Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
1
Description
Titre de l'invention : Elément de séparation d'un milieu liquide à contrainte
de
cisaillement pariétale élevée
Domaine Technique
[0001]La présente invention concerne le domaine technique des éléments de
séparation par flux tangentiel d'un milieu liquide à traiter en un filtrat ou
perméat
et un rétentat, communément appelés membranes de filtration.
[0002]Plus précisément, l'invention concerne de nouvelles géométries de ces
éléments de séparation permettant d'augmenter le flux du filtrat et/ou de
réduire
la consommation d'énergie des installations mettant en uvre ces éléments de
séparation.
Technique antérieure
[0003]Les procédés de séparation utilisant des membranes sont utilisés dans de
nombreux secteurs, notamment dans l'environnement pour la production d'eau
potable et le traitement des effluents industriels, dans l'industrie chimique,
pétrochimique, pharmaceutique, agro-alimentaire et dans le domaine de la
biotechnologie.
[0004]Une membrane constitue une barrière sélective qui permet, sous l'action
d'une force de transfert, le passage ou l'arrêt de certains composants du
milieu
fluide à traiter. Le passage ou l'arrêt des composants résulte de leur taille
par
rapport à la taille des pores de la membrane qui se comporte alors comme un
filtre. En fonction de la taille des pores, ces techniques sont nommées
microfiltration, ultrafiltration ou nanofiltration.
[0005]II existe des membranes de structures et textures différentes. Les
membranes
sont, en général, constituées d'un support poreux qui assure la résistance
mécanique de la membrane et qui, définissant le nombre et la morphologie des
veines de circulation pour le milieu liquide à traiter, détermine la surface
filtrante
totale de la membrane. C'est en effet sur les parois intérieures de ces veines
de
circulation qu'une couche dite couche séparatrice, couche de filtration,
couche de
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
2
séparation, couche active ou peau assure la séparation. Durant la séparation,
le
transfert du milieu liquide filtré s'effectue à travers la couche séparatrice,
puis ce
liquide se répand dans la texture poreuse du support pour se diriger vers la
surface périmétrique extérieure du support poreux. Cette partie du liquide à
traiter ayant traversée la couche de séparation et le support poreux est
appelée
perméat ou filtrat et se trouve récupérée par un système de collecte. L'autre
partie est appelée rétentat et est, le plus souvent, réinjectée dans le
liquide à
traiter en amont de la membrane, grâce à une boucle de circulation.
[0006]Le principal phénomène antagoniste au transfert du filtrat à travers la
couche
de séparation est l'apparition d'un colmatage résultant d'une polarisation de
concentration, d'un dépôt ou d'un blocage des pores. Quelle que soit la nature
de
la couche filtrante utilisée pour effectuer une opération de filtration et
quel que
soit la nature du milieu liquide à traiter, il apparaît toujours dès le début
de
l'opération de filtration, une baisse du flux de perrnéation qui est la
conséquence
dudit colmatage de la couche de séparation et qui peut parfois être
extrêmement
forte et rapide.
[0007]Le phénomène de polarisation de concentration opère lors d'une opération
de
filtration lorsque les macromolécules présentes dans le milieu liquide à
traiter se
concentrent à l'interface membrane/solution où elles exercent une contre-
pression osmotique opposée à la force de séparation ou rétrodiffusent dans le
coeur du milieu liquide à traiter selon la loi de Fick. Le phénomène de
polarisation
de concentration résulte de l'accumulation des composés retenus au voisinage
de
la membrane du fait de la perméation du solvant.
[0008]C'est lorsque la concentration en particules à la surface de la membrane
augmente jusqu'à provoquer l'apparition d'une phase condensée sous forme d'un
gel ou d'un dépôt cohésif qu'il apparait une résistance hydraulique
additionnelle à
celle de la membrane. Le blocage des pores opère lorsqu'il y a intrusion de
particules de tailles inférieures ou égales à celles des pores, ce qui
entraîne une
réduction de la surface filtrante.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
3
[0009]Le colmatage, sa réversibilité ou son irréversibilité, sont des
phénomènes
complexes qui dépendent de l'élément de filtration et en particulier des
couches
séparatrices, du liquide à traiter et des paramètres opératoires.
[0010]Le colmatage est un frein important à l'attractivité économique de la
filtration
car il conduit, lors du dimensionnement des installations de filtration, à
accroître
les surfaces installées afin de satisfaire les besoins en volumes à traiter
d'une
part et il rend nécessaire la mise en oeuvre de moyens techniques spécifiques
pour y remédier a posteriori, tels des cycles de nettoyage utilisant des
détergents
ou des rétro-filtrations périodiques d'autre part.
[0011]Pour supprimer, limiter ou retarder ladite accumulation de matière, il a
été
largement étudié et décrit dans l'art antérieur, l'effet positif de la vitesse
d'écoulement continu d'un fluide à traiter tangentiellement à la surface d'une
couche filtrante.
[0012]C'est ainsi en effet que l'intérêt actuel de la filtration tangentielle
des liquides
réside dans une circulation continue et maîtrisée du milieu liquide à traiter
(le
rétentat) à l'intérieur de veines de circulation dans des conditions de
vitesse et de
pression qui agissent sur l'amplitude et la cinétique du colmatage de la
couche
filtrante, la vitesse de déplacement du rétentat générant une contrainte de
cisaillement pariétale tp qui ralentie le colmatage, d'où une augmentation du
débit du filtrat (du pernnéat) dans les porosités de la couche filtrante et de
son
support.
[0013]Plus la vitesse est élevée, plus la valeur de la contrainte pariétale Tp
est élevée
et plus le colmatage est réduit ou retardé. Mais l'inconvénient est que cet
effet
vitesse d'une part requiert un surcroit de puissance qui joue d'une manière
générale en sa défaveur et d'autre part ne permet pas de comparer des veines
de circulation de sections droites différentes.
[0014] C'est l'accès à la valeur de la contrainte de cisaillement pariétale Tp
(wall
shear stress) proprement dite qui permet de comparer des veines de circulation
de sections droites différentes. H. Barnier d'abord Colmatage de membranes
minérales d'ultrafiltration ou de microfiltration dans les bio-industries ,
Journées
d'Etudes Membranes et Bio-industries, Paris (France), (1993) puis G. Gésan-
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
4
Guiziou, G. Daufin, E. Boyaval, O. Le Berre, Wall shear stress: effective
parameter for the caracterisation of the cross-flow transport in turbulent
regime
during skimmed rnilk nnicrofiltration , Lait, 79, 347-354, (1999) considèrent
que
la contrainte pariétale est le seul paramètre qui permet, pour un même fluide
à
traiter, de comparer leurs performances.
[0015]La contrainte de cisaillement pariétale représente les forces appliquées
par le
fluide circulant tangentiellement à la surface de la membrane sur un élément
de
surface nnennbranaire.
[0016]C'est une grandeur homogène à une pression et son unité est le pascal
(Pa)
ou N.m-2. Elle peut être expérimentalement déterminée avec la relation
suivante :
d = Ap
T - ________________
P 4 = L
où dest le diamètre hydraulique et L la longueur de la veine de circulation.
[0017]Elle est dépendante de la nature du milieu liquide (sa viscosité) par
l'intermédiaire de la perte de charge Ap, du facteur de frottement de Darcy fp
(nombre sans dimension) et du nombre de Reynolds Re en accord avec les
relations suivantes :
3,19 = fD = L'd= p
[0018]Soit :T = -fp = p = V2 où fp, dans le cas d'une veine de circulation à
section
P 8
droite circulaire et en régime d'écoulement laminaire, vaut: fc, = 64/Re, le
coefficient 64 étant caractéristique d'une veine de circulation à section
droite
circulaire.
