FR2659869A1 - Device for treating fluid by means of an adsorption structure with spaced superposed layers, and regeneration using a Joule effect - Google Patents

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Abstract

Treatment of fluids containing adsorbable constituents. More precisely, the invention relates to a device for the treatment of fluids such as, for example, air or water, which are laden with adsorbable constituents, with the aid of an adsorbent material. According to the invention the device for the treatment of fluid, especially air or water laden with at least one adsorbable constituent, of the type comprising a structure (1) made of adsorbent material and intended to have passing through it a flow of the said fluid to be treated so as to cause the said adsorbable constituent to be adsorbed by the said adsorbent material, is characterised in that the said structure made of adsorbent material consists of a set of superposed layers (3) spaced so as to promote the creation of turbulence between the said layers (3) through which the said flow of fluid to be treated passes in succession. The adsorbent material is advantageously an electrically conductive material and is regenerated by a Joule effect by the application of an electrical current to at least one of the layers (3) of the structure.

Description

Dispositif de traitement de fluide, au moyen d'une structure d'adsorption à couches superposées espacées, et régénération par effet Joule. Fluid treatment device, by means of an adsorption structure with spaced superimposed layers, and regeneration by Joule effect.

Le domaine de l'invention est celui du traitement de fluides comportant des constituants adsorbables. The field of the invention is that of the treatment of fluids comprising adsorbable constituents.

Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif de traitement de fluides, tels que l'air ou l'eau par exemple, chargés en constituants adsorbables, à l'aide d'un matériau adsorbant. More specifically, the present invention relates to a device for treating fluids, such as air or water for example, loaded with adsorbable constituents, using an adsorbent material.

De façon connue, les constituants adsorbables peuvent notamment consister en des molécules de produits chimiques, de solvants, de produits chlorés, etc ... présents dans un liquide, dans un gaz, ou dans l'air. In known manner, the adsorbable constituents can in particular consist of molecules of chemicals, solvents, chlorinated products, etc. present in a liquid, in a gas, or in the air.

Le traitement de tels fluides est notamment effectué in situ dans les centres de recherche ou les unités de production utilisant ou fabriquant de tels produits. The processing of such fluids is notably carried out in situ in research centers or production units using or manufacturing such products.

Ce traitement est par exemple nécessaire pour ne pas rejeter dans la nature des produits hautement toxiques tels que par exemple le trichloroéthylène, le trichloroéthane, ou des produits à base de fréon. This treatment is for example necessary in order not to reject into the nature highly toxic products such as for example trichlorethylene, trichloroethane, or products based on freon.

Le traitement du fluide consiste de façon connue à lui faire traverser un matériau qui adsorbe les constituants adsorbables, réalisant ainsi une fonction de filtration, et à évacuer le fluide débarrassé de ses constituants polluants, soit pour lui faire subir une autre opération, soit pour le rejeter dans la nature. The treatment of the fluid consists, in a known manner, of passing it through a material which adsorbs the adsorbable constituents, thus performing a filtration function, and of discharging the fluid stripped of its polluting constituents, either to make it undergo another operation, or for the reject in nature.

Le matériau adsorbant peut notamment être du charbon actif, se présentant soit sous la forme de grains, soit sous la forme de plusieurs couches ou feuilles de fibres empilées les unes sur les autres. The adsorbent material may in particular be activated carbon, which is either in the form of grains or in the form of several layers or sheets of fibers stacked on top of each other.

L'augmentation de la concentration de constituants adsorbés sur le matériau adsorbant nécessite de le régénérer cycliquement. The increase in the concentration of constituents adsorbed on the adsorbent material necessitates regenerating it cyclically.

Selon une première méthode connue, la régénération s'effectue par injection de vapeur d'eau sur le matériau adsorbant, afin de provoquer la désorption des produits adsorbés. Cette méthode présente l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'une chaudière pour la production de vapeur d'eau. According to a first known method, the regeneration is carried out by injecting water vapor onto the adsorbent material, in order to cause the desorption of the adsorbed products. This method has the disadvantage of requiring the use of a boiler for the production of steam.

D'autre part, elle est contre-indiquée dans le cas où les produits à désorber ne sont pas stables à la vapeur d'eau, comme le trichloroéthane. On the other hand, it is contraindicated in the case where the products to be desorbed are not stable to water vapor, such as trichloroethane.

Selon une autre méthode connue, la régénération peut aussi s'effectuer par injection d'air chaud, mais on observe des temps de régénération très longs, avec de plus un pourcentage de régénération relativement faible. According to another known method, regeneration can also be carried out by injection of hot air, but very long regeneration times are observed, with a relatively low percentage of regeneration.

Le document de brevet européen n0 0.014.749 de la société ACTIVATED
CARBON SERVICES LIMITED décrit un dispositif de régénération de charbon actif se présentant sous la forme de grains, au moyen d'un procédé de chauffage de matériau par effet Joule.
ACTIVATED European Patent Document No. 0.014.749
CARBON SERVICES LIMITED describes a device for regenerating activated carbon in the form of grains, by means of a material heating method using the Joule effect.

Le charbon à régénérer est chargé dans une colonne de traitement, dont la base est formée par une électrode, et recouvert par une autre électrode. The carbon to be regenerated is loaded into a treatment column, the base of which is formed by an electrode, and covered by another electrode.

L'application d'une différence de potentiel entre les électrodes génère un courant qui parcourt le charbon à régénérer, provoquant ainsi son échauffement. Les molécules adsorbées se désorbent et sont évacuées de la colonne de traitement par insufflation d'un gaz ou de vapeur.The application of a potential difference between the electrodes generates a current which flows through the carbon to be regenerated, thereby causing it to heat up. The adsorbed molecules are desorbed and are removed from the treatment column by blowing a gas or vapor.

