BR112014032391B1

BR112014032391B1 - Elementos de filtração enrolados em espiral e rede extrudada

Info

Publication number: BR112014032391B1
Application number: BR112014032391-7A
Authority: BR
Inventors: Alexander James Kidwell
Original assignee: SWM Luxembourg S.à.R.L.
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2021-08-10
Also published as: BR112014032391A2; WO2014004142A1; JP6242887B2; CN104411385A; EP2864026A1; US20130341264A1; PL2864026T3; EP2864026A4; JP2015526282A; US20190111396A1; ES2674071T3; US11084198B2; CN104411385B; KR20150036192A; IN2014DN11117A; KR102085394B1; US10035106B2; EP2864026B8; EP2864026B1

Abstract

filtração de membrana com o uso de espaçador de alimentação de baixa energia. trata-se de um elemento de filtração de membrana. o elemento pode incluir pelo menos um espaçador de alimentação que inclui um primeiro conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma primeira direção e que inclui uma pluralidade de primeiros filamentos que têm uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos que têm uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura. um segundo conjunto de filamentos paralelos pode se estender em uma segunda direção que é transversal à primeira direção. o segundo conjunto de filamentos paralelos pode incluir uma pluralidade de terceiros filamentos que têm uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos que têm uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura. em uma modalidade, o primeiro e o segundo conjuntos de filamentos incluem filamentos finos e espessos alternados, os quais reduzem a queda de pressão em sistemas de filtração de membrana.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido reivindica prioridade ao benefício do pedido provisório no. U.S. 61/690.419, depositado no dia 26 de junho de 2012, cuja descrição está incorporada ao presente documento em sua totalidade, a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[002] A presente invenção refere-se a uma rede extrudada para uso em filtração de membrana, tal como sistemas de osmose inversa.

ANTECEDENTES

[003] A filtração de membrana é um processo usado para separar um líquido de alimentação, ou entrada, em um fluxo de produto e um fluxo de concentrado. Tipicamente, o fluxo de alimentação é a água que precisa ser filtrada ou dessalinizada, de modo que possa ser usada para beber, aplicações agrícolas e industriais. Em filtração de membrana, uma membrana atua como uma barreira para permitir que determinados compostos passem através da mesma, enquanto que rejeita outros. Um tipo de filtração de membrana é a filtração de osmose inversa (RO), a qual é um processo acionado por pressão. Durante a osmose, a água irá se difundir a partir de uma área de alta concentração de soluto até uma área de baixa concentração devido à pressão osmótica, até que um equilíbrio osmótico seja alcançado. A osmose inversa é um processo em que a pressão é aplicada a um volume de alta concentração de soluto, a fim de superar a pressão osmótica e forçar a água na alta concentração de soluto a se difundir através da membrana para um baixo volume de soluto, deixando para trás, assim, o soluto. As membranas usadas em filtração RO são muito seletivas e permitem que quase nenhum soluto atravesse as mesmas.

[004] Um tipo de sistema de filtração RO é conhecido como um sistema de elemento enrolado em espiral. Nesse sistema, um ou mais envelopes de membrana são enrolados em torno de um tubo de coleta alongado. Cada envelope de membrana compreende duas superfícies externas de membrana e uma folha de permeado entre as mesmas que se comunica com orifícios na parede lateral do tubo de coleta. Um espaçador de alimentação é disposto em um lado de cada envelope de membrana, de tal modo que, quando o envelope de membrana é enrolado em torno do tubo de coleta, uma configuração em espiral seja formada com camadas alternadas de envelope de membrana e espaçador de alimentação. O tubo de coleta, envelope(s) de membrana e espaçador(es) de alimentação combinam para formar um elemento enrolado em espiral. Múltiplos elementos são tipicamente combinados em série e paralelos a volumes maiores do processo de líquido livre.

[005] Em uso, o elemento enrolado em espiral é colocado em um vaso de pressão e a água contendo uma alta concentração de soluto (conhecida como água de alimentação) é bombeada, sob pressão, em uma extremidade do vaso de pressão. A água de alimentação entra na membrana enrolada em espiral através dos canais entre os envelopes de membrana criados pelos espaçadores de alimentação e se move paralela ao eixo geométrico do tubo de coleta. Uma parte da água de alimentação se difunde através da membrana e na folha de permeado devido à alta pressão da água de alimentação que excede a pressão osmótica. A folha de permeado guia a água em uma direção em espiral até que a mesma alcance o tubo de coleta e subsequentemente se mova axialmente à extremidade do elemento enrolado em espiral. A água de alimentação que não se difunde através da membrana continua a se mover na direção axial e é tipicamente transferida para outro elemento enrolado em espiral conectado em série com o primeiro elemento enrolado em espiral.

SUMÁRIO

[006] Em pelo menos uma modalidade, é fornecido um elemento de filtração enrolado em espiral que compreende um tubo de coleta central que tem pelo menos um orifício definido no mesmo, pelo menos um envelope de membrana fixado ao tubo de coleta central e que tem duas folhas de membrana separadas por um espaçador, sendo que o pelo menos um envelope de membrana é configurado para ser enrolado em torno do tubo de coleta central para formar uma espiral, e pelo menos um espaçador de alimentação configurado para ser disposto adjacente a pelo menos uma folha de membrana, quando enrolado em torno do tubo de coleta central, e para criar um canal para receber o líquido a ser filtrado. O espaçador de alimentação pode compreender uma rede que inclui um primeiro conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma primeira direção e que inclui uma pluralidade de primeiros filamentos que têm uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos que têm uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura, e um segundo conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma segunda direção que é transversal à primeira direção. O primeiro conjunto de filamentos e o segundo conjunto de filamentos podem ficar sempre localizados no mesmo lado um do outro.

[007] Em pelo menos uma modalidade, é fornecida uma rede extrudada que compreende um primeiro conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma primeira direção e que inclui uma pluralidade de primeiros filamentos que têm uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos que têm uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura, e um segundo conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma segunda direção que é transversal à primeira direção e que inclui uma pluralidade de terceiros filamentos que têm uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos que têm uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura. O primeiro conjunto de filamentos e o segundo conjunto de filamentos podem ficar sempre localizados no mesmo lado um do outro e o primeiro conjunto de filamentos paralelos pode compreender primeiros e segundos filamentos alternados e o segundo conjunto de filamentos paralelos pode compreender terceiros e quartos filamentos alternados.