[0019]Les auteurs Yunus A. Cengel et John M. Cimbala, dans leur ouvrage
Mécanique des Fluides, Fondements et Applications Copyright 2017 par De
Boeck Superieur (Traduction de A. Chagnes, S. Griveau, V. Lair et A.
Ringuedé),
précisent que ce coefficient varie selon la géométrie de la section droite de
la
veine de circulation du fluide à traiter. Il ressort de cet ouvrage qu'à
Reynolds
identique, le facteur de frottement devient supérieur à celui d'une veine de
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
circulation à section droite circulaire, pour une veine de circulation à
section
droite rectangulaire fortement aplatie.
[0020]Dans ces conditions, et toutes autres choses étant égales par ailleurs,
la
contrainte de cisaillement pariétale Tp dans une telle veine de circulation
est plus
5 grande que celle dans une veine de circulation à section droite
circulaire ou
carrée, permettant donc ainsi un décolmatage plus efficace et un gain sur le
flux
de perméation.
[0021]L'état de la technique a proposé diverses formes de réalisation de
membranes
de filtration avec des veines de circulation à section rectangulaire. Par
exemple,
le brevet FR 2 696 653 décrit une unité de filtration comportant une structure
poreuse rigide interposée entre une plaque de poussée et une plaque de
contre-poussée. La structure poreuse rigide possède des faces principales
planes
recouvertes par une couche séparatrice en contact avec le milieu liquide à
traiter
circulant entre ces faces principales et les plaques de poussée et de
contre-poussée. Cette solution nécessite la mise en oeuvre de plaques de
poussée et de contre-poussée.
[0022]L'objet de l'invention se propose de fournir de nouveaux éléments de
filtration
rigides avec une géométrie adaptée pour assurer un décolmatage efficace en vue
d'augmenter le flux du filtrat tout en présentant une facilité de fabrication.
Exposé de l'invention
[0023]Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un
élément de
séparation d'un milieu liquide à séparer en un perméat et un rétentat
comportant :
- un support poreux rigide monobloc inorganique possédant d'un côté, une
première surface plane extérieure et d'un côté opposé, une deuxième surface
plane extérieure raccordée à la première surface plane extérieure par au moins
une surface externe de liaison ;
- au moins deux veines de circulation pour le milieu liquide aménagées dans
le
support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire ;
- au moins un système interne de raccordement pour la distribution du milieu
liquide, aménagé dans le support poreux pour répartir à partir d'une entrée
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
6
aménagée dans le support poreux, le milieu liquide, dans une série de veines
de
circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte du
rétentat, aménagé dans le support poreux pour collecter jusqu'à une sortie
aménagée dans le support poreux, le rétentat provenant de la série de veines
de
circulation, le système interne de raccordement pour la distribution, les
veines de
circulation et le système interne de raccordement pour la collecte étant
pourvus
d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée et la
sortie du support poreux de sorte que le milieu liquide circulant dans le
support
poreux entre l'entrée et la sortie, est uniquement en contact avec ladite
couche
séparatrice, le support poreux présentant une continuité de matériau et de
texture poreuse et une résistance mécanique permettant d'éviter la rupture du
support poreux pour une différence de pression du milieu liquide d'au moins un
bar entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat;
- et un système de collecte du perméat ayant traversé la ou les couches
séparatrices.
[0024]Avantageusement, le support poreux est obtenu par la mise en oeuvre
d'une
méthode additive adaptée pour que la porosité du matériau poreux assure
l'acheminement du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[0025]Typiquement, le matériau constitutif du support poreux a une contrainte
en
flexion maximum admissible d'au moins 10 MPa.
[0026]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la section droite
rectangulaire des veines de circulation possède deux dimensions dont l'une des
dimensions est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension.
[0027]Par exemple, plusieurs veines de circulation sont aménagées dans le
support
poreux parallèlement les unes aux autres.
[0028]Selon un autre exemple, au moins une veine de circulation a une forme
flexueuse tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter.
[0029]Par exemple, au moins une veine de circulation a une forme flexueuse
périodique.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
7
[0030]Selon un mode de réalisation, chaque veine de circulation possède une
section droite constante sur toute son étendue entre le système interne de
raccordement pour la distribution et le système interne de raccordement pour
la
collecte.
[0031]Selon un exemple de réalisation, les veines de circulation sont
délimitées par
deux faces parallèles qui sont perpendiculaires ou parallèles à au moins deux
surfaces planes extérieures du support poreux.
[0032]Selon une variante de réalisation, le système interne de raccordement
pour la
distribution et le système interne de raccordement pour la collecte débouchent
sur l'extérieur du support poreux par un ou plusieurs orifices ou embouts
aménagés au niveau d'une surface plane extérieure ou au niveau d'une surface
externe de liaison.
[0033]Par exemple, le système interne de raccordement pour la distribution et
le
système interne de raccordement pour la collecte sont aménagés de manière
asymétrique de part et d'autre des veines de circulation.
[0034]Selon un autre exemple, le système interne de raccordement pour la
distribution et le système interne de raccordement pour la collecte sont
aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation.
[0035]Selon une caractéristique de réalisation, le système de collecte du
perméat
comporte des espaces aménagés à l'intérieur du support poreux pour collecter
le
perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[0036]Typiquement, le système de collecte du perméat débouche sur l'extérieur
du
support poreux par un ou plusieurs orifices ou embouts de collecte dudit
perméat.
[0037]La première surface plane extérieure, la deuxième surface plane
extérieure et
la surface externe de liaison sont rendues étanches.
[0038]Selon une caractéristique de réalisation, le système de collecte du
perméat
est aménagé en creux dans au moins une surface plane extérieure du support
poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches
séparatrices, le
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
8
reste de la surface plane extérieure non aménagé en creux étant rendue
étanche.
[0039]Par exemple, le support poreux comporte des embouts rendus étanches
extérieurement, délimitant l'entrée du système interne de raccordement pour la
distribution et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte.
[0040]Les embouts s'étendent selon des directions dont les angles par rapport
à la
direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 0 et
900.
[0041]Un autre objet de l'invention est de proposer une unité de séparation
comportant au moins un élément de séparation monté dans un appareillage
pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à
traiter
et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat dont
les
embouts délimitent l'entrée du système interne de raccordement pour la
distribution du milieu liquide à traiter et la sortie du système interne de
raccordement pour la collecte du rétentat, les embouts de collecte de perméat
état équipés de connexions fixées de manière étanche sur lesdits embouts.
Brève description des dessins
[0042][Fig. l]La Figure 1 est une représentation schématique en coupe
longitudinale
prise sensiblement selon les lignes de coupe B-B de la figure 2, d'un élément
de
séparation illustrant le principe général de l'objet de l'invention.
[0043][Fig. 2]La Figure 2 est une vue en coupe transversale de l'élément de
séparation, prise sensiblement selon les lignes de coupe A-A de la figure 1.
[0044][Fig. 3]La Figure 3 est une vue en perspective illustrant un premier
exemple
de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du
mode à embouts de raccordement.
[0045][Fig. 4] La Figure 4 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
IV-IV de la Fig. 3.
[0046][Fig. 5]La Figure 5 est une vue en coupe longitudinale prise selon les
lignes
V-V de la Fig. 4.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
9
[0047][Fig. 6]La Figure 6 est une vue en perspective illustrant un autre
exemple de
réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode
à
embouts de raccordement.
[0048][Fig. 7]La Figure 7 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes
VII-VII
de la Fig. 6.
[0049][Fig. 8]La Figure 8 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes
VIII-VIII de la Fig. 7.
[0050][Fig. 9]La Figure 9 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
IX-IX de la Fig. 8.
[0051][Fig. 10]La Figure 10 est une vue en coupe longitudinale prise selon les
lignes
X-X de la Fig. 6.
[0052][Fig. 11]La Figure 11 est une vue en perspective analogue à la Fig. 6
illustrant
un autre exemple de réalisation pour les embouts de raccordement de l'élément
de séparation conforme à l'invention.
