ou à modifier, amplifier ou s'opposer au mouvement des électro-pales 2, et/ou

- le procédé comprend :

• une électrocoagulation et/ou électro-flottation et/ou électro-sorption et/ou une électro-oxydation, avancée ou non, et/ou une électro-réduction, avancée ou non, et/ou une électro-précipitation et/ou électrodéposition et/ou une électrosynthèse et/ou un procédé de type électro-Fenton, et/ou

• une génération, par un moyen de conversion, d'énergie électrique à partir du mouvement des électro-pales 2, et/ou · une alimentation des électro-pales 2 avec l'énergie électrique générée par le moyen de conversion, et/ou

- la mise en mouvement des électro-pales 2 est opérée par pression hydrau lique exercée par le fluide (ou le flux de fluide) en mouvement sur les électro pales 2.

De plus, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l'invention peuvent être associés les uns avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où ils ne sont pas incompatibles ou exclusifs les uns des autres.