[008] Em pelo menos uma modalidade, é fornecido um elemento de filtração enrolado em espiral que compreende um tubo de coleta central que tem pelo menos um orifício definido no mesmo, pelo menos um envelope de membrana fixado ao tubo de coleta central e que tem duas folhas de membrana separadas por um espaçador, o pelo menos um envelope de membrana configurado para ser enrolado em torno do tubo de coleta central para formar uma espiral, e pelo menos um espaçador de alimentação disposto adjacente a pelo menos uma folha de membrana, quando enrolado em torno do tubo de coleta central, e para criar um canal para receber o líquido a ser filtrado. O espaçador de alimentação pode compreender uma rede que inclui um primeiro conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma primeira direção e que inclui uma pluralidade de primeiros filamentos que têm uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos que têm uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura, e um segundo conjunto de filamentos paralelos que se estendem em uma segunda direção que é transversal à primeira direção e que inclui uma pluralidade de terceiros filamentos que têm uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos que têm uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura. O primeiro conjunto de filamentos e o segundo conjunto de filamentos podem ficar sempre localizados no mesmo lado um do outro. BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma vista em recorte de um elemento enrolado em espiral de osmose inversa, de acordo com pelo menos uma modalidade; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma rede, de acordo com pelo menos uma modalidade; A Figura 3 é uma vista de topo de uma rede, de acordo com pelo menos uma modalidade; A Figura 4 é uma seção transversal de uma rede entre folhas de membrana adjacentes, de acordo com pelo menos uma modalidade; A Figura 5 é uma seção transversal de uma rede da técnica anterior entre folhas de membrana adjacentes; e A Figura 6 é uma fotografia de uma seção transversal de uma rede entre folhas de membrana adjacentes, de acordo com pelo menos uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[009] Conforme exigido, as modalidades detalhadas da presente invenção são reveladas no presente documento; contudo, deve-se compreender que as modalidades reveladas são somente exemplificativas da invenção que pode ser incorporada de formas diversas e alternativas. As figuras não são necessariamente em escala; alguns recursos podem ser exagerados ou minimizados para mostrar detalhes de componentes particulares. Portanto, os detalhes funcionais e estruturais específicos revelados no presente documento não devem ser interpretados como limitação, mas somente como uma base representativa para instruir um elemento versado na técnica a empregar a presente invenção de modo variado.

[010] Exceto nos exemplos, ou onde indicado expressamente em contrário, todas as quantidades numéricas nessa descrição que indicam quantidades de material ou condições de reação e/ou uso devem ser compreendidas como modificadas pelo termo "cerca de" na descrição do escopo mais amplo da invenção. A prática dentro dos limites numéricos indicados é geralmente preferida. Além disso, exceto onde expressamente indicado em contrário: por cento, "partes de" e valores de razão são em peso; o termo "polímero"inclui "oligômero", "copolímero", "terpolímero", e similares; a descrição de um grupo ou classe de materiais, conforme adequado ou preferido para um determinado propósito em conexão com a invenção, implica que as misturas de quaisquer dois ou mais dos membros do grupo ou classe são igualmente adequadas ou preferidas; a descrição de constituintes em termos químicos se refere aos constituintes no momento da adição a qualquer combinação especificada na descrição, e não exclui necessariamente as interações químicas entre os constituintes de uma mistura, uma vez misturados; e a primeira definição de um acrônimo ou outra abreviação se aplica a todos os usos subsequentes no presente documento da mesma abreviação e se aplica mutatis mutandisàs variações gramáticas normais da abreviação definida inicialmente.

[011] Com referência à Figura 1, é mostrado um elemento enrolado em espiral de sistema de osmose inversa (RO) 1. Embora um sistema RO seja ilustrado, a mesma configuração geral é aplicável a sistemas de filtração de membrana em geral. O elemento enrolado em espiral (o elemento) 1 é tipicamente configurado para ser colocado em um vaso de pressão 2 (não mostrado). O elemento 1 compreende pelo menos um envelope de membrana 4, o qual inclui duas folhas de membrana 6 que encapsulam um espaçador, geralmente, uma folha de permeado 8. A folha de permeado 8 é fixada, ao longo de um lado, a um tubo de coleta 10 que tem orifícios 12 espaçados em uma direção axial. Um espaçador de alimentação 14 é fornecido entre cada envelope de membrana 4 de tal modo que pelo menos uma folha de membrana 6 em cada envelope de membrana 4 fique em contato com um espaçador de alimentação 14. O elemento enrolado em espiral 1 é formado quando o(s) envelope(s) de membrana 4 e o(s) espaçador(es) de alimentação 14 são enrolados em uma espiral com o tubo de coleta 10 no centro axial. Os espaçadores de alimentação 14 criam canais 16 entre as folhas de membrana adjacentes 6, permitindo que o líquido de alimentação passe ao longo da superfície das folhas de membrana 6.

[012] Quando o elemento 1 é colocado em um vaso de pressão, o líquido de alimentação é fornecido sob pressão em uma extremidade de entrada de líquido de alimentação 18 e o líquido entra nos canais 16 formados pelo espaçador de alimentação 14. O líquido de alimentação se move em uma direção axial paralela ao tubo de coleta 10. À medida que o mesmo se move através da superfície das folhas de membrana 6, parte do líquido se difunde sob pressão através das folhas de membrana 6 e na folha de permeado 8. Esse líquido, o qual contém pouco ou nenhum soluto em comparação com o líquido de alimentação, então, se move em uma trajetória em espiral através da folha de permeado 8 e através dos orifícios 12 no tubo de coleta 10. O líquido que se move através do tubo de coleta 10 é geralmente mencionado como o permeado ou líquido de produto. O líquido de alimentação que não se difunde através das folhas de membrana 6 continua a se mover na direção axial até que alcance uma extremidade de saída 20 do elemento 1. Na extremidade de saída 20 do elemento 1, o líquido de produto é removido e o líquido de alimentação restante é geralmente transferido para outro elemento enrolado em espiral 1 para repetir o processo para aumentar o rendimento de líquido de produto.