[0053][Fig. 12]La Figure 12 est une vue en perspective illustrant un autre
exemple
de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention de conception
identique à l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 6 mais avec une entrée
et
une sortie pour le milieu liquide, réalisées de manière asymétrique.
[0054][Fig. 13]La Figure 13 est une vue en perspective analogue à la Fig. 12,
illustrant un autre exemple de réalisation avec des embouts de raccordement
filetés.
[0055][Fig. 13A]La Figure 13A est une vue en perspective avec une coupe
longitudinale prise sensiblement selon les lignes A-A de la Fig. 13.
[0056][Fig. 13B]La Figure 13B est une vue en coupe longitudinale prise
sensiblement selon les lignes B-B de la Fig. 13.
[0057][Fig. 13C]La Figure 13C est une vue en coupe transversale prise
sensiblement
selon les lignes C-C de la Fig. 13.
[0058][Fig. 13D]La Figure 13D est une vue en coupe en plan prise sensiblement
selon les lignes D-D de la Fig. 13.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
[0059][Fig. 14]La Figure 14 est une vue en perspective illustrant un autre
exemple
de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du
mode à orifices de raccordement, réalisé sous la forme d'un parallélépipède
rectangle avec les veines de circulation du milieu liquide aménagées
perpendiculairement aux surfaces planes extérieures.
[0060][Fig. 15]La Figure 15 est une vue en coupe en plan prise selon les
lignes XV-
XV de la Fig. 14.
[0061][Fig. 16]La Figure 16 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
XVI-XVI de la Fig. 14.
10 [0062][Fig. 17]La Figure 17 est une vue en coupe transversale prise
selon les lignes
de la Fig. 16.
[0063][Fig. 18]La Figure 18 est une vue en coupe longitudinale prise selon les
lignes
XVIII-XVIII de la Fig. 14.
[0064][Fig. 19]La Figure 19 est une vue en perspective illustrant un autre
exemple
de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du
mode à orifices de raccordement, réalisé sous la forme d'un parallélépipède
rectangle et comportant un système de récupération du perrnéat uniquement en
surface du support poreux.
[0065][Fig. 20]La Figure 20 est une vue en coupe en plan prise selon les
lignes XX-
XX de la Fig. 19.
[0066][Fig. 21]La Figure 21 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
XXI-XXI de la Fig. 19.
[0067][Fig. 22]La Figure 22 est une vue en coupe longitudinale prise selon les
lignes
XXII-)OGI de la Fig. 19.
[0068][Fig. 23]La Figure 23 est une vue en coupe longitudinale d'une variante
de
réalisation analogue à la Fig. 22 et dans laquelle les veines de circulation
du
milieu liquide sont aménagées selon deux rangées superposées.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
11
[0069][Fig. 24]La Figure 24 est une vue illustrant en négatif les veines de
circulation
et le système de récupération du perméat de la variante de réalisation
illustrée à
la Fig. 23.
[0070][Fig. 25]La Figure 25 est une vue en perspective illustrant un autre
exemple
de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention, relevant du
mode à orifices de raccordement réalisé sous la forme d'un parallélépipède
rectangle avec les veines de circulation du milieu liquide aménagées
parallèlement aux surfaces planes extérieures.
[0071][Fig. 26]La Figure 26 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
XXVI-XXVI de la Fig. 25.
[0072][Fig. 27]La Figure 27 est une vue en coupe longitudinale prise selon les
lignes
XXVII-XXVII de la Fig. 25.
[0073][Fig. 28]La Figure 28 est une vue en coupe transversale prise selon les
lignes
XWIII-XXVIII de la Fig. 25.
[0074][Fig. 29]La Figure 29 est une vue en coupe en plan prise selon les
lignes
XXIX-XXIX de la Fig. 25.
[0075][Fig. 30]La Figure 30 est une vue en perspective d'un exemple de
réalisation
d'un appareillage du commerce pourvu de connexions pour le raccordement d'un
élément de séparation relevant du mode à orifices de raccordement et conforme
à l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29.
[0076][Fig. 31]La Figure 31 est une vue en éclaté de l'exemple de réalisation
de
l'appareillage illustré à la Fig. 30.
Description des modes de réalisation
[0077]L'objet de l'invention concerne un élément de séparation 1, par flux
tangentiel
d'un milieu liquide M à séparer en un perméat ou filtrat P et un rétentat R.
Ce
milieu liquide à traiter peut être de toute nature. Conformément aux Fig. 1 et
2
qui illustrent de manière générale les caractéristiques de l'invention sans
représenter tous les détails pour des raisons de clarté, l'élément de
séparation 1
comporte un support poreux 2 rigide monobloc inorganique possédant d'un côté,
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
12
une première surface plane extérieure 3 et d'un côté opposé, une deuxième
surface plane extérieure 4 raccordée à la première surface plane extérieure
par
au moins une surface de liaison 5. Au moins deux veines 6 de circulation pour
le
milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 en étant
pourvues sur leurs faces internes, d'au moins une couche séparatrice.
[0078]Compte tenu que le support poreux 2 rigide possède une première surface
plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 situées en
regard
ou en vis-à-vis l'une de l'autre, l'élément de séparation 1 possède une
géométrie
optimisée. Il est à noter que dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, la
première
surface plane extérieure 3 et la deuxième surface plane extérieure 4 ne sont
pas
parallèles entre elles. Selon une variante préférée de réalisation illustrée
sur les
Fig. 3 et suivantes, la première surface plane extérieure 3 et la deuxième
surface
plane extérieure 4 sont parallèles entre elles, offrant la possibilité
d'empiler les
éléments de séparation 1 les uns sur les autres. La surface de liaison 5 entre
ces
deux surfaces planes extérieures 3, 4 peut être réalisée de toute manière
appropriée par exemple, par une surface courbe ou une surface plane
perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 en définissant une ou
plusieurs faces de liaison. Cette surface de liaison 5 peut définir par
exemple
deux faces de liaison parallèles entre elles comme illustré aux Fig. 3 à 11 ou
quatre faces de liaison parallèles entre elles deux à deux comme illustré aux
Fig.
14 et suivantes de sorte que le support poreux 2 possède une forme de
parallélépipède rectangle.
[0079]Dans de tels éléments de séparation 1, le corps constituant le support
poreux
2 présente une texture poreuse. Cette texture poreuse est caractérisée par le
diamètre moyen des pores. Il est rappelé que par diamètre moyen de pores, on
entend la valeur d50 d'une distribution volumique pour laquelle 50% du volume
total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce
d50. La distribution volumique est la courbe (fonction analytique)
représentant
les fréquences des volumes des pores en fonction de leur diamètre. Le d50
correspond à la médiane séparant en deux parties égales l'aire située sous la
courbe des fréquences obtenue par pénétration de mercure. En particulier, on
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
13
pourra utiliser la technique décrite dans la norme ISO 15901-1 :2005 pour ce
qui
concerne la technique de mesure par pénétration de mercure.
[0080]La porosité du support poreux, qui correspond au volume total des vides
interconnectés (pores) présents dans la matière considérée, est une grandeur
physique qui conditionne les capacités d'écoulement et de rétention dudit
corps
poreux. Pour que le matériau puisse être utilisé en filtration, la porosité
ouverte
interconnectée totale doit être au minimum de 10% pour un débit satisfaisant
de
filtrat à travers le support, et au maximum de 60% afin de garantir une
résistance mécanique du support poreux adaptée.
[0081]La porosité d'un support poreux peut être mesurée en déterminant le
volume
d'un liquide contenu dans ledit corps poreux en pesant ledit matériau avant et
après un séjour prolongé dans ledit liquide (eau ou autre solvant).
Connaissant
les masses volumiques respectives du matériau considéré et du liquide utilisé,
la
différence massique, convertie en volume, est directement représentative du
volume des pores et donc de la porosité ouverte totale du support poreux.
