BR112017024711B1

BR112017024711B1 - Elemento de separação com uma rede tridimensional de circulação para o meio fluido a tratar

Info

Publication number: BR112017024711B1
Application number: BR112017024711-9A
Authority: BR
Inventors: Philippe Lescoche; Jérôme Anquetil
Original assignee: Technologies Avancees Et Membranes Industrielles
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2022-05-10
Also published as: RU2710430C2; RU2017146201A; JP6953314B2; WO2016193573A1; JP2018520848A; US11413562B2; US20180140990A1; EP3302768A1; FR3036626B1; BR112017024711A2; FR3036626A1; HUE058767T2; PT3302768T; HK1250498A1; EP3302768B1; ES2915386T3; DK3302768T3; PL3302768T3; CN107708844A; RU2017146201A3

Abstract

“ELEMENTO DE SEPARAÇÃO COM UMA REDE TRIDIMENSIONAL DE CIRCULAÇÃO PARA O MEIO FLUIDO A TRATAR” A invenção refere-se a um elemento de separação comportando um suporte monobloco rígido poroso (2) apresentando, em primeiro lugar, em sua periferia, uma parede perimétrica (2i) contínua entre de um lado do suporte poroso, uma entrada (4) para o meio fluido a tratar e, de um outro lado do suporte poroso, uma saída (5) para o retentado e, em segundo lugar, internamente, pelo menos uma superfície coberta por, pelo menos, uma camada separadora (6) e delimitando uma estrutura aberta formada por espaços vazios (3) para a circulação do meio fluido a tratar. De acordo com a invenção, os espaços vazios (3) para a passagem do meio fluido a tratar que são delimitados pela superfície do suporte coberto com a camada separadora (6) são dispostos no suporte poroso para criar, dentro do suporte poroso, pelo menos uma primeira rede de circulação para o meio fluido a tratar (R1) comportando, pelo menos, dois circuitos de circulação (R1i, R12) para o meio fluido, interconectados uns aos outros, entre a entrada (