[013] Existem vários desafios com a filtração de membrana em geral, e particularmente para a filtração RO. Um desafio é a queda de pressão ao longo do comprimento longitudinal do elemento enrolado em espiral e de um elemento de filtração até o próximo, quando conectados em série. O espaçador de alimentação é uma fonte principal da queda de pressão, devido ao fato de que o mesmo resiste ao fluxo do líquido de alimentação através do elemento enrolado em espiral. Como consequência disso, a pressão de alimentação precisa ser aumentada no sistema de filtração RO, o qual aumenta os custos de operação e manutenção. Um segundo desafio é a incrustação, particularmente, incrustação biológica. A incrustação ocorre quando depósitos de acumulam ou crescem nas membranas, o qual pode exigir o aumento da pressão de alimentação, e pode danificar ou reduzir a vida útil das membranas. A incrustação biológica ocorre quando os depósitos são de natureza biológica, tais como bactérias, fungos, protozoários e outros. Esses microorganismos podem ser depositados e/ou podem crescer na membrana, reduzindo a eficiência e exigindo limpeza. Um terceiro desafio é a polarização de concentração, na qual há um aumento da concentração de sal em ou próximo à superfície da membrana. Isso aumenta a pressão osmótica na superfície da membrana e pode conduzir à transmissão de líquido reduzida e transmissão de soluto aumentada. O espaçador de alimentação desempenha um papel na abordagem e/ou atenuação dessas preocupações.

[014] Com referência às Figuras 2 a 4, a presente revelação fornece um espaçador de alimentação 14 que fornece taxa de rendimento de filtração RO relativamente alta, enquanto que trata de problemas, tais como queda de pressão, incrustação biológica e polarização de concentração. Em pelo menos uma modalidade, o espaçador de alimentação 14 da presente revelação é formado como uma rede extrudada 30 que compreende um primeiro conjunto de filamentos 32 e um segundo conjunto de filamentos 34. Em pelo menos uma modalidade, os filamentos do primeiro conjunto de filamentos 32 são dispostos paralelos uns aos outros e se estendem em uma primeira direção e os filamentos do segundo conjunto de filamentos 34 são dispostos paralelos uns aos outros e se estendem em uma segunda direção geralmente transversal à primeira direção. Em pelo menos uma modalidade, a primeira direção e a segunda direção são substancialmente perpendiculares, de tal modo que os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 se cruzem em ângulos retos (90°).

[015] Contudo, deve-se compreender que os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 podem cruzar em ângulos diferentes de 90°. Em uma modalidade, os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 se cruzam em ângulos a partir de 60 a 120 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento. Em outra modalidade, os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 se cruzam em ângulos a partir de 65 a 110 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento. Em outra modalidade, os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 se cruzam em ângulos a partir de 70 a 100 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento. Em outra modalidade, os primeiros filamentos 32 e os segundos filamentos 34 se cruzam em ângulos a partir de 75 a 90 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento.

[016] Em pelo menos uma modalidade, os filamentos 32 e 34 são membros alongados poliméricos extrudados que atravessam e se cruzam durante ou pouco depois da saída da(s) matriz(es) de extrusão para formar a estrutura semelhante a uma rede. Nessa modalidade, os filamentos 32 e 34 permanecem no mesmo lado um do outro por toda a rede 30. Contudo, os filamentos 32 e 34 também poderiam ser formados de filamentos extrudados que são entrelaçados ou tecidos em conjunto em vez de cruzados durante a extrusão. Os filamentos 32 e 34 podem ser produzidos com qualquer material adequado, tal como poliolefinas, poliestirenos, poliésteres, poliamidas, acetais, floropolímeros, poliuretanos e elastômeros. Em pelo menos uma modalidade, os filamentos 32 e/ou 34 são feitos de polipropileno. Em outra modalidade, os filamentos 32 e/ou 34 são feitos de polietileno, tais como polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de alta densidade (HDPE) ou polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE). Em pelo menos uma modalidade, os filamentos 32 e 34 são feitos do mesmo material. Em outras modalidades, contudo, é contemplado que os filamentos 32 poderiam ser feitos de materiais diferentes de filamentos 34.

[017] Conforme mostrado de forma exemplificativa nas Figuras 2 a 4, em pelo menos algumas modalidades, ambos os conjuntos de filamentos 32 e 34 compreendem pelo menos dois filamentos de tamanho diferente. Cada conjunto de filamentos 32 e 34 compreende filamentos grandes identificados como A e filamentos menores identificados como B. Consequentemente, o primeiro conjunto de filamentos 32 tem uma pluralidade de primeiros filamentos com uma primeira espessura (filamentos A) e uma pluralidade de segundos filamentos com uma segunda espessura (filamentos B) e o segundo conjunto de filamentos 34 tem uma pluralidade de terceiros filamentos com uma terceira espessura (filamentos A) e uma pluralidade de quartos filamentos com uma quarta espessura (filamentos B). Os filamentos A e B podem ser independentemente de qualquer tamanho adequado, contanto que A seja consideravelmente maior que B.

[018] Acredita-se agora que um espaçador de alimentação 14 com ambos os conjuntos de filamentos 32, 34 que têm filamentos A e B alternados seja a configuração mais eficaz para elementos enrolados em espiral de RO, devido ao fato de que tal configuração fornece uma diminuição em queda de pressão, enquanto que ainda mantém a densidade de ponto de suporte suficiente com as folhas de membrana 6 para manter a integridade dos canais 16. Além disso, quando ambos os conjuntos de filamentos 32, 34 têm filamentos A e B alternados, o fluxo através do espaçador de alimentação 14 é substancialmente simétrico nos canais 16 e expõe cada folha de membrana 6 a condições similares. Contudo, em algumas modalidades, um conjunto de filamentos 32 ou filamentos 34 pode ter filamentos com uma espessura uniforme, por exemplo, somente filamentos A ou somente filamentos B, enquanto que o outro conjunto de filamentos 32 ou filamentos 34 tem tanto filamentos A como filamentos B, conforme descrito acima. Em ainda outras modalidades, ambos ou um dentre os filamentos 32 e filamentos 34 podem incluir filamentos que têm uma terceira espessura, ou filamentos C que se diferem dos filamentos A e B.