Le principal inconvénient de ce type de dispositif est qu'il est spécifiquement dédié à l'opération de régénération, ce qui signifie qu'il impose de transférer le matériau adsorbant, saturé en constituants adsorbés, depuis l'installation de filtration jusqu'au lieu de régénération. The main drawback of this type of device is that it is specifically dedicated to the regeneration operation, which means that it requires transferring the adsorbent material, saturated with adsorbed constituents, from the filtration installation to the place of regeneration.

Par ailleurs, afin d'obtenir de bons contacts chimiques entre les grains de charbon actif, il est nécessaire de prévoir des moyens mécaniques de vibration de la colonne de traitement contenant les grains pour obtenir un tassement de ces grains. En dépit de cela, on constate une hétérogénéité de la masse granuleuse de charbon actif, tant pour l'adsorption que pour la désorption. Furthermore, in order to obtain good chemical contacts between the grains of activated carbon, it is necessary to provide mechanical means for vibrating the treatment column containing the grains in order to obtain settlement of these grains. Despite this, there is a heterogeneity of the granular mass of activated carbon, both for adsorption and for desorption.

On connaît par ailleurs des dispositifs permettant l'adsorption et la désorption de molécules adsorbables utilisant des fibres de charbon actif, notamment sous forme de tissu. Un tel dispositif est par exemple décrit dans le document de brevet français n0 2.612.799 aux noms des sociétés AMEG FRANCE et CECA S.A qui concerne un équipement pour le traitement de rejets gazeux chargés de solvants. Le charbon actif se présente sous la forme de matelas constitués de 10 à 30 couches de feuilles de charbon actif. Chaque matelas est disposé dans un tiroir dont le fond est constitué de résistances électriques et les tiroirs sont décalés les uns par rapport aux autres dans une cuve de traitement. Des déflecteurs canalisent le fluide à traiter de façon que chaque veine de fluide ne traverse qu'un seul des tiroirs.L'opération de désorption est réalisée par chauffage des résistances électriques placées sous les matelas de couches de charbon actif. Furthermore, devices are known which allow adsorption and desorption of adsorbable molecules using activated carbon fibers, in particular in the form of tissue. Such a device is for example described in the French patent document No. 2,612,799 in the names of the companies AMEG FRANCE and CECA S.A which relates to equipment for the treatment of gaseous discharges laden with solvents. Activated carbon is in the form of mattresses made up of 10 to 30 layers of activated carbon sheets. Each mattress is placed in a drawer, the bottom of which consists of electrical resistances and the drawers are offset from each other in a treatment tank. Deflectors channel the fluid to be treated so that each stream of fluid crosses only one of the drawers. The desorption operation is carried out by heating the electrical resistors placed under the mattresses of layers of activated carbon.

Le principal inconvénient de ce dispositif est que le fluide à traiter ne traverse qu'une seule fois un matelas de couches de charbon actif. L'adsorption n'est donc pas satisfaisante. The main drawback of this device is that the fluid to be treated only passes once through a mattress of layers of activated carbon. Adsorption is therefore not satisfactory.

Un autre inconvénient de ce dispositif est que la désorption est effectuée par chauffage de résistances électriques. Les matelas de charbon actif sont donc chauffés indirectement si bien que l'opération de désorption est relativement longue et le pourcentage de régénération faible. Another drawback of this device is that the desorption is carried out by heating electrical resistances. The activated carbon mattresses are therefore heated indirectly so that the desorption operation is relatively long and the percentage of regeneration low.

La présente invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients. The present invention aims in particular to overcome these drawbacks.

Plus précisément, un premier objectif de l'invention est de mettre en oeuvre un dispositif de traitement de fluide permettant à la fois une rétention efficace des particules adsorbables présentes dans le fluide en phase d'adsorption et un taux de régénération élevé en phase de désorption. More specifically, a first objective of the invention is to implement a fluid treatment device allowing both efficient retention of the adsorbable particles present in the fluid in the adsorption phase and a high regeneration rate in the desorption phase. .

Un autre objectif de la présente invention est de favoriser la répartition et la circulation des particules dans la cuve de traitement où est placée la structure en matériau adsorbant, de façon à augmenter le rendement des phases d'adsorption et de désorption. Another objective of the present invention is to promote the distribution and circulation of the particles in the treatment tank where the structure of adsorbent material is placed, so as to increase the efficiency of the adsorption and desorption phases.

Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à un dispositif de traitement de fluide, notamment d'air ou d'eau chargé par au moins un constituant adsorbable, du type comprenant une structure en matériau adsorbant destinée à être traversée par un flux dudit fluide à traiter de façon à faire adsorber ledit constituant adsorbable par ledit matériau adsorbant, caractérisé en ce que ladite structure en matériau adsorbant est constituée d'un jeu de couches superposées, espacées de façon à favoriser la création de turbulences entre lesdites couches traversées successivement par ledit flux de fluide à traiter. These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved by means of a device for treating fluid, in particular air or water charged with at least one adsorbable constituent, of the type comprising a structure of adsorbent material intended to be traversed by a flow of said fluid to be treated so as to adsorb said adsorbable constituent by said adsorbent material, characterized in that said structure of adsorbent material consists of a set of superimposed layers, spaced so as to promote the creation of turbulence between said layers successively crossed by said flow of fluid to be treated.

Préférentiellement, lesdites couches sont constituées de toiles, de membranes, de fibres, de tissus, de feutres, de mousses ou d'une combinaison quelconque d'au moins deux de ces matériaux. En tout état de cause, la configuration essentiellement bidimensionnelle de chaque couche permet une bonne homogénéité d'adsorption comme de désorption par effet Joule, sur l'ensemble de la couche. Preferably, said layers consist of fabrics, membranes, fibers, fabrics, felts, foams or any combination of at least two of these materials. In any event, the essentially two-dimensional configuration of each layer allows good homogeneity of adsorption and desorption by the Joule effect, over the entire layer.

Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, ledit matériau adsorbant est un matériau électriquement conducteur. According to a particular embodiment of the invention, said adsorbent material is an electrically conductive material.

Avantageusement, ledit matériau adsorbant se présente sous la forme d'au moins une feuille de tissu de charbon actif. Advantageously, said adsorbent material is in the form of at least one sheet of activated carbon fabric.

Selon un autre mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, au moins une desdites couches de la structure en matériau adsorbant est réalisée par une feuille de tissu dont les fibres sont constituées de fils en matériau conducteur électrique auxquels sont agglomérées des particules en matériau adsorbant. Dans ce cas, ladite structure peut avantageusement comporter une feuille de tissu unique. According to another particular embodiment of the invention, at least one of said layers of the structure of adsorbent material is produced by a sheet of fabric, the fibers of which consist of wires of electrically conductive material to which particles of material are agglomerated. adsorbent. In this case, said structure can advantageously include a single sheet of fabric.

Cette configuration est avantageusement utilisée lorsque ledit matériau adsorbant est peu ou pas conducteur d'électricité. This configuration is advantageously used when said adsorbent material has little or no electrical conductivity.

Préférentiellement, ladite structure de matériau adsorbant coopère avec des moyens de régénération périodique du matériau adsorbant par effet Joule, au cours d'une phase de désorption consistant à faire parcourir un courant électrique dans au moins une desdites couches de la structure. Preferably, said structure of adsorbent material cooperates with means for periodic regeneration of the adsorbent material by the Joule effect, during a desorption phase consisting in passing an electric current through at least one of said layers of the structure.

Avantageusement, le dispositif coopère avec des moyens de réalisation d'un vide partiel, au moins au départ de chaque phase de désorption et/ou des moyens de convection libre ou forcée d'un gaz inerte. Advantageously, the device cooperates with means for producing a partial vacuum, at least at the start of each desorption phase and / or means for free or forced convection of an inert gas.

Selon une configuration préférentielle du dispositif selon l'invention, lesdites couches sont réalisées par repliement sur elle-même d'une feuille de matériau adsorbant de telle sorte que lesdites couches espacées entre elles soient sensiblement parallèles entre elles. According to a preferred configuration of the device according to the invention, said layers are produced by folding over itself a sheet of adsorbent material so that said layers spaced apart are substantially parallel to one another.

Selon une autre configuration préférentielle, ladite structure est constituée par un jeu de couches en matériau adsorbant, superposées, concentriques, espacées entre elles, et soit concentriques et de sections fermées, soit enroulées de façon spiralée. According to another preferred configuration, said structure consists of a set of layers of adsorbent material, superimposed, concentric, spaced apart, and either concentric and of closed sections, or wound in a spiral.

Avantageusement, ladite structure en matériau adsorbant est disposée dans une cuve de traitement dont les parois sont orientées de façon à favoriser la création de turbulences dans ledit flux de fluide à traiter. Ainsi, ladite cuve de traitement peut, par exemple, comporter au moins une extrémité de parois de forme tronconique. Advantageously, said structure of adsorbent material is placed in a treatment tank, the walls of which are oriented so as to promote the creation of turbulence in said flow of fluid to be treated. Thus, said treatment tank can, for example, include at least one end of frustoconical walls.

Cette configuration permet de favoriser la circulation des substances adsorbables en phase d'adsorption et de désorption. This configuration makes it possible to promote the circulation of adsorbable substances during the adsorption and desorption phase.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de mise en oeuvre préférentiel de l'invention, donné à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente un mode de mise en oeuvre préférentiel de la présente invention sous forme d'une structure constituée de couches de matériau adsorbant sensiblement parallèles entre elles, superposées et disposées dans une cuve de traitement;
- la figure 2 représente une coupe d'un autre mode de mise en oeuvre préférentiel de la présente invention sous forme d'une structure constituée de couches de matériau adsorbant, superposées, concentriques et de sections fermées;;
- la figure 3 représente une coupe du dispositif de la figure 2 compris dans une cuve de traitement
- la figure 4 représente un dispositif complet de traitement de fluide selon la présente invention
- la figure 5 représente une vue latérale interne de la cuve de la figure 4, contenant une armature permettant de disposer les couches de matériau adsorbant dans la cuve de traitement;
- la figure 6 représente une vue en perspective de l'armature de la figure 5.
Other characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the following description of a preferred embodiment of the invention, given by way of illustration and not limitation, and of the appended drawings in which
- Figure 1 shows a preferred embodiment of the present invention in the form of a structure consisting of layers of adsorbent material substantially parallel to each other, superimposed and arranged in a treatment tank;
- Figure 2 shows a section of another preferred embodiment of the present invention in the form of a structure consisting of layers of adsorbent material, superimposed, concentric and of closed sections;
- Figure 3 shows a section of the device of Figure 2 included in a treatment tank
- Figure 4 shows a complete fluid treatment device according to the present invention
- Figure 5 shows an internal side view of the tank of Figure 4, containing a frame for arranging the layers of adsorbent material in the treatment tank;
- Figure 6 shows a perspective view of the frame of Figure 5.

La figure 1 représente une structure en matériau adsorbant constituée de couches sensiblement parallèles entre elles, superposées et disposées dans une cuve de traitement. FIG. 1 represents a structure made of adsorbent material consisting of layers which are substantially parallel to one another, superimposed and arranged in a treatment tank.

Cette structure 1 est constituée soit d'un jeu de feuilles indépendantes montées une à une en superposition, soit d'une feuille unique en matériau adsorbant pliée en accordéon (voir Fig. 5 et 6) de telle sorte que l'on obtient une superposition de plusieurs couches 3 de matériau adsorbant. This structure 1 consists either of a set of independent sheets mounted one by one in superposition, or of a single sheet of adsorbent material folded in an accordion (see FIGS. 5 and 6) so that a superposition is obtained. of several layers 3 of adsorbent material.