[0082]D'autres techniques permettent de mesurer précisément la porosité
ouverte
totale d'un support poreux parmi lesquelles on peut citer :
- la porosimétrie par intrusion de mercure (norme ISO 15901-1 précitée) :
injecté
sous pression, le mercure remplit les pores accessibles aux pressions mises en
oeuvre, et le volume de mercure injecté correspond alors au volume des pores ;
- la diffusion aux petits angles : cette technique, qui utilise soit un
rayonnement
de neutrons, soit des rayons X, donne accès à des quantités physiques
moyennées sur l'échantillon entier. La mesure consiste en l'analyse de la
distribution angulaire de l'intensité diffusée par l'échantillon ;
- l'analyse d'images 2D obtenues par microscopie ;
- l'analyse d'images 3D obtenues par tomographie de rayons X.
[0083]Le support poreux 2 a un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme
allant de 0,5 pm à 50 pm. La porosité du support poreux 2 est comprise entre
10
et 60%, de préférence entre 20 et 50%.
[0084]La porosité du support poreux 2 est ouverte, c'est-à-dire qu'elle forme
un
réseau de pores interconnectés dans les trois dimensions, ce qui permet au
fluide
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
14
filtré par la ou les couches séparatrices de traverser tout ou partie du
support
poreux 2 jusqu'à un système de collecte 7 du perméat P ayant traversé la ou
les
couches séparatrices. Comme cela décrit en détail dans la suite de la
description,
le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2 ou
comme illustré sur les Fig. 1 à 5, à l'extérieur du support poreux 2. Dans le
cas où
le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2, le
système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou
plusieurs orifices 8 ou embouts 9 de collecte du perméat communiquant avec un
circuit externe de récupération du perméat. Un tel circuit externe de
récupération
du perméat peut être réalisé de toute manière appropriée et comporte
notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que
décrit aux Fig. 30 et 31 lorsque le système de collecte 7 débouche sur
l'extérieur
du support poreux 2 par des orifices 8 soit des tubulures pourvues de
connexions
destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 9 lorsque le
système
de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels
embouts.
[0085]Il est d'usage de mesurer la perméabilité à l'eau du support poreux 2
pour
qualifier la résistance hydraulique du support poreux. En effet, dans un
milieu
poreux, l'écoulement stationnaire d'un fluide visqueux incompressible est régi
par
la loi de Darcy. La vitesse du fluide dans la porosité (le perméat) est
proportionnelle au gradient de la pression et inversement proportionnelle à la
viscosité dynamique du fluide, via un paramètre caractéristique appelé
perméabilité qui peut être mesurée, par exemple, selon la norme française NF X
45-101 de Décembre 1996.
[0086]Classiquement, la ou les couches séparatrices mises en oeuvre dans le
cadre
de l'invention assurent la filtration du milieu liquide à traiter. Les couches
séparatrices de filtration, par définition, se doivent d'avoir un diamètre
moyen de
pores inférieur à celui du support poreux. Les couches séparatrices délimitent
la
surface de l'élément de séparation par flux tangentiel destinée à être en
contact
avec le milieu liquide à traiter et le long de laquelle va circuler le milieu
liquide à
traiter.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
[0087] Les épaisseurs des couches séparatrices de filtration varient
typiquement
entre 1 pm et 100 pm d'épaisseur. Bien entendu, pour assurer sa fonction de
séparation et servir de couche active, les couches séparatrices présentent un
diamètre moyen de pores inférieur au diamètre moyen de pores du support
poreux. Le plus souvent, le diamètre moyen de pores des couches séparatrices
de filtration est au moins inférieur d'un facteur 3, et de préférence, d'au
moins
un facteur 5 par rapport à celui du support poreux.
[0088]Les notions de couche séparatrice de nnicrofiltration, ultrafiltration
et
nanofiltration sont bien connues de l'homme de l'art. Il est généralement
admis
10 que:
- les couches séparatrices de rnicrofiltration présentent un diamètre moyen
de
pores compris entre 0,1 pm et 10 pm ;
- les couches séparatrices d'ultrafiltration présentent un diamètre moyen
de
pores compris entre 10 nm et 0,1 pm;
15 - les couches séparatrices de nanofiltration présentent un
diamètre moyen de
pores compris entre 0,5 nm et 10 nm.
[0089]11 est possible que cette couche de micro ou d'ultrafiltration, dite
couche
active, soit déposée directement sur le support poreux, ou encore sur une
couche
intermédiaire de diamètre moyen de pores moindre, elle-même déposée
directement sur le support poreux.
[0090]La couche de séparation peut, par exemple être constituée d'une
céramique,
choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux
céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, d'alumine,
de
zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de nitrure d'aluminium,
de
nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un
autre
matériau céramique.
[0091]La couche de séparation peut aussi, par exemple, être constituée par un
ou
des polymères tels que PAN, PS, PSS, PES, PVDF, acétate de cellulose ou autres
polymères.
[0092]Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de séparation 1
comporte
au moins un système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
16
liquide à traiter, aménagé dans le support poreux 2 pour répartir à partir
d'au
moins une entrée 11 aménagée dans le support poreux 2, le milieu liquide à
traiter, dans une série de veines de circulation 6. L'élément de séparation 1
comporte également au moins un système interne de raccordement pour la
collecte 12 du milieu liquide traité, aménagé dans le support poreux 2 pour
collecter jusqu'à au moins une sortie 13 aménagée dans le support poreux 2, le
milieu liquide traité provenant de la série de veines de circulation 2. Il
doit être
compris que le système interne de raccordement pour la distribution 10, la
série
de veines de circulation 6 et le système interne de raccordement pour la
collecte
12 sont formés par des espaces vides pour la circulation du milieu liquide
c'est-à-
dire par des zones du support poreux 2 ne comportant pas de matière poreuse.
[0093]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 est aménagé
de
manière à répartir le milieu liquide dans une série de veines de circulation 6
à
partir d'une entrée 11 pour le milieu liquide M aménagée dans le support
poreux
2. Typiquement, ce système interne de raccordement pour la distribution 10
comporte à partir d'une entrée 11, un tronçon d'entrée commun 10e débouchant
dans une bifurcation ou croisement 10b réalisé par le support poreux pour
comporter autant de voies de distribution que de veines de circulation 6.
Comme
cela sera expliqué en détail dans la suite de la description, le système
interne de
raccordement pour la distribution 10 débouche par son entrée 11, sur
l'extérieur
du support poreux 10 par un ou plusieurs embouts 15 ou orifices 16 aménagés
au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au niveau d'une surface
externe
de liaison 5. L'entrée 11 pour le milieu liquide à traiter communique avec un
circuit externe de circulation pouvant être réalisé de toute manière
appropriée.
Ce circuit externe de circulation comporte notamment par exemple, soit un
appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple aux Fig. 30 et 31
lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche
sur
l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des tubulures
pourvues de
connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 15
lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche
sur
l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
17
[0094]De manière similaire, le système interne de raccordement pour la
collecte 12
est aménagé dans le support poreux 2 pour récupérer le milieu liquide des
veines
liquides et l'acheminer jusqu'à la sortie 13 aménagée dans le support poreux 2
et
assurant l'évacuation du rétentat R. Typiquement, le système interne de
raccordement pour la collecte 12 comporte à partir d'une sortie 13, un tronçon
de
sortie commun 12s débouchant dans un embranchement ou croisement 12e
réalisé par le support poreux pour comporter autant de voies de collecte que
de
veines de circulation 6. Comme cela sera expliqué en détail dans la suite de
la
description, le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche
par
la sortie 13, sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou plusieurs embouts
15
ou orifices 16 aménagés au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au
niveau d'une surface externe de liaison 5. La sortie 13 pour le rétentat
communique avec un circuit externe de circulation pouvant être réalisé de
toute
manière appropriée. Ce circuit externe de circulation comporte notamment par
exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple
aux Fig. 30 et 31 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte
12
débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des
tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche
sur
les embouts 15 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte 12
débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
[0095]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, le système interne de
raccordement
pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte
12
sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de
circulation 6. Il est à noter que le système interne de raccordement pour la
distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12
peuvent
être aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de
circulation 6, comme dans les exemples illustrés aux Fig. 3 et suivantes.