[019] Em uma modalidade, os filamentos A têm uma espessura de 0,127 a 1,016 mm (5 a 40 milésimos de uma polegada ou mils). Em outra modalidade, os filamentos A têm uma espessura de 0,203 a 0,889 mm (8 a 35 mils). Em outra modalidade, os filamentos A têm uma espessura de 0,254 a 0,762 mm (10 a 30 mils). Em outra modalidade, os filamentos A têm uma espessura de 0,381 a 0,635 mm (15 a 25 mils). Em mais outra modalidade, os filamentos A têm uma espessura de 0,508 mm (20 mils). Em uma modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,076 a 0,889 mm (3 a 35 mils). Em outra modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,076 a 0,635 mm (3 a 25 mils). Em outra modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,076 a 0,508 mm (3 a 20 mils). Em outra modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,127 a 0,381 mm (5 a 15 mils). Em outra modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,178 a 0,305 mm (7 a 12 mils). Em mais outra modalidade, os filamentos B têm uma espessura de 0,254 mm (10 mils). Em pelo menos uma modalidade, os filamentos A e os filamentos B nos filamentos 32 têm a mesma espessura que os filamentos A e os filamentos B nos filamentos 34. Em outra modalidade, os filamentos A de filamentos 32 e 34 têm a mesma espessura e os filamentos B têm espessuras diferentes. Em outra modalidade, os filamentos B de filamentos 32 e 34 têm a mesma espessura e os filamentos A têm espessuras diferentes. Em mais outra modalidade, tanto os filamentos A como os filamentos B de filamentos 32 e 34 têm espessuras diferentes.

[020] Em pelo menos uma modalidade, os filamentos 32 e 34 (A e B) têm uma seção transversal circular. Contudo, é contemplado que qualquer formato adequado pode ser utilizado. Quando os filamentos têm uma seção transversal circular, a espessura é medida medindo-se o diâmetro dos filamentos 32 e 34. Em algumas modalidades nas quais os filamentos 32 e 34 têm uma seção transversal circular, a espessura dos filamentos 32 e 34 permanece substancialmente constante por todo o seu comprimento. Em outras modalidades, contudo, os filamentos 32 e 34 podem ter partes de espessura reduzidas que ficam entre os pontos de interseção 38.

[021] Conforme pode ser visto melhor na Figura 4, a espessura da rede 30 não é uniforme, à medida que existem três tipos diferentes de interseções dos filamentos 32 e 34: A/A, A/B e B/B. Para comparação, um espaçador de alimentação da técnica anterior típico que tem espessura de filamento uniforme e espessura total uniforme é mostrado na Figura 5. Um exemplo de uma rede 30 que inclui filamentos A que têm uma espessura de 0,559 mm (22 mils) e os filamentos B que têm uma espessura de 0,305 mm (12 mils) é mostrada em seção transversal entre duas folhas de membrana na Figura 6. Quando dois filamentos A se cruzam, a espessura da rede 30 está em seu máximo e, quando dois filamentos B se cruzam, a espessura da rede 30 está em seu mínimo. Para uso no presente documento, a espessura total da rede 30 de refere às interseções 38 de dois filamentos A ou à espessura máxima da rede 30. Além disso, a espessura da rede 30 pode nem sempre corresponder a duas vezes a espessura dos filamentos A. Conforme mostrado na Figura 4, os dois filamentos podem se unir parcialmente nos pontos de interseção 38, ou “penetrar” um no outro. A quantidade de fusão de filamentos 32 e 34 pode variar com base nos parâmetros de processamento. Em uma modalidade, a mesma pode ser a partir de 0,1 a 30%. Em outra modalidade, a quantidade de fusão pode ser a partir de 5 a 20%. Em outra modalidade, a quantidade de fusão pode ser a partir de 10 a 15%. Por exemplo, na interseção 38 de dois filamentos A, em que cada um tem um diâmetro de 0,508 mm (20 mils), a espessura da rede 30 pode ser de 0,864 mm (34 mils) em vez de 1,016 mm (40 mils, duas vezes a espessura de cada filamento). Nesse exemplo, existiria uma fusão de 15%.

[022] Em pelo menos uma modalidade, a rede 30 tem uma espessura total de 0,508 a 2,032 mm (20 a 80 mils), conforme medido nos pontos de interseção 38. Em outra modalidade, a rede 30 tem uma espessura total de 0,559 a 1,651 mm (22 a 65 mils). Em outra modalidade, a rede 30 tem uma espessura total de 0,635 a 1,270 mm (25 a 50 mils). Em outra modalidade, a rede 30 tem uma espessura total de 0,711 a 1,143 mm (28 a 45 mils). Em outra modalidade, a rede 30 tem uma espessura total de 0,762 a 1,016 mm (30 a 40 mils).

[023] Nas modalidades mostradas nas Figuras 2 a 4, cada um dos filamentos 32 e 34 tem filamentos A e B alternados, isto é, a sequência de filamentos é ABAB. Acredita-se agora que uma sequência de filamentos alternados é a sequência mais eficaz para elementos enrolados em espiral de RO 1, devido ao fato de que a mesma fornece uma taxa de fluxo mais consistente e/ou constante e fornece o equilíbrio mais eficaz entre a criação de turbulência e o suporte dos canais 16. Contudo, outras sequências de filamentos também são contempladas, nas quais múltiplos filamentos A são repetidos entre filamentos B ou vice e versa (por exemplo, ABBABB ou AABAAB). Além disso, os filamentos A e B podem ser dispostos em blocos, por exemplo, AABB ou AAABB. Nas modalidades mostradas nas Figuras 2 a 4, os filamentos 32 e 34 têm a mesma sequência de filamentos, contudo, os filamentos 32 e 34 podem ter sequências de filamentos diferentes, as quais podem ser qualquer combinação das mencionadas acima.

[024] Os filamentos em conjuntos de filamentos 32 e 34 podem ter um espaçamento uniforme entre os mesmos, o qual é o espaçamento de filamento. Os filamentos 32 e 34 têm o mesmo espaçamento de filamento nas modalidades mostradas nas Figuras 2 a 4, contudo, o espaçamento de filamento pode ser diferente para cada conjunto de filamentos. O espaçamento de filamento pode ser medido como o número de filamentos por 2,54 centímetros (por polegada). Em pelo menos uma modalidade, o espaçamento de filamento é a partir de 2 a 30 filamentos por polegada. Em outra modalidade, o espaçamento de filamento é a partir de 3 a 25 filamentos por polegada. Em outra modalidade, o espaçamento de filamento é a partir de 5 a 20 filamentos por polegada. Em outra modalidade, o espaçamento de filamento é a partir de 7 a 15 filamentos por polegada. Em mais outra modalidade, o espaçamento de filamento é de nove filamentos por polegada. Adicionalmente, deve-se compreender que as aberturas de tamanho variado 40 formadas pela interseção dos filamentos 32 e 34 podem ser utilizadas. Ademais, embora os orifícios ou aberturas 40 sejam mostradas nos desenhos como quadradas, deve-se compreender que qualquer formato e tamanho adequado poderiam ser utilizados. Por exemplo, se os filamentos 32 e 34 forem perpendiculares e um conjunto de filamentos tiver um espaçamento de filamento menor que o outro, aberturas retangulares 40 podem ser formadas. Se os filamentos 32 e 34 não forem perpendiculares, então, as aberturas 40 podem ser no formato de um rombo.