Les travaux des inventeurs ont montré que l'espacement entre deux couches 3 superposées favorise la création de turbulences entre les couches 3 lorsque celles-ci sont traversées par le flux de fluide à traiter. L'espacement intercouches est un compromis entre l'écoulement du système, le baillement éventuel des toiles et la turbulence induite. L'épaisseur de chaque couche 3 participe également à la création de turbulences inter-couches. Dans un mode de réalisation avantageux, mais non limitatif, de l'invention l'espace inter-couches vaut entre 5 et 10 mm environ et préférentiellement 5 mm environ et l'épaisseur de chaque couche vaut préférentiellement entre 2 et 3 mm. The work of the inventors has shown that the spacing between two superimposed layers 3 promotes the creation of turbulence between the layers 3 when the latter are traversed by the flow of fluid to be treated. The interlayer spacing is a compromise between the flow of the system, the possible yawning of the fabrics and the induced turbulence. The thickness of each layer 3 also participates in the creation of inter-layer turbulence. In an advantageous, but not limiting, embodiment of the invention, the inter-layer space is between 5 and 10 mm approximately and preferably approximately 5 mm and the thickness of each layer is preferably between 2 and 3 mm.

La structure 1 de matériau adsorbant est comprise dans une cuve de traitement 2. Le fluide à traiter pénètre dans la cuve de traitement 2 par l'entrée
C et ressort débarrassé des constituants adsorbables qu'il contenait en D. Le flux de fluide à traiter traverse successivement les multiples couches 3 de matériau adsorbant et chaque couche 3 retient une partie des constituants adsorbables.
The structure 1 of adsorbent material is included in a treatment tank 2. The fluid to be treated enters the treatment tank 2 through the inlet
C and spring free of the adsorbable constituents it contained in D. The flow of fluid to be treated successively crosses the multiple layers 3 of adsorbent material and each layer 3 retains a portion of the adsorbable constituents.

La géométrie de la cuve de traitement 2 favorise la création de turbulences inter-couches. Lorsque le flux de fluide à traiter pénètre dans la cuve de traitement 2 par l'entrée C, celui-ci subit une dépression homogène favorisant sa répartition sur la surface de la première couche 3 rencontrée, tout en créant des turbulences dans la zone E. The geometry of the treatment tank 2 promotes the creation of inter-layer turbulence. When the flow of fluid to be treated enters the treatment tank 2 through the inlet C, it undergoes a homogeneous depression favoring its distribution over the surface of the first layer 3 encountered, while creating turbulence in the zone E.

Les couches de matériau adsorbant sont avantageusement constituées de toiles, de membranes, de fibres, de tissus, de feutres ou de mousses, ou d'une combinaison quelconque d'au moins deux de ces matériaux. The layers of adsorbent material advantageously consist of fabrics, membranes, fibers, fabrics, felts or foams, or any combination of at least two of these materials.

Selon un mode de mise en oeuvre préférentiel de la présente invention, les couches sont constituées de tissu adsorbant. Ce tissu peut être constitué de fibres, tissées ou non, d'un matériau adsorbant. According to a preferred embodiment of the present invention, the layers consist of adsorbent fabric. This fabric may consist of fibers, woven or not, of an adsorbent material.

Le matériau adsorbant utilisé peut être soit naturel (charbon actif) soit composé. Un des composés convenant particulièrement à l'application effectuée est le polyacrylonitrile. Celui-ci peut être activé afin d'augmenter sa surface active. The adsorbent material used can be either natural (activated carbon) or compound. One of the compounds which is particularly suitable for the application carried out is polyacrylonitrile. This can be activated in order to increase its active surface.

L'activation de polyacrylonitrile permet d'obtenir une surface active pouvant aller jusqu'à 1500 m2 /g de composé. The activation of polyacrylonitrile provides an active surface of up to 1500 m2 / g of compound.

L'opération de désorption consistant à chauffer le matériau adsorbant pour désorber les composants adsorbés est réalisée par application d'une différence de potentiel entre les extrémités A et B de la structure adsorbante. The desorption operation consisting in heating the adsorbent material to desorb the adsorbed components is carried out by applying a potential difference between the ends A and B of the adsorbent structure.

Cette différence de potentiel entre A et B génère un courant circulant dans l'ensemble de la structure. Les travaux des inventeurs ont montré qu'il était possible d'utiliser la conductivité électrique du charbon actif sous forme de tissu pour effectuer des opérations de désorption par effet Joule, bien que les tissus de charbon actif présentent essentiellement une structure amorphe. On constate une conductivité suffisante (bien entendu inférieure à celle du graphite) due vraisemblablement à la présence de couches graphitiques orientées dans la structure. La résistivité du charbon actif permet ainsi son réchauffement par effet Joule et donc la désorption des composants adsorbés. Cette désorption se produit par exemple aux alentours de 3000 C et constitue la phase de régénération du matériau adsorbant.Plus précisément, le phénomène de désorption peut être contrôlé en modulant la différence de potentiel électrique aux bornes de la structure, la température étant fonction de la puissance appliquée. This potential difference between A and B generates a current flowing throughout the structure. The work of the inventors has shown that it is possible to use the electrical conductivity of activated carbon in the form of fabric to carry out desorption operations using the Joule effect, although the fabrics of activated carbon essentially have an amorphous structure. There is a sufficient conductivity (of course lower than that of graphite) probably due to the presence of oriented graphitic layers in the structure. The resistivity of the activated carbon thus allows it to heat up by the Joule effect and therefore the desorption of the adsorbed components. This desorption occurs for example around 3000 C and constitutes the regeneration phase of the adsorbent material. More specifically, the desorption phenomenon can be controlled by modulating the difference in electrical potential across the structure, the temperature being a function of the applied power.