[0096]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, l'élément de séparation 1
comporte
deux veines de circulation 6 communiquant d'un côté avec une entrée 11, via le
système interne de raccordement pour la distribution 10 et du côté opposé avec
une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12. Bien
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
18
entendu comme cela sera décrit en détail dans les différentes variantes de
réalisation, l'élément de séparation 1 peut comporter entre une entrée 11 et
une
sortie 13, une série de veines de circulation 6 supérieure à deux. De même,
l'élément de séparation 1 peut comporter plusieurs entrées 11 et plusieurs
sorties
13, ainsi que plusieurs séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre
elles communique avec une entrée 11 et une sortie 13.
[0097]Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système interne
de
raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, les veines
de
circulation 6 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 du
milieu
liquide traité sont pourvus d'au moins une couche séparatrice continument
déposée entre l'entrée 11 et la sortie 13 du support poreux 2 de sorte que le
milieu liquide circulant dans le support poreux 2 entre l'entrée 11 et la
sortie 13,
est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice. En d'autres termes,
les
faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, des
veines de circulation 6 et du système interne de raccordement pour la collecte
12
sont pourvues d'au moins une couche séparatrice. Il s'ensuit que le milieu
liquide
circule dans le support poreux 2 en étant uniquement en contact avec une
couche séparatrice.
[0098]Selon une caractéristique de l'objet de l'invention, les veines de
circulation 6
pour le milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 pour
posséder chacune une section droite rectangulaire définie par deux grands
côtés
parallèles entre eux de longueur a et deux petits côtés parallèles entre eux
de
largeur b. La section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est
prise
perpendiculairement aux lignes de courant du liquide à traiter. Comme cela
ressort de la Fig. 1, il est à noter que les côtés de la section droite
rectangulaire
des veines de circulation 6 ne sont pas forcément rectilignes. Cependant,
selon
une variante préférée de réalisation, tous les côtés de la section droite
rectangulaire des veines de circulation 6 sont rectilignes. Avantageusement,
la
section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est constante selon
toute
leur longueur ou étendue à savoir sur la distance prise entre le système
interne
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
19
de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement
pour la collecte 12.
[0099]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l'une des
dimensions à
savoir la largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est au
moins
quatre fois inférieure à l'autre dimension à savoir la longueur a des grands
côtés
de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6. Par exemple,
la
largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est entre 4 et
80 fois
inférieure à la longueur a des grands côtés de la section droite rectangulaire
des
veines de circulation 6.
[0100]La description qui suit donne à titre d'illustration non limitative
différentes
variantes de réalisation de l'élément de séparation 1 conforme à l'invention
dont
le principe général est décrit en relation des Fig. 1 et 2. Toutes les
caractéristiques de l'invention décrites en relation des Fig. 1 et 2 sont
mises en
oeuvres par ces différentes variantes de réalisation même si ces
caractéristiques
ne sont pas décrites en détail pour chacune d'entre elles.
[0101]Selon l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, les veines de circulation 6
sont
aménagées dans le support poreux 2 en n'étant pas parallèle entre elles. Selon
les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 3 et suivantes, les veines de
circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes
aux autres. Il est à noter que dans les exemples illustrés aux Fig. 3 à 13 et
25 à
29, les veines de circulation 6 sont délimitées par deux faces planes
parallèles qui
sont parallèles aux deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2
alors que dans les exemples des Fig. 14 à 24, les deux faces planes parallèles
des
veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux deux surfaces planes
extérieures 3, 4 du support poreux 2.
[0102]Il est à noter que selon un exemple de réalisation non illustré, le
support
poreux 2 peut comporter au moins une veine de circulation 6 avec un volume
flexueux tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter ;
un volume flexueux étant défini par le déplacement autour d'un axe de
référence
selon une trajectoire curviligne, d'une section plane génératrice, cet axe de
référence ne traversant pas ladite section génératrice et se trouvant contenu
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
dans le volume du support poreux. Au moins une veine de circulation a une
forme flexueuse périodique.
[0103]Les Fig. 3 à 5 illustrent un exemple de réalisation d'un élément de
séparation
1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale rectangulaire
pourvu
5 d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit externe de circulation
pour le
milieu liquide. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2
comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface
plane extérieure 4 parallèles entre elles situées en vis-à-vis et raccordées
entre
elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux faces de liaison
10 parallèles entre elles et deux embouts 15 à chacune des deux extrémités
opposées du support poreux 2. Les embouts 15 s'étendent selon une direction
dont l'angle par rapport à la direction principale de circulation du fluide à
traiter
est égal à 00. Bien entendu, les embouts 15 peuvent s'étendre selon des
directions différentes comme dans des directions dont les angles par rapport à
la
15 direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre
00 et 900.
[0104] Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2
parallèlement l'une à l'autre et en vis-à-vis et présentent chacune une
section
droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la
longueur. Ces deux veines de circulation 10 sont parallèles aux surfaces
planes
20 extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté
avec le
système interne de raccordement pour la distribution 10 aménagé dans le
support poreux 2 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement
pour la collecte 12 aménagé dans le support poreux 2. Le système interne de
raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support
poreux
2 par un embout 15 dans lequel est aménagée l'entrée 11 tandis que le système
interne de raccordement pour la collecte 12 débouche sur l'extérieur du
support
poreux 2 par l'autre embout 15 dans lequel est aménagée la sortie 13. Selon
cet
exemple, le système de collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé dans le
support poreux 2 de sorte que le perméat est collecté au niveau des surfaces
planes extérieures 3, 4 et de la surface de liaison 5. Aussi, le système de
collecte
7 qui est situé à l'extérieur du support poreux 2, est réalisé par tous
systèmes
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
21
appropriés pour récupérer le perméat sortant de la surface extérieure du
support
poreux 2, comme un réceptacle.
[0105] Les Fig. 6 à 10 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément
de
séparation 1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale
rectangulaire pourvu d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit
externe
de circulation pour le milieu liquide et d'embouts 9 destinés à raccorder à un
circuit externe de collecte du perméat, le système de collecte 7 du perméat
aménagé dans le support poreux 2 . Cet élément de séparation 1 comporte un
support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une
deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées en
étant
raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux
faces de liaison 51 parallèles entre elles. Ces deux faces de liaison 51 sont
reliées
entre elles à chacune de leurs extrémités, par la surface de liaison 5
aménagée
pour former à une extrémité, un embout 15 délimitant l'entrée 11 pour le
milieu
liquide et un embout 9 de collecte du perméat et à l'autre extrémité, un
embout
15 pour la sortie 13 du rétentat R et un autre embout 9 de collecte du
perméat.
Tel que cela ressort des dessins, les deux embouts 15 pour le milieu fluide et
le
rétentat sont alignés selon l'axe longitudinal de l'élément de séparation 1
tandis
que les embouts 9 de collecte du perméat sont disposés symétriquement de part
et d'autre des embouts 15 pour le milieu fluide et le rétentat. Par ailleurs,
les
embouts 9, 15 s'étendent selon une direction dont l'angle par rapport à la
direction principale de circulation du fluide à traiter est égal à 00 mais il
est clair
que les embouts 9, 15 peuvent s'étendre selon des directions différentes comme
dans des directions dont les angles par rapport à la direction principale de
circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 900.
[0106]Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2
parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite
rectangulaire avec une largeur sensiblement trente fois inférieure à la
longueur.