[025] A espessura alternada de filamentos 32 e 34, também chamada de projeto de filamento alternado, oferece aperfeiçoamento sobre os espaçadores de alimentação atualmente disponíveis em áreas, tais como queda de pressão, incrustação biológica, dano de membrana e polarização de concentração, entre outros. As vantagens discutidas abaixo se referem à filtração de água salgada para se obter água pura ou água potável, contudo, os mesmo princípios se aplicam à filtração de outros líquidos de alimentação.

[026] O projeto de filamento alternado (ASD) conduz a uma redução em queda de pressão em comparação com um espaçador de alimentação convencional que tem espessura de filamento completamente uniforme. Em uma modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 10% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional (isto é, um espaçador de alimentação que tem filamentos de espessura uniforme, conforme mostrado na Figura 5). Em outra modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 15% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional. Em outra modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 20% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional. Em outra modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 25% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional. Em outra modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 30% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional. Em outra modalidade, a queda de pressão em um elemento de filtração de membrana que tem um espaçador de alimentação ASD é pelo menos 35% menor que o mesmo elemento que tem um espaçador de alimentação convencional.

[027] Sem se ater a qualquer teoria particular, acredita-se que a redução em queda de pressão é devido, pelo menos em parte, à área de superfície de filamento reduzida dos filamentos B (em comparação com os espaçadores de alimentação convencionais com todos os filamentos A). A área de superfície de filamento reduzida conduz a uma redução em resistência de forma, ajudando, assim, a reduzir a resistência da rede 30 à água que flui sobre a mesma e através da superfície das folhas de membrana 6. A redução da área de superfície de filamento de rede total em comparação com uma rede de espaçador de alimentação convencional (isto é, uma rede com espessura de filamento uniforme) varia com base na espessura dos filamentos A e B. Em pelo menos uma modalidade, a área de superfície de filamento de rede total é reduzida em ao menos 10%. Em outra modalidade, a área de superfície de filamento de rede total é reduzida em ao menos 25%.

[028] Outro resultado do ASD é uma redução em velocidade de fluxo da água salgada, ou outro líquido, em comparação com espaçadores de alimentação convencionais na mesma taxa de alimentação. Uma velocidade de fluxo reduzida se traduz em tensão de cisalhamento reduzida na superfície da membrana e turbulência reduzida na água salgada. Uma vez que a tensão de cisalhamento e a turbulência são benéficas na abordagem de problemas, tais como incrustação biológica e polarização de concentração (discutidas abaixo), é vantajoso aumentar a taxa de alimentação para levar a velocidade de fluxo, tensão de cisalhamento e turbulência de volta para níveis típicos (isto é, aqueles alcançados com um espaçador de alimentação de espessura de filamento uniforme típico). Contudo, o aumento na taxa de alimentação, quando o espaçador de alimentação ASD 14 é usado, não aumenta a queda de pressão para um nível maior que no elemento enrolado em espiral típico. Ao contrário, a queda de pressão pode permanecer menor que no elemento típico. Como consequência disso, um sistema de filtração RO pode ser operado em uma taxa de alimentação menor que um sistema típico, mas com a mesma ou menor queda de pressão e a mesma ou melhor tensão de cisalhamento e turbulência. Alternativamente, o sistema de filtração pode ser operado na mesma taxa de alimentação que um sistema típico, mas com uma queda de pressão reduzida. Qualquer modo de operação pode resultar, portanto, em consumo de energia menor.

[029] A incrustação biológica é a deposição e/ou crescimento de microorganismos sobre a superfície da membrana, o qual pode resultar em aumentos de queda de pressão, difusão reduzida de água através da membrana e um aumento na quantidade de sal que passa através da membrana. A incrustação biológica é aumentada em áreas onde o espaçador de alimentação entra em contato com a membrana. O ASD conduz a uma redução em área de contato entre o espaçador de alimentação 14 e as folhas de membrana 6 e, portanto, uma redução em incrustação biológica, devido ao fato de que os filamentos B dos filamentos 32 e 34 não entram em contato com as folhas de membrana 6. As redes típicas 30 têm a espessura completamente uniforme; portanto, cada ponto de interseção 38 entra em contato com ambas as folhas de membrana adjacentes 6. Nos elementos 1 que têm redes 30 com um ASD, a maioria dos pontos de interseção 38 entram em contato somente com uma ou nenhuma folha de membrana adjacente 6. Conforme mostrado na Figura 4, as interseções 38 de filamentos BB entram em contato com nenhuma das folhas de membrana adjacentes 6 e as interseções 38 de filamentos AB entram em contato somente com uma folha de membrana adjacente 6. Adicionalmente à área de contato reduzida com as membranas 6, o espaçador de alimentação 14 com ASD resulta em velocidade de água menor em áreas onde os filamentos são mais finos. A alta velocidade da água está associada a mais crescimento de incrustação biológica, devido ao fato de que mais nutrientes são levados para as áreas de alta velocidade de água. A velocidade de água menor do espaçador de alimentação ASD 14 significa, portanto, que existem menos nutrientes orgânicos nas áreas dos filamentos B, o qual reduz a incrustação biológica naquelas áreas.

[030] Para reduzir adicionalmente o acúmulo de incrustação biológica, os filamentos 32 e 34 podem ser revestidos com um revestido com COF baixo ou podem ter um aditivo de COF baixo incluído em sua composição. Em uma modalidade, o aditivo de COF baixo é UHMWPE (geralmente com um peso molecular de 1 a 6 milhões Da). Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo é politetrafluoroetileno (PTFE, também conhecido como Teflon). O aditivo de COF baixo, se presente, pode compreender 0,1 a 10% em peso do espaçador de alimentação 14. Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo pode compreender 1 a 7,5% em peso do espaçador de alimentação 14. Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo pode compreender cerca de 5% em peso do espaçador de alimentação 14. O aditivo de COF baixo pode incluir componentes ativos ou inativos. Em uma modalidade, o aditivo de COF baixo inclui 0,1 a 75% em peso de componentes ativos. Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo inclui 1 a 50% em peso de componentes ativos. Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo inclui 10 a 40% em peso de componentes ativos. Em outra modalidade, o aditivo de COF baixo inclui cerca de 25% em peso de componentes ativos. O equilíbrio do aditivo de COF baixo pode ser um carreador inativo, tal como uma resina carreadora. A resina carreadora pode ser uma poliolefina, por exemplo, LDPE, HDPE ou polipropileno (PP).