En outre, les composants désorbés peuvent être récupérés en sortie de la cuve, par une opération de condensation, de séparation de phase, ou autre ... La désorption peut être réalisée sous un vide partiel initial susceptible de favoriser le transfert. In addition, the desorbed components can be recovered at the outlet of the tank, by a condensation operation, phase separation, or the like. Desorption can be carried out under an initial partial vacuum capable of promoting transfer.

L'application de la différence de potentiel peut se faire soit aux deux extrémités de la feuille de charbon actif continue (pliée en accordéon), soit aux extrémités de chaque ensemble de couche continue. Préférentiellement, le potentiel est appliqué à chaque épaisseur de toile, les connexions pouvant être groupées (plusieurs toiles) en série ou en parallèle. Cette différence de potentiel peut également être appliquée aux extrémités de chaque couche lorsque la structure 1 de matériau adsorbant est constituée d'autant de feuilles qu'il y a de couches 3 de charbon actif. The application of the potential difference can be done either at the two ends of the sheet of continuous activated carbon (folded in accordion), or at the ends of each set of continuous layer. Preferably, the potential is applied to each thickness of fabric, the connections being able to be grouped (several fabrics) in series or in parallel. This difference in potential can also be applied to the ends of each layer when the structure 1 of adsorbent material consists of as many sheets as there are layers 3 of activated carbon.

La désorption par effet Joule, c'est-à-dire en appliquant une différence de potentiel aux extrémités de la structure adsorbante, n'est possible que si cette structure est conductrice d'électricité. Dans le cas du charbon actif, comme précisé précédemment, une conductivité suffisante est obtenue grâce à la présence de couches graphitiques dans le charbon actif. Desorption by the Joule effect, that is to say by applying a potential difference to the ends of the adsorbent structure, is only possible if this structure is electrically conductive. In the case of activated carbon, as specified above, sufficient conductivity is obtained thanks to the presence of graphite layers in the activated carbon.

Cependant, dans le cas où le matériau adsorbant utilisé n'est pas conducteur d'électricité, la désorption par effet Joule n'est pas possible. On peut alors, selon l'invention, utiliser des fils conducteurs d'élecricité auxquels sont accolées les particules adsorbantes non conductrices d'électricité. L'application d'une différence de potentiel aux extrémités d'un tel fil provoque son échauffement et la chaleur dissipée est transférée auxdites particules par conduction. Ceci permet la désorption des composés adsorbés. However, in the case where the adsorbent material used is not electrically conductive, desorption by the Joule effect is not possible. It is then possible, according to the invention, to use electrically conductive wires to which are attached the non-electrically conductive adsorbent particles. The application of a potential difference at the ends of such a wire causes it to heat up and the dissipated heat is transferred to said particles by conduction. This allows the desorption of the adsorbed compounds.

De tels fils, afin de pouvoir être utilisés selon la présente invention, sont tissés pour former une (des) feuille(s) que l'on pourra ensuite disposer dans une cuve de traitement 2 conformément à la figure 1. Such threads, in order to be able to be used according to the present invention, are woven to form a sheet (s) which can then be placed in a treatment tank 2 in accordance with FIG. 1.

Afin d'évacuer les particules désorbées hors de la cuve de traitement, un flux d'air chaud est injecté dans la cuve par l'entrée C, et récupéré à la sortie D de la cuve. Cet air chargé en particules polluantes peut ensuite subir un traitement dans le but de séparer les particules polluantes de l'air. In order to evacuate the desorbed particles from the treatment tank, a flow of hot air is injected into the tank through the inlet C, and recovered at the outlet D of the tank. This air loaded with polluting particles can then undergo a treatment in order to separate the polluting particles from the air.

n est à noter que tout autre fluide permettant de réaliser la même fonction (convection forcée) peut être utilisé (vapeur, eau, fluide neutre, ...). Note that any other fluid allowing the same function to be performed (forced convection) can be used (steam, water, neutral fluid, ...).

L'évacuation des molécules désorbées peut également être réalisée par convection libre.The desorbed molecules can also be removed by free convection.

La figure 2 représente une coupe d'un autre mode de mise en oeuvre de la présente invention, sous forme d'une structure constituée de couches de matériau adsorbant, superposées, soit concentriques et de section fermée, soit enroulées de façon spiralée. FIG. 2 represents a section of another embodiment of the present invention, in the form of a structure made up of layers of adsorbent material, superimposed, either concentric and of closed section, or wound in a spiral fashion.

Cette figure présente une structure 23 de matériau adsorbant disposée autour d'un tube 20 comportant de multiples perforations 21. La structure 23 est constituée de couches 3 de matériau adsorbant concentriques et de section fermée superposées les unes sur les autres. Ces couches 3 de matériau adsorbant sont espacées les unes des autres d'une certaine distance. This figure shows a structure 23 of adsorbent material arranged around a tube 20 comprising multiple perforations 21. The structure 23 consists of layers 3 of concentric adsorbent material and of closed section superimposed on each other. These layers 3 of adsorbent material are spaced from each other by a certain distance.

Le fluide à traiter pénètre dans le tube 20 par l'entrée 22 et ne peut ressortir du tube 20 que par les perforations 21, le tube 20 étant bouché à son autre extrémité. Le fluide à traiter traverse alors les différentes couches 3 de matériau adsorbant qui retiennent les constituants adsorbables. L'espacement intercouches favorise la création de turbulences entre les couches. The fluid to be treated enters the tube 20 through the inlet 22 and can only exit from the tube 20 through the perforations 21, the tube 20 being blocked at its other end. The fluid to be treated then passes through the various layers 3 of adsorbent material which retain the adsorbable constituents. The interlayer spacing promotes the creation of turbulence between the layers.