Ces deux veines de circulation 6 sont parallèles aux surfaces planes
extérieures
3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
22
interne de raccordement pour la distribution 10 et de l'autre côté, avec le
système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0107]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un
tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans
l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de
l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 10). Le tronçon d'entrée commun 10e
communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le
support poreux, avec les deux veines de circulation 6. De manière similaire,
le
système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de
sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et
débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par
la
sortie 13. Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de la sortie
13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec les deux
veines de circulation 6.
[0108]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement
pour la
distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont
aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6,
de sorte que les embouts 15 sont centrés sur l'axe longitudinal passant par le
milieu du support poreux 2. Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces
internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces
internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne
de
raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche
séparatrice.
[0109]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est
aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures
3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les
embouts
15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du
perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus également
étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 8 et
9, le
système de collecte 7 comporte un réseau de huit canaux 7a aménagés dans le
support 2 parallèlement entre eux selon un même plan et entre les deux veines
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
23
de circulation 6 pour récupérer le perméat P ayant traversé la ou les couches
séparatrices et le support 2. Les canaux 7a sont séparés entre eux par des
cloisons longitudinales 2a et sont séparés des veines de circulation 6 par des
cloisons de séparation 2b. Ces canaux 7a communiquent entre eux à chaque
extrémité, par un canal de collecte 7c se prolongeant par un conduit 7d
aménagé
dans un embout 9 pour déboucher à l'extérieur du support poreux 2, à
l'extrémité de l'embout 9. Tel que cela ressort des dessins, un premier embout
9
de sortie pour le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15
définissant
l'entrée 11 pour le milieu liquide tandis qu'un deuxième embout 9 de sortie
pour
le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15 définissant la sortie 13
pour le milieu liquide.
[0110]Selon cet exemple des Fig. 6 à 10, les embouts 9, 15 de raccordement
respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et aux circuits
d'amenée du milieu liquide et de sortie du rétentat sont du type tubulaire
cannelés. Bien entendu, les embouts 9, 15 de raccordement peuvent être
aménagés pour présenter un système de raccordement d'un type différent. La
Fig. 11 illustre un exemple de réalisation d'un élément de séparation 1
identique
à l'exemple illustré aux Fig. 6 à 10 à la différence que les embouts 9, 15
sont
lisses. Selon une autre variante de réalisation non illustrée, les embouts 9,
15
peuvent être filetés.
[0111]Les Fig. 12 et 13, 13A-13D illustrent un autre exemple de réalisation
d'un
élément de séparation 1 de conception identique à l'exemple illustré aux Fig.
6 à
10, à la différence que le système interne de raccordement pour la
distribution 10
du milieu liquide à traiter et le système interne de raccordement pour la
collecte
12 du milieu liquide traité sont aménagés de manière asymétrique de part et
d'autre des veines de circulation 6. Ainsi, les éléments communs entre
l'élément
de séparation 1 décrit aux Fig. 6 à 10 et cet autre exemple de réalisation ne
seront pas repris. L'embout 15 définissant l'entrée 11 pour le milieu liquide
est
décalé d'un côté par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du
support
poreux 2 tandis que l'embout 15 définissant la sortie 13 pour le perméat P est
décalé de l'autre côté par rapport l'axe longitudinal passant par le milieu du
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
24
support poreux 2. Ainsi, l'élément de séparation 1 comporte à chacune de ses
extrémités, un embout 9 de sortie pour le perméat P s'étendant de manière
symétrique par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du support
poreux 2A, avec un embout 15 définissant l'entrée 11 ou la sortie 13.
[0112] Tel que ressort des figures, cet élément de séparation 1 de forme
générale
rectangulaire aplatie comporte ainsi à une première extrémité, un embout 15
définissant l'entrée 11 et aligné avec un embout 9 de sortie pour le perméat
situé
à la deuxième extrémité tandis que cette deuxième extrémité est pourvue d'un
embout 15 définissant la sortie 13 et aligné avec un embout 9 de sortie pour
le
perméat.
[0113]Six veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2
parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite
rectangulaire avec une largeur des petits côtés sensiblement 50 fois
inférieure à
la longueur des grands côtés. Ces six veines de circulation 6 sont parallèles
aux
surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées
d'un
côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 et de
l'autre
côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0114]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un
tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans
l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de
l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 13B). Le tronçon d'entrée commun 10e
communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le
support poreux 2, avec les six veines de circulation 6. De manière similaire,
le
système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de
sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et
débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par
la
sortie 13 (Fig. 13A). Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de
la sortie 13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec
les six veines de circulation 6.
[0115]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement
pour la
distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation
6.
Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de
raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de
circulation
6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12
sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0116]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est
aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures
3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les
embouts
15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du
10 perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus
également
étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 13C et
13D, le système de collecte 7 comporte un réseau de sept canaux 7a aménagés
parallèlement entre eux et aux surfaces planes extérieures 3, 4 en se
présentant
chacun sous la forme d'une nappe. Les canaux 7a sont intercalés entre les
veines
15 de circulation 6 et les surfaces planes extérieures 3, 4 en étant
séparés des
veines de circulation 6 par des cloisons 2b de manière à récupérer le perméat
P
ayant traversé la ou les couches séparatrices et les cloisons 2b du support 2.
Ces
canaux 7a communiquent entre eux par une chambre de collecte 7c se
prolongeant par un conduit 7d aménagé dans chaque embout 9 pour déboucher
20 à l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout 9,
comme illustré à la
Fig. 13D par exemple. Il est à noter que la Fig. 13D montre la forme des
cloisons
2b aménagée dans le support poreux 2 pour délimiter les canaux 7a mais
également la bifurcation 10b et l'embranchement 12e.
[0117]Il est à noter que la Fig. 12 illustre un exemple de réalisation d'un
élément de
25 séparation 1 pour lequel les embouts 9, 15 sont lisses alors que
dans l'exemple
de réalisation illustré à la Fig. 13, les embouts 9, 15 sont filetés.
[0118]Les Fig. 14 à 18 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément
de
séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la
forme
d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un appareillage
20
illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour assurer d'une part
l'entrée
du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la
collecte
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
26
du perméat. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2
comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface
plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant
raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux
grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs
extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0119]Dans l'exemple illustré, l'élément de séparation 1 comporte cinq entrées
11
pour le milieu liquide M et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur
l'extérieur du support poreux 10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la
surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la Fig. 17, au
niveau
de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des
éléments de séparation 1 et une communication pour le milieu fluide entre les
éléments de séparation. L'élément de séparation 1 comporte aussi deux rangées
superposées de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre
elles
communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la
distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour
la
collecte 12.
[0120] Dans chaque rangée superposée, trois séries comportent trois veines de
circulation 6 tandis que deux séries comportent deux veines de circulation 6.
Ces
veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement
les unes aux autres en étant séparés par des cloisons de séparation 2b. Ces
veines de circulation 6 présentent chacune une section droite rectangulaire
avec
une largeur sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de
circulation 6 sont perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces
veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de
raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série de veines de
circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire
communiquant via une bifurcation 10b aménagé dans le support poreux 2, avec
toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans
l'exemple
illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
Ces
veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté, avec le système
interne
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
27
de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque série de veines de
circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire
communiquant via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2,
avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans
l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4, par les
orifices
16.
[0121]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de
raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement
pour
la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de
part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés
selon
deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes
faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons
d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent
parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes
extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de
circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés
parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les
tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de
l'autre grande face de liaison 5g.
[0122]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre
de
séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de
circulation
6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué ci-
avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la
distribution
10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du
système
interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une
couche séparatrice.