[031] A diminuição da incrustação biológica pode reduzir o número de ciclos de limpeza de membrana necessários por ano para um elemento de filtração de membrana. Os produtos químicos usados para a limpeza das membranas pode causa dano da membrana, portanto, a incrustação biológica reduzida também pode reduzir danos da membrana. Adicionalmente à redução da incrustação biológica, a área de contato reduzida entre o espaçador de alimentação 14 com ASD e as folhas de membrana 6 também reduz danos da membrana. O menor número de interseções 38 que entra em contado com as folhas de membrana 6 resulta em menos raspagem e fricção que ocorrem entre o espaçador de alimentação 14 e as folhas de membrana 6.

[032] Além disso, devido à queda de pressão reduzida a partir do uso do espaçador de alimentação ASD 14, o espaçador de alimentação 14 pode ser feito mais fino do que os espaçadores de alimentação convencionais para um elemento 1 de outra forma similar. Se um espaçador de alimentação convencional for feito mais fino ou tiver a mesma espessura que o espaçador de alimentação ASD 14, então, pode existir queda de pressão inaceitável no elemento 1. Ter um espaçador de alimentação 14 mais fino permite que mais envelopes de membrana 4 sejam enrolados em torno do tubo de coleta 10, aumentando, assim, a quantidade de área de superfície da folha de membrana 6 dentro do elemento 1, a qual tem tipicamente um diâmetro máximo de cerca de 40,64 centímetros (16 polegadas).

Exemplo 1

[033] Dois sistemas de filtração de osmose inversa (BWRO) de água salobra foram enrolados com o uso de espaçadores de alimentação ASD e comparados com dois sistemas de filtração BWRO com o uso de espaçadores de alimentação convencionais que têm espessuras uniformes. Os elementos de filtração tinham 20,32 centímetros (8 polegadas) de diâmetro e 101,6 centímetros (40 polegadas) de comprimento e foram testados em paralelo, sob as condições mostradas abaixo na Tabela 1, durante uma hora. Tanto os espaçadores de alimentação ASD como convencionais tinham uma espessura de ~ 0,86 mm (34 mils) e tinham 25 folhas de membrana e 12 espaçadores de alimentação. Os resultados do teste são mostrados abaixo na Tabela 2. As taxas de rejeição (por exemplo, a porcentagem de soluto impedido de passar através das folhas de membrana) para os espaçadores de alimentação ASD e convencionais foram similares. Os elementos que têm o espaçador de alimentação ASD tiveram taxas de fluxo ligeiramente maiores em uma base de m3por dia. A queda de pressão (ΔP) dos elementos que têm o espaçador ASD mostrou uma redução média de cerca de 23,3% em comparação com os elementos que têm um espaçador tradicional.

Tabela 1. Condições de teste para sistemas de filtração que têm espaçadores de alimentação ASD, e convencionais.

Tabela 2. Resultados de teste para sistemas de filtração que têm espaçadores de alimentação ASD e convencionais.

Exemplo 2

[034] Um espaçador de alimentação em losango convencional que tem uma espessura total de 1,905 mm (75 mils) e um espaçador de alimentação ASD que tem uma espessura total de 1,905 mm (75 mils) foram fabricados com o uso de impressão 3D. O espaçador de alimentação convencional tinha uma espessura de filamento uniforme de 0,953 mm (37,5 mils). O espaçador de alimentação ASD tinha filamentos grandes (A) com uma espessura de 0,953 mm (37,5 mils) e filamentos pequenos (B) de 0,476 mm (18,75 mils) (por exemplo, os filamentos B tinham uma espessura igual à metade da espessura do filamento A). Os espaçadores de alimentação foram testados com o uso de uma célula de elemento de membrana Sterlitech SEPA CF (“a célula de fluxo”). O espaçador convencional e o espaçador ASD foram testados em taxas de fluxo de 7,57 e 3,79 litros (2,0 e 1,0 galões) por minuto. Os resultados mostraram que para uma taxa de fluxo de 7,57 litros (2,0 galões)/minuto, o espaçador ASD teve uma redução de 16,79% em queda de pressão, em comparação com o espaçador convencional. Para uma taxa de fluxo de 3,79 litros (1,0 galão)/minuto, o espaçador ASD teve uma redução de 30,05% em queda de pressão, em comparação com o espaçador convencional. Os resultados são mostrados abaixo na Tabela 3.

Tabela 3. Resultados de queda de pressão em uma célula de fluxo para uma modalidade de um espaçador de alimentação ASD em comparação com um espaçador convencional.

Exemplo 3

[035] Os testes simulados com o uso de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) foram executados com o uso das equações de Navier-Stokes para fluxo laminar de um líquido incompressível newtoniano. Duas condições foram testadas: velocidade de fluxo de entrada constante e taxa de fluxo de alimentação constante (condições mostradas na Tabela 4, resultados na Tabela 5). Os resultados da simulação mostraram que para uma velocidade de fluxo de entrada constante de 0,16 m/s, a queda de pressão foi reduzida em 27% no espaçador de alimentação ASD, em comparação com o espaçador convencional. Para uma taxa de fluxo de alimentação constante de 16 l/h, os resultados da simulação mostraram que a queda de pressão foi reduzida em 32% no espaçador de alimentação ASD, em comparação com o espaçador convencional. Quando a velocidade de fluxo de entrada foi mantida constante em 0,16 m/s, o espaçador de alimentação ASD teve uma taxa de fluxo de alimentação 5,9% maior, em comparação com o espaçador convencional. Quando a taxa de fluxo de alimentação foi mantida constante em 16 l/h, o espaçador de alimentação ASD teve uma velocidade de fluxo de entrada 5,6% menor, em comparação com o espaçador convencional.

Tabela 4. Condições de CFD para as simulações de velocidade de fluxo de entrada constante e taxa de fluxo de alimentação constante.

Tabela 5. Resultados de simulação de CFD para as simulações de velocidade de fluxo de entrada constante e taxa de fluxo de alimentação constante.

[036] Embora as modalidades exemplificativas sejam descritas acima, pretende-se que essas modalidades descrevam todas as formas possíveis da invenção. De preferência, as palavras usadas no relatório descritivo são palavras de descrição em vez de limitação, e deve-se compreender que diversas alterações podem ser feitas, sem que se desvie do espírito e escopo da invenção. Adicionalmente, os recursos de diversas modalidades de implantação podem ser combinados para formar modalidades adicionais da invenção.