Afin de maintenir un espace entre chaque couche et sa voisine, il est nécessaire d'assurer la tenue en place de chaque couche. Cela peut par exemple être réalisé en plaçant les couches adsorbantes entre deux plaques d'extrémités 24 et 25. Ces plaques d'extrémité 24, 25 peuvent coopérer avec des éléments d'espacement formant entretoises, insérés entre les couches adsorbantes (non représentés) permettant de maintenir un espace entre chaque couche et sa voisine ou alors, plus simplement, exercent une force de tension rigidifiant sur les couches 3. In order to maintain a space between each layer and its neighbor, it is necessary to ensure the holding in place of each layer. This can for example be achieved by placing the adsorbent layers between two end plates 24 and 25. These end plates 24, 25 can cooperate with spacers forming spacers, inserted between the adsorbent layers (not shown) allowing maintain a space between each layer and its neighbor or, more simply, exert a tensioning force which stiffens the layers 3.

L'utilisation d'une feuille unique enroulée en spirale autour du tube 20 de façon à obtenir un nombre suffisant de couches 3 suivant l'application effectuée constitue un mode de mise en oeuvre avantageux de la présente invention. Bien entendu, il faudra veiller, par des moyens adéquats, à respecter un espace intercouches de façon à favoriser la création de turbulences entre les différentes couches. Ces moyens peuvent notamment consister en une couche isolante filtrante, telle que la fibre de verre par exemple. The use of a single sheet wound in a spiral around the tube 20 so as to obtain a sufficient number of layers 3 depending on the application carried out constitutes an advantageous embodiment of the present invention. Of course, care must be taken, by adequate means, to respect an interlayer space so as to promote the creation of turbulence between the different layers. These means can in particular consist of a filtering insulating layer, such as fiberglass for example.

Le matériau adsorbant peut, dans ce mode de mise en oeuvre particulier, également être constitué de toiles, membranes, fibres, tissus, feutres ou mousses de matériau conducteur ou non d'électricité. The adsorbent material can, in this particular embodiment, also consist of fabrics, membranes, fibers, fabrics, felts or foams of electrically conductive material or not.

L'opération de désorption consiste, selon un mode de mise en oeuvre avantageux de la présente invention, à appliquer une différence de potentiel entre les deux plaques 24, 25, de façon à provoquer un échauffement du matériau adsorbant par effet Joule. The desorption operation consists, according to an advantageous embodiment of the present invention, in applying a potential difference between the two plates 24, 25, so as to cause heating of the adsorbent material by Joule effect.

Dans le cas où la structure 23 adsorbante est constituée par un enroulement d'une feuille unique de matériau adsorbant autour du tube 20, en respectant un espace inter-couches suffisant pour favoriser la création de turbulences, il est possible d'effectuer l'opération de désorption par effet Joule en appliquant une différence de potentiel entre le tube 20 (conducteur) et une plaque perforée conductrice (non représentée) recouvrant l'ensemble de la structure 23. In the case where the adsorbent structure 23 is constituted by a winding of a single sheet of adsorbent material around the tube 20, while respecting an inter-layer space sufficient to promote the creation of turbulence, it is possible to perform the operation of desorption by the Joule effect by applying a potential difference between the tube 20 (conductor) and a conductive perforated plate (not shown) covering the entire structure 23.

Les composants adsorbés sont évacués par les perforations de la plaque conductrice (non représentée) par insufflation d'un flux d'air, d'eau ou de vapeur dans le tube 20. The adsorbed components are evacuated through the perforations in the conductive plate (not shown) by blowing a flow of air, water or steam into the tube 20.

La figure 3 représente une coupe du dispositif de la figure 2 compris dans une cuve de traitement 30. Le flux de fluide à traiter circule dans le tube 20 et s'échappe de ce tube 20 par les orifices 21. Le flux traverse ensuite les différentes couches de la structure 23 de matériau adsorbant et le fluide traité sort de la cuve de traitement 30. Les constituants adsorbables sont retenus dans les couches de la structure 23. L'opération de désorption consiste à cesser l'introduction de fluide à traiter 22 et à procéder à l'échauffement du matériau adsorbant par effet Joule. FIG. 3 represents a section of the device of FIG. 2 included in a treatment tank 30. The flow of fluid to be treated circulates in the tube 20 and escapes from this tube 20 through the orifices 21. The flow then crosses the various layers of the structure 23 of adsorbent material and the treated fluid leaves the treatment tank 30. The adsorbable constituents are retained in the layers of the structure 23. The desorption operation consists in ceasing the introduction of the fluid to be treated 22 and to heat the adsorbent material by the Joule effect.

Les constituants adsorbés sont ensuite évacués de la cuve de traitement 30 par insufflation d'un fluide neutre (gaz, eau, ...) dans le tube 20 et récupérés à la sortie 31 de la cuve 30.The adsorbed constituents are then removed from the treatment tank 30 by blowing a neutral fluid (gas, water, etc.) into the tube 20 and recovered at the outlet 31 of the tank 30.

Un dispositif complet de traitement de fluide selon l'invention est représenté en figure 4. A complete fluid treatment device according to the invention is shown in FIG. 4.

Ce dispositif comprend une cuve 40 de traitement de fluide symétrique dont l'entrée et la sortie sont respectivement notées 41 et 42. La structure adsorbante présente dans la cuve présente un succession de couches 3 espacées entre elles. This device comprises a tank 40 for symmetrical fluid treatment, the inlet and outlet of which are respectively denoted 41 and 42. The adsorbent structure present in the tank has a succession of layers 3 spaced apart.