[0123]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du perrnéat P est aménagé
dans
le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans
l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support
poreux 2
pour collecter le perrnéat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le
système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 16 et 18, d'une
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
28
part, quatre série de trois canaux 7e superposés aménagés dans le support
poreux 2 entre les deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux séries
voisines de veines de circulation 6 et d'autre part, une gouttière 7f aménagée
dans chaque surface plane extérieure 3, 4, dans l'alignement de chaque série
de
canaux. Les trois canaux 7e et les deux gouttières 7f de chacune de ces séries
communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant
par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur
les
deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les cavités tubulaires 7g sont
aménagées
parallèlement entre elles mais également parallèlement aux tronçons d'entrée
communs 10e et aux tronçons de sortie communs 12s. Avantageusement, une
partie des cavités tubulaires 7g et les tronçons d'entrée communs 10e sont
aménagés dans un même plan tandis qu'une autre partie des cavités tubulaires
7g et les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0124]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non
aménagé
en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. En d'autres termes, la
totalité
des surfaces planes extérieures 3, 4 est rendue étanche à l'exception des
gouttières 7f. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le
raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de
récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera
décrit
plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0125]Les Fig. 19 à 24 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément
de
séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la
forme d'un parallélépipède rectangle. Cet exemple de réalisation est de
conception identique à l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18 à la différence que
le
système de récupération 7 du perméat est réalisé uniquement en surface du
support poreux 2. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2
comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface
plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant
raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux
grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs
extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
29
[0126]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu
liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support
poreux
par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire
également comme illustré à la Fig. 21, au niveau de la deuxième surface
extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation
1. Dans l'exemple illustré aux Fig. 19 à 22, l'élément de séparation 1
comporte
une rangée de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre
elles
communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la
distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour
la
10 collecte 12. Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6
par série, le
nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines
de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. A titre
d'exemple,
les Fig. 23 et 24 illustrent une variante de réalisation identique à la
variante de
réalisation illustrée aux Fig. 19 à 22 à la différence que les veines de
circulation 6
sont réparties selon deux rangées superposées.
[0127]Chaque rangée comporte cinq séries de veines de circulation 6 dont les
trois
séries centrales comportent chacune six veines de circulation 6 tandis que les
deux séries d'extrémité situées à proximité des petites faces de liaison 5p
comportent chacune quatre veines de circulation 6. Ces veines de circulation 6
sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres et
présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur
sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6
sont
perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de
circulation 6
sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la
distribution 10 aménagé dans le support poreux 2 et comportant pour chaque
série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un
conduit tubulaire communiquant, via une bifurcation 10b aménagé dans le
support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au
moins
l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4
par
les orifices 16. Ces veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté,
avec le
système interne de raccordement pour la collecte 12 aménagé dans le support
poreux 2 et comportant également pour chaque série de veines de circulation,
un
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via
un embranchement 12e aménagé dans le support poreux, avec toutes les veines
d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré sur
les
deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16. Pour les veines de
circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la
distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont
aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6,
avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à
l'axe
longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le
milieu du
10 support poreux 2. Comme indiqué ci-avant, les faces internes du
système interne
de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de
circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la
collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0128]Selon les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 19 à 24, le système
de
15 collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé à l'intérieur du support
poreux 2 mais
uniquement en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux
surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perméat
ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7
comporte
ainsi comme illustré aux Fig. 19 à 24, quatre série de deux gouttières 7f
20 superposées aménagées dans les surfaces planes extérieures 3, 4,
comme déjà
décrit dans l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18. Les deux gouttières 7f de
chacune
de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g
aménagées dans le support poreux en débouchant par des orifices 8 aménagés
sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes
25 extérieures 3, 4. Il est à noter que le reste des surfaces planes
extérieures 3, 4
non aménagé en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. De même, la
surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16
respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit
de
circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la
30 description en relation des Fig. 30 et 31.
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
31
[0129]Les Fig. 25 à 29 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément
de
séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la
forme d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un
appareillage 20 illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour
assurer
d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi
que
d'autre part la collecte du perméat. Cet exemple de réalisation se distingue
de
l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 14 à 18 dans la mesure où les
veines de
circulation 6 sont aménagées parallèlement aux surfaces planes extérieures 3,
4
contrairement à l'exemple des Fig. 14 à 18 pour lequel les veines de
circulation 6
sont aménagées perpendiculairement aux surfaces planes extérieures 3, 4.
[0130]Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une
première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4
parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre
elles
par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de
liaison
5g parallèles entre elles et reliées entre elles à leurs extrémités par deux
petites
faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0131]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu
liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support
poreux
10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3,
voire
également comme illustré à la figure 26, au niveau de la deuxième surface
extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation
1. L'élément de séparation 1 comporte aussi des veines de circulation 6
aménagées dans le support poreux pour communiquer avec les entrées 11 via le
système interne de raccordement pour la distribution 10 et les sorties 13 via
le
système interne de raccordement pour la collecte 12. Les veines de circulation
6
sont aménagées sur quatre étages superposées en formant deux séries de quatre
veines de circulation superposées et trois séries de quatre paires de veines
de
circulation superposées. Tel que cela apparait plus précisément à la figure
29,
dans chaque étage, les veines de circulation 6 sont séparées par des cloisons
de
séparation 2c réalisées par le support poreux 2 en s'étendant parallèlement
entre
elles et à la direction principale de circulation du milieu liquide entre les
entrées
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
32
11 et les sorties 13 du milieu liquide. Il est à noter que ces cloisons de
séparation
2c ne sont pas continues d'une extrémité à l'autre du support poreux,
autorisant
ainsi une communication entre les veines de circulation 6 de chaque étage, au
niveau des entrées 11 et des sorties 13 du milieu liquide.
[0132]Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2
parallèlement les unes aux autres et parallèlement aux surfaces planes
extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 présentent chacune une section
droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la
longueur. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le
système
interne de raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série
de
veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit
tubulaire communiquant via une bifurcation 10b, avec toutes les veines d'une
série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux
surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16 et de l'autre côté, avec
le
système interne de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque
série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un
conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e avec toutes les
veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple
illustré
sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
[0133]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de
raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement
pour
la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de
part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés
selon
deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes
faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons
d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent
parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes
extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de
circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés
parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
33
tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de
l'autre grande face de liaison 5g.
[0134]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre
de
séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de
circulation
6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué
ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la
distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces
internes
du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au
moins une couche séparatrice.
1.0
[0135]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du pernnéat P est aménagé
dans
le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans
l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support
poreux 2
pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le
système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 25, 27 et 28,
trois
nappes de collecte 7j superposées aménagées dans le support poreux 2 entre les
deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux étages voisins de veines
de
circulation 6 ainsi qu'une zone en creux 7k aménagée dans chaque surface plane
extérieure 3, 4. Les nappes de collecte 7j sont interposées entre deux veines
de
circulation 6 adjacentes, en étant séparées des veines de circulation 6 par
des
cloisons de séparation 2b.
[0136]Dans l'exemple illustré, il est à noter que dans chaque nappe de
collecte 7j,
des nervures de rigidification 7n sont aménagées dans le support poreux
parallèlement entre elles pour délimiter des canaux parallèles se rejoignant à
chacune de leurs extrémités pour aboutir de chaque côté, à une série de quatre
cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins
l'une
et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les
cavités tubulaires 7g sont aménagées parallèlement entre elles mais également
parallèlement aux tronçons d'entrée communs 10e et aux tronçons de sortie
communs 12s. Avantageusement, une première série de cavités tubulaires 7g et
les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés dans un même plan tandis
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
34
qu'une deuxième série des cavités tubulaires 7g et les tronçons de sortie
communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0137]De manière analogue, des nervures de rigidification 7n réalisées par le
support poreux sont aménagées en saillie dans les surfaces planes extérieures
3,
4 parallèlement entre elles de manière que chaque zone en creux 7k présente
des canaux parallèles se rejoignant à chacune de leurs extrémités pour aboutir
de chaque côté, à une série de quatre cavités tubulaires 7g. Les trois nappes
de
canaux 7j et les deux zones en creux 7k de chacune de ces séries communiquent
à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices
8
aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces
planes extérieures 3, 4.