Claims

1. Elemento de filtração enrolado em espiral (1) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um tubo de coleta central (10) tendo pelo menos um orifício (12) definido no mesmo; pelo menos um envelope de membrana (4) fixado ao tubo de coleta central (10) e tendo duas folhas de membrana (6) separadas por um espaçador (8), o pelo menos um envelope de membrana (4) configurado para ser enrolado em torno do tubo de coleta central (10) para formar uma espiral; e pelo menos um espaçador de alimentação (14) configurado para ser disposto adjacente a pelo menos uma das duas folhas de membrana (6) quando enrolado em torno do tubo de coleta central (10) e para criar um canal (16) para receber líquido a ser filtrado, o pelo menos um espaçador de alimentação (14) configurado para permitir fluxo de fluido através do envelope de membrana (4), o pelo menos um espaçador de alimentação (14) compreendendo uma rede (30) incluindo: um primeiro conjunto de filamentos paralelos sólidos (32) se estendendo em uma primeira direção e incluindo uma pluralidade de primeiros filamentos tendo uma primeira espessura, e uma pluralidade de segundos filamentos sólidos tendo uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura, os primeiros e segundos filamentos espaçados uns dos outros com um espaçamento aberto para permitir prontamente o fluxo de fluido entre os primeiros e segundos filamentos; e um segundo conjunto de filamentos paralelos sólidos (34) fundidos aos primeiros e segundos filamentos, e se estendendo em uma segunda direção que é transversal ao primeiro conjunto de filamentos paralelos (32), e incluindo uma pluralidade de terceiros filamentos tendo uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos tendo uma quarta espessura que é menor do que a terceira espessura, os terceiros e quartos filamentos espaçados uns dos outros com um espaçamento aberto para permitir prontamente o fluxo de fluido entre os terceiros e quartos filamentos; em que a espessura do pelo menos um espaçador de alimentação (14) não é uniforme, de modo que o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é mais espesso onde os primeiros e terceiros filamentos se cruzam, mais fino onde os segundos e quartos filamentos se cruzam, e tendo uma espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam e uma espessura intermediária onde os terceiros e segundos filamentos se cruzam que é a mesma da espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam; em que os primeiros e terceiros filamentos, os primeiros e quartos filamentos, os segundos e quartos filamentos, e os terceiros e segundos filamentos se unem em 0,1 a 30 por cento onde cada um dos primeiros e terceiros filamentos, os primeiros e quartos filamentos, os segundos e quartos filamentos, e os terceiros e segundos filamentos se cruzam; em que a área de superfície de filamento total é reduzida em pelo menos 10 por cento em relação a ter filamentos de espessura uniforme; e em que o pelo menos um espaçador de alimentação (14) faz contato com as duas folhas de membrana (6) em pontos de contato e o espaçador de alimentação (14) possui três espessuras nos pontos de contato: uma primeira espessura e uma segunda espessura maior do que a primeira espessura, e em que o número de pontos de contato na segunda espessura é substancialmente igual à soma de pontos de contato da primeira espessura.

2. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) compreende alternar os primeiros e segundos filamentos.

3. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) compreende alternar os primeiros e segundos filamentos e o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) compreende alternar os terceiros e quartos filamentos.

4. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm espessuras de 0,127 a 1,016 milímetros (5 a 40 mils) e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm espessuras de 0,076 a 0,889 milímetros (3 a 35 mils).

5. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm espessuras de 0,203 a 0,889 milímetros (8 a 35 mils) e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm espessuras de 0,127 a 0,381 milímetros (5 a 15 mils).

6. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm espessuras de 0,254 a 0,762 milímetros (10 a 30 mils) e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm espessuras de 0,178 a 0,305 milímetros (7 a 12 mils).

7. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm a mesma espessura e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm a mesma espessura.

8. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um espaçador de alimentação (14) tem uma espessura total em uma interseção (38) dos primeiros filamentos e dos terceiros filamentos de 0,635 a 1,27 milímetros (25 a 50 mils).

9. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) é perpendicular ao segundo conjunto de filamentos paralelos (34).

10. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) cruza o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) em um ângulo de 65 a 110 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal do elemento de filtração enrolado em espiral (1).

11. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que uma queda de pressão do fluxo de fluido através do elemento de filtração enrolado em espiral (1) é reduzida em ao menos 10% em comparação com um mesmo elemento de filtração enrolado em espiral (1) tendo um espaçador de alimentação (14) com filamentos tendo espessuras substancialmente idênticas.

12. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o pelo menos um espaçador de alimentação (14) inclui a partir de 0,1 a 10% em peso de polietileno de peso molecular ultra-alto.

13. Rede extrudada (30) para um elemento de filtração enrolado em espiral (1), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende: um primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) se estendendo em uma primeira direção e incluindo uma pluralidade de primeiros filamentos tendo uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos tendo uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura; e um segundo conjunto de filamentos paralelos (34) se estendendo em uma segunda direção que é transversal à primeira direção e incluindo uma pluralidade de terceiros filamentos tendo uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos tendo uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura; em que o primeiro conjunto de filamentos e o segundo conjunto de filamentos ficam sempre localizados no mesmo lado um do outro; e o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) compreende alternar os primeiros e segundos filamentos, e o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) compreende alternar os terceiros e quartos filamentos; em que a espessura da rede não é uniforme, de modo que a rede (30) é mais espessa onde os primeiros e terceiros filamentos se cruzam, mais fina onde os segundos e quartos filamentos se cruzam, e tendo uma espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam e uma espessura intermediária onde os terceiros e segundos filamentos se cruzam que é a mesma que a espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam.

14. Rede extrudada (30), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende adicionalmente a partir de 0,1 a 10% em peso de polietileno de peso molecular ultra-alto.

15. Rede extrudada (30), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm espessuras de 0,127 a 1,016 milímetros (5 a 40 mils) e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm espessuras de 0,076 a 0,889 milímetros (3 a 35 mils).

16. Rede extrudada (30), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que os primeiros filamentos e os terceiros filamentos têm espessuras de 0,203 a 0,889 milímetros (8 a 35 mils) e os segundos filamentos e os quartos filamentos têm espessuras de 0,127 a 0,381 milímetros (5 a 15 mils).

17. Rede extrudada (30), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que a rede (30) tem uma espessura total em uma interseção do primeiro (32) e segundo (34) conjunto de filamentos paralelos de 0,635 a 1,27 milímetros (25 a 50 mils).