Le fluide à traiter 43 est pompé par une pompe d'alimentation 44 vers une vanne 46 à deux voies. La vanne 46 à deux voies permet de sélectionner le fluide admis à l'entrée 21 de la cuve de traitement 40. Ce fluide est soit celui à traiter 47, soit celui 45 permettant d'évacuer les composés désorbés hors de la cuve de traitement 40. The fluid to be treated 43 is pumped by a supply pump 44 to a two-way valve 46. The two-way valve 46 makes it possible to select the fluid admitted to the inlet 21 of the treatment tank 40. This fluid is either the one to be treated 47 or the one 45 allowing the desorbed compounds to be removed from the treatment tank 40 .

Dans un premier temps, la vanne 46 sélectionne le fluide à traiter 47. Le fluide 47 est introduit dans la cuve de traitement 40 par l'entrée 41 de forme tronconique, afin de favoriser la création de turbulences. Les constituants adsorbables sont retenus par les couches 3 de matériau adsorbant et le fluide régénéré est évacué de la cuve 40 par la sortie 42. La vanne trois voies 48 permet l'évacuation du fluide régénéré 50, par exemple dans l'atmosphère si le fluide traité est de l'air. Firstly, the valve 46 selects the fluid to be treated 47. The fluid 47 is introduced into the treatment tank 40 through the inlet 41 of frustoconical shape, in order to promote the creation of turbulence. The adsorbable constituents are retained by the layers 3 of adsorbent material and the regenerated fluid is evacuated from the tank 40 by the outlet 42. The three-way valve 48 allows the evacuation of the regenerated fluid 50, for example in the atmosphere if the fluid treated is air.

Lorsque la structure de matériau adsorbant est chargée d'une certaine quantité de constituants adsorbés, la pompe d'alimentation 44 est arrêtée et une différence de potentiel est appliquée entre les points A et B, provoquant ainsi la désorption des constituants adsorbés par effer Joule. When the structure of adsorbent material is loaded with a certain amount of adsorbed constituents, the feed pump 44 is stopped and a potential difference is applied between points A and B, thus causing the desorption of the constituents adsorbed by effer Joule.

La température de la structure adsorbante est soit mesurée par des thermocouples 52 et affichée 51, soit déterminée à partir de la tension appliquée entre A et B et du courant adsorbé. The temperature of the adsorbent structure is either measured by thermocouples 52 and displayed 51, or is determined from the voltage applied between A and B and the adsorbed current.

Lorsque la phase de désorption est terminée, un flux de fluide de régénération 45 est injecté dans la cuve de traitement 40 pour évacuer les composants adsorbés de la cuve 40. When the desorption phase is finished, a stream of regeneration fluid 45 is injected into the treatment tank 40 to evacuate the adsorbed components from the tank 40.

La vanne 48 guide le flux de fluide présent à la sortie 42 de la cuve vers un module de traitement 53 réalisant par exemple un piégeage cryoscopique pour séparer les composants désorbés du fluide de régénération. Le fluide débarrassé des composants désorbés est ensuite évacué 50, et le cycle complet peut reprendre à son début. The valve 48 guides the flow of fluid present at the outlet 42 of the tank towards a treatment module 53 carrying out, for example, a cryoscopic trapping to separate the desorbed components from the regeneration fluid. The fluid freed from the desorbed components is then discharged 50, and the complete cycle can resume at its beginning.

La figure 5 représente une vue latérale interne de la cuve 40 de la figure 4, contenant une armature 50 permettant de disposer les couches 3 de matériau adsorbant dans la cuve de traitement 40. FIG. 5 represents an internal side view of the tank 40 of FIG. 4, containing a frame 50 making it possible to arrange the layers 3 of adsorbent material in the treatment tank 40.

La structure 1 de matériau adsorbant est avantageusement constituée d'une feuille de tissu adsorbant. Celle-ci est "pliée en accordéon" de telle sorte que l'on obtient un certain nombre de couches 3 traversées par le fluide à traiter se présentant à l'entrée 41 de la cuve de traitement 40. The structure 1 of adsorbent material advantageously consists of a sheet of adsorbent fabric. The latter is "folded in accordion" so that a certain number of layers 3 through which the fluid to be treated is obtained is obtained which is present at the inlet 41 of the treatment tank 40.

La feuille de tissu adsorbant est tendue entre les parois inférieures et supérieures d'une armature 50 qui peut être retirée de la cuve de traitement 40, par séparation, à l'aide de moyens de solidarisation 52, de la partie tronconique 41 du reste de la cuve de traitement 40. L'armature 50 permet de maintenir les couches 3 de matériau adsorbant sensiblement parallèles entre elles, espacées d'une distance d (comprise entre environ 5 et environ 10 mm) et perpendiculaires au flux de fluide à traiter. The sheet of adsorbent fabric is stretched between the lower and upper walls of a frame 50 which can be removed from the treatment tank 40, by separation, by means of fastening means 52, of the frustoconical part 41 from the rest of the treatment tank 40. The frame 50 makes it possible to maintain the layers 3 of adsorbent material substantially parallel to one another, spaced apart by a distance d (between approximately 5 and approximately 10 mm) and perpendicular to the flow of fluid to be treated.

L'extrémité de la première couche 51 de matériau adsorbant est reliée à une borne A pour permettre l'application de la différence de potentiel réalisant l'effet Joule. The end of the first layer 51 of adsorbent material is connected to a terminal A to allow the application of the potential difference achieving the Joule effect.

Un bâti isolant 53 constitue les parois de la cuve de traitement et empêche les déperditions calorifiques. An insulating frame 53 constitutes the walls of the treatment tank and prevents heat loss.

La figure 6 représente une vue en perspective de l'armature 50 de la figure 5 introduite dans la cuve de traitement 40. Les flèches indiquent le sens de pliage de la toile d'adsorbant. L'utilisation d'armatures 50 présentant des distances d différentes permet d'adapter le dispositif de la figure 4 à des traitements de fluides différents où par exemple les concentrations de constituants adsorbables sont différentes, sans pour autant avoir à changer tout le dispositif. FIG. 6 represents a perspective view of the armature 50 of FIG. 5 introduced into the treatment tank 40. The arrows indicate the direction of folding of the adsorbent fabric. The use of reinforcements 50 having different distances d makes it possible to adapt the device of FIG. 4 to treatments of different fluids where, for example, the concentrations of adsorbable constituents are different, without having to change the whole device.