[0138]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non
aménagé
en creux est rendue étanche. Ainsi, les nervures de rigidification 7n
réalisées par
le support poreux en saillie dans les surfaces planes extérieures 3, 4 sont
rendues étanches. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le
raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de
récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera
décrit
plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0139]Les Fig. 30 et 31 illustrent un exemple de réalisation d'un appareillage
du
commerce 20 pourvu de connexions pour le raccordement d'au moins un élément
de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement 8, 16 et conforme
à
l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29. Cet appareillage 20 pourvu
d'un ou
de plusieurs éléments de séparation 1 forment ainsi une unité de séparation
pour
un milieu fluide de tous types. Selon cet exemple, l'appareillage 20 comporte
une
plaque de connexion 21 sur lequel est destiné à être fixé par des tiges
filetées 22
et écrous 23, au moins un élément de séparation 1 monté de manière étanche
par des joints 24, entre cette plaque de connexion 21 et une contre-plaque de
serrage 26. La plaque de connexion 21 comporte des orifices 21M positionnés
pour communiquer d'une part avec les orifices 16 des entrées 11 de l'élément
de
séparation 1 et d'autre part, avec un circuit d'amenée du milieu liquide 27
dont
une partie seulement est représentée sur les dessins. La plaque de connexion
21
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
comporte également des orifices 21R positionnés pour communiquer d'une part
avec les orifices 16 des sorties 13 de l'élément de séparation 1 et d'autre
part,
avec un circuit de récupération du rétentat 28 dont une partie seulement est
représentée sur les dessins. La plaque de connexion 21 comporte aussi des
orifices 21P positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 8 du
système de collecte du perméat et d'autre part, avec un circuit externe de
récupération du perméat 29.
[0140]Dans le cadre de l'invention, la fabrication du support poreux 2, voire
de
l'élément de séparation dans son entier, peut être réalisée grâce à une
technique
10 additive, le procédé consistant à obtenir des pièces monobloc par
ajout ou
agglomération de matière, l'objet prenant forme au fur et à mesure de
l'empilement de couches successives. Bien entendu, cette méthode additive est
configurée ou adaptée pour que la porosité du matériau poreux du support
poreux assure l'acheminement du pernnéat ayant traversé la ou les couches
15 séparatrices. Le procédé a l'avantage, par rapport à d'autres
techniques comme
l'assemblage par collage de différentes parties fabriquées séparément, de
réaliser
le support en une seule étape de production et de permettre l'accès à une
grande gamme de formes et d'aménagement des veines de circulation du milieu
liquide à traiter et de collecte du perméat. Parmi les techniques additives,
les
20 techniques SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition
Modeling) à
partir d'un filament ou de granulés, PEM (Paste Extrusion Modeling) et BJ
(Binder
Jetting) sont particulièrement bien adaptées.
[0141]Dans le cas de l'utilisation d'une matière solide telle qu'une poudre,
l'épaisseur du lit de poudre et donc de chaque strate successivement
consolidée
25 est relativement faible pour permettre sa liaison à la strate
inférieure, par
application d'un apport d'énergie (SLS) ou la projection d'un liquide liant
(BJ). En
particulier, une épaisseur de 20 pm à 200 pm de poudre sera déposée, cette
épaisseur étant fonction de la technique additive sélectionnée. C'est la
répétition
de la séquence binaire dépôt d'un lit de poudre suivi d'une consolidation qui
30 permet, strate après strate, de construire la forme
tridimensionnelle souhaitée.
Le motif de consolidation peut varier d'une strate à l'autre. La croissance de
la
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
36
forme tridimensionnelle souhaitée est réalisée selon une direction de
croissance
choisie. Dans le cas de l'utilisation d'une composition céramique sous la
forme
d'une pâte céramique (PEM) ou d'un filament ou de granulés thernnofusibles
(FDM), l'épaisseur d'une strate est définie par un ensemble de cordons, qu'ils
soient continus ou discontinus, juxtaposés ou non juxtaposés, qui sont
extrudés à
une même altitude prise suivant la direction de croissance choisie.
[0142]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le matériau
constitutif
du support poreux a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins
MPa, cette caractéristique résultant de la continuité tridimensionnelle et de
10 l'homogénéité tridimensionnelle que permettent les techniques
additives d'une
part et du post traitement thermique de frittage nécessaire d'autre part.
[0143]Cette caractéristique de flexion maximale associée à la géométrie du
support
poreux (dimensionnement, épaisseur des parois externes ou internes....) ainsi
que la continuité du matériau et de la texture poreuse permettent de définir
un
support poreux capable d'offrir une résistance mécanique suffisante pour
éviter la
rupture de ce support poreux 2 sous l'effet d'une contrainte générée par la
différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la
surface
de sortie du perméat, ladite surface de sortie du perméat correspondant soit à
la
surface interne délimitant le système de collecte 7 du perméat quand celui-ci
est
aménagé dans le support poreux 2, soit à la surface extérieure de l'élément de
séparation 1 quand le système de collecte 7 n'est pas aménagé dans le support
poreux 2.
[0144]La différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice
et la
surface de sortie du perméat correspond communément à ce que l'homme du
métier appelle la pression transmembranaire (PTM). Cette différence de
pression
est définie dans le cadre de l'invention par la moyenne des pressions
alimentation
PA (c'est la pression absolue mesurée à l'entrée du milieu liquide à traiter)
et
rétentat PR (c'est la pression absolue mesurée à la sortie du milieu liquide
traité)
à laquelle on soustrait soit la pression absolue Pp mesurée dans le système de
collecte 7 du perméat quand celui-ci est aménagé dans le support poreux 2,
soit
CA 03196863 2023- 4- 27
WO 2022/106786
PCT/FR2021/052038
37
la pression atmosphérique Pa lorsque le système de collecte 7 est aménagé en
dehors du support poreux 2. La pression transmembranaire (PTM) est telle que :
.
PIM _____________________ P
[0145]Sur la base de cette définition, des caractéristiques du matériau et du
dimensionnement du support poreux, ces deux derniers points étant développés
ci-dessus, le support poreux 2 est défini de manière à ce qu'aucune
dégradation
par rupture du matériau poreux n'apparaisse pour une différence de pression du
milieu liquide supérieure ou égale à 1 bar.
[0146]11y a rupture dès que le support poreux rigide monobloc inorganique 2
1.13 présente au moins une fissure ou une fracture avec ou sans déplacement
localisé
du matériau poreux à l'endroit desdites fissure(s) ou fracture(s) et quand
ladite
rupture, interrompant la continuité poreuse, ouvre au liquide un passage
direct
entre d'une part l'ensemble formé par le système interne de raccordement pour
la distribution 10 du milieu liquide à traiter, par les veines de circulation
6 et par
le système interne de raccordement 12 pour la collecte du rétentat et d'autre
part le système de collecte 7 du perméat sans que ledit liquide ait à passer à
travers la couche de filtration.
[0147]Une telle rupture est immédiatement constatable par une chute de la
pression
transnnennbranaire définie comme la différence de pression du milieu liquide
entre
la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat d'une part ainsi que
par
une augmentation du débit présent dans le système de collecte du perméat
d'autre part. Le débit de liquide traité se trouvant anormalement augmenté par
celui du liquide non traité, ce mélange de perméat et de rétentat fait que la
rupture rend impropre l'utilisation de l'élément de séparation. Celui-ci est
alors
considéré comme détruit et il doit être remplacé.
CA 03196863 2023- 4- 27