18. Rede extrudada (30), de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) cruza o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) em um ângulo de 65 a 110 graus em uma direção paralela a um eixo geométrico longitudinal de um elemento de filtração enrolado em espiral (1).

19. Elemento de filtração enrolado em espiral (1) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um tubo de coleta central (10) tendo pelo menos um orifício (12) definido no mesmo; pelo menos um envelope de membrana (4) fixado ao tubo de coleta central (10) e tendo duas folhas de membrana (6) separadas por um espaçador (8), o pelo menos um envelope de membrana (4) configurado para ser enrolado em torno do tubo de coleta central (10) para formar uma espiral; e pelo menos um espaçador de alimentação (14) disposto adjacente a pelo menos uma folha de membrana das duas folhas de membrana (6) quando enrolado em torno do tubo de coleta central (10) e para criar um canal (16) para receber líquido a ser filtrado, o pelo menos um espaçador de alimentação (14) compreendendo uma rede (30) incluindo: um primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) se estendendo em uma primeira direção e incluindo uma pluralidade de primeiros filamentos tendo uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos tendo uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura; e um segundo conjunto de filamentos paralelos (34) se estendendo em uma segunda direção que é transversal à primeira direção e incluindo uma pluralidade de terceiros filamentos tendo uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos tendo uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura; em que o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) e o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) formam faces opostas do pelo menos um espaçador de alimentação (14); e em que a espessura do pelo menos um espaçador de alimentação (14) não é uniforme, de modo que o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é mais espesso onde os primeiros e terceiros filamentos se cruzam, mais fino onde os segundos e quartos filamentos se cruzam, e tendo uma espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam e uma espessura intermediária onde os terceiros e segundos filamentos se cruzam que é a mesma da espessura intermediária onde os primeiros e quartos filamentos se cruzam.

20. Elemento de filtração enrolado em espiral (1) CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um tubo de coleta central (10) tendo pelo menos um orifício (12) definido no mesmo; pelo menos um envelope de membrana (4) fixado ao tubo de coleta central (10) e tendo duas folhas de membrana (6) separadas por um espaçador (8), o pelo menos um envelope de membrana (4) configurado para ser enrolado em torno do tubo de coleta central (10) para formar uma espiral; e pelo menos um espaçador de alimentação (14) configurado para ser disposto adjacente a pelo menos uma folha de membrana das duas folhas de membrana (6) quando enrolado em torno do tubo de coleta central (10) e para criar um canal (16) para receber líquido a ser filtrado, o pelo menos um espaçador de alimentação (14) sendo capaz de ter um formato substancialmente plano que é enrolado em uma orientação espiral quando dentro do elemento de filtração enrolado em espiral (1), o pelo menos um espaçador de alimentação (14) compreendendo uma rede (30) incluindo: um primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) se estendendo em uma primeira direção e incluindo uma pluralidade de primeiros filamentos tendo uma primeira espessura e uma pluralidade de segundos filamentos tendo uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura; e um segundo conjunto de filamentos paralelos (34) se estendendo em uma segunda direção que é transversal ao primeiro conjunto de filamentos paralelos (32), e incluindo uma pluralidade de terceiros filamentos tendo uma terceira espessura e uma pluralidade de quartos filamentos tendo uma quarta espessura que é menor que a terceira espessura; em que os primeiros e terceiros filamentos são fundidos uns aos outros em áreas fundidas em intervalos ao longo do pelo menos um espaçador de alimentação (14), e os segundos e quartos filamentos são fundidos uns aos outros em áreas fundidas em intervalos se alternando diagonalmente com os primeiros e terceiros filamentos.

21. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que os segundos e terceiros filamentos são fundidos uns aos outros em áreas fundidas espaçadas em intervalos e os primeiros e quartos filamentos são fundidos uns aos outros em áreas fundidas espaçadas em intervalos.

22. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que as áreas fundidas dos primeiros e terceiros filamentos; as áreas fundidas dos segundos e quartos filamentos; e as áreas fundidas dos primeiros e quartos filamentos são todas coplanares quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado.

23. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos, segundos filamentos, terceiros filamentos, e quartos filamentos são substancialmente lineares em formato quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado; em que pelo menos uma das duas folhas de membrana (6) formando o pelo menos um envelope de membrana (4) faz contato com o pelo menos um espaçador de alimentação (14) principalmente ao longo dos primeiros filamentos, e uma segunda folha de membrana das duas folhas de membrana (6) faz contato com pelo menos um espaçador de alimentação (14) principalmente ao longo dos terceiros filamentos; em que nós onde o primeiro conjunto de filamentos paralelos (32) e o segundo conjunto de filamentos paralelos (34) do pelo menos um espaçador de alimentação (14) se encontram possuem uma primeira espessura que é menor do que ou igual à espessura combinada dos primeiros e terceiros filamentos; e uma segunda espessura é igual à espessura combinada dos segundos e quartos filamentos.

24. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros, segundos, terceiros e quartos filamentos são coextrudados.

25. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 24, CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura máxima do pelo menos um espaçador de alimentação (14) é menor do que ou igual à espessura dos primeiros e terceiros filamentos.

26. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 25, CARACTERIZADO pelo fato de que a espessura máxima do pelo menos um espaçador de alimentação (14) é o dobro da espessura dos primeiros filamentos; e em que a espessura máxima do pelo menos um espaçador de alimentação (14) é aproximadamente o dobro da espessura dos terceiros filamentos.

27. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 20, CARACTERIZADO pelo fato de que a superfície mais alta em uma primeira face do pelo menos um espaçador de alimentação (14) é definida pelos primeiros filamentos; e a superfície mais baixa em uma segunda face do pelo menos um espaçador de alimentação (14) é definida pelos terceiros filamentos.

28. Elemento de filtração enrolado em espiral (1), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os primeiros filamentos tem uma primeira borda que é substancialmente plana com o topo do pelo menos um espaçador de alimentação (14) quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado, mas uma borda oposta que não é substancialmente plana com o fundo do pelo menos um espaçador de alimentação (14) quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado; os terceiros filamentos tendo uma primeira borda que é substancialmente plana com o fundo do pelo menos um espaçador de alimentação (14) quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado, mas uma borda oposta que não é substancialmente plana com o topo do pelo menos um espaçador de alimentação (14) quando o pelo menos um espaçador de alimentação (14) é desenrolado.