Un mode d'utilisation avantageux de la présente invention consiste à utiliser deux cuves de traitement identiques fonctionnant en alternance, c'est-àdire que l'une est en phase d'adsorption pendant que l'autre est en phase de désorption et vice-versa. Cette configuration permet d'effectuer du traitement de fluide en continu. An advantageous mode of use of the present invention consists in using two identical treatment tanks operating alternately, that is to say that one is in the adsorption phase while the other is in the desorption phase and vice-versa. vice versa. This configuration allows continuous fluid treatment.

Bien entendu, la description ainsi que les figures 1 à 6 ne représentent que quelques modes de mise en oeuvre particuliers de l'invention et l'homme du métier imaginera aisément d'autres applications sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.  Of course, the description as well as FIGS. 1 to 6 represent only a few particular implementation modes of the invention and the person skilled in the art will easily imagine other applications without departing from the scope of the present invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement de fluide, notamment d'air ou d'eau chargé par au moins un constituant adsorbable, du type comprenant une structure (1) en matériau adsorbant destinée à être traversée par un flux dudit fluide à traiter de façon à faire adsorber ledit constituant adsorbable par ledit matériau adsorbant, caractérisé en ce que ladite structure en matériau adsorbant est constituée d'un jeu de couches (3) superposées, espacées de façon à favoriser la création de turbulences entre lesdites couches (3), traversées successivement par ledit flux de fluide à traiter. 1. Device for treating fluid, in particular air or water charged with at least one adsorbable constituent, of the type comprising a structure (1) made of adsorbent material intended to be traversed by a flow of said fluid to be treated so as to make adsorbing said adsorbable constituent by said adsorbent material, characterized in that said structure of adsorbent material consists of a set of superimposed layers (3), spaced so as to promote the creation of turbulence between said layers (3), successively crossed by said flow of fluid to be treated. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdites couches (3) sont constituées de toiles, de membranes, de fibres, de tissus, de feutres, de mousses ou d'une combinaison quelconque d'au moins deux de ces matériaux. 2. Device according to claim 1 characterized in that said layers (3) consist of fabrics, membranes, fibers, fabrics, felts, foams or any combination of at least two of these materials. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que ledit matériau adsorbant est un matériau électriquement conducteur. 3. Device according to any one of claims 1 and 2 characterized in that said adsorbent material is an electrically conductive material. 4. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que ledit matériau adsorbant se présente sous la forme d'au moins une feuille de tissu de charbon actif. 4. Device according to claim 3 characterized in that said adsorbent material is in the form of at least one sheet of activated carbon fabric. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce qu'au moins une desdites couches (3) de la structure (1) en matériau adsorbant est réalisée par une feuille de tissu dont les fibres sont constituées de fils en matériau conducteur électrique auxquels sont agglomérées des particules en matériau adsorbant. 5. Device according to any one of claims 1 and 2 characterized in that at least one of said layers (3) of the structure (1) of adsorbent material is produced by a sheet of fabric whose fibers consist of son in electrically conductive material to which particles of adsorbent material are agglomerated. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que ladite structure (1) de matériau adsorbant coopère avec des moyens (A,B) de régénération périodique du matériau adsorbant par effet Joule, au cours d'une phase de désorption consistant à faire parcourir un courant électrique dans au moins une desdites couches de la structure. 6. Device according to any one of claims 3 to 5 characterized in that said structure (1) of adsorbent material cooperates with means (A, B) of periodic regeneration of the adsorbent material by Joule effect, during a phase desorption consisting in passing an electric current through at least one of said layers of the structure. 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il coopère avec des moyens de réalisation d'un vide partiel, au moins au départ de chaque phase de désorption, et/ou des moyens de convection libre ou forcée d'un gaz inerte. 7. Device according to claim 6 characterized in that it cooperates with means for producing a partial vacuum, at least at the start of each desorption phase, and / or means for free or forced convection of an inert gas . 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que lesdites couches (3) sont réalisées par repliement sur elle-même d'une feuille de matériau adsorbant de telle sorte que lesdites couches (3) espacées entre elles soient sensiblement parallèles entre elles. 8. Device according to any one of claims 1 to 7 characterized in that said layers (3) are produced by folding over itself a sheet of adsorbent material so that said layers (3) spaced apart are substantially parallel to each other. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ladite structure (1) est constituée par un jeu de couches (3) en matériau adsorbant, superposées, espacées entre elles, soit concentriques et de sections fermées, soit enroulées de façon spiralée. 9. Device according to any one of claims 1 to 7 characterized in that said structure (1) consists of a set of layers (3) of adsorbent material, superimposed, spaced apart, either concentric and of closed sections, or spirally wound. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que ladite structure (1) en matériau adsorbant est disposée dans une cuve (2,40) de traitement dont les parois sont orientées de façon à favoriser la création de turbulences dans ledit flux de fluide à traiter. 10. Device according to any one of claims 1 to 9 characterized in that said structure (1) of adsorbent material is disposed in a treatment tank (2.40) whose walls are oriented so as to promote the creation of turbulence in said fluid flow to be treated. 11. Dispositif selon la revendication 10 caractérisé en ce que ladite cuve de traitement comporte au moins une extrémité (41,42) de parois de forme tronconique. 11. Device according to claim 10 characterized in that said treatment tank has at least one end (41,42) of frustoconical walls. 12. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que ladite structure (1) comporte une feuille de tissu unique.  12. Device according to claim 5 characterized in that said structure (1) comprises a single sheet of fabric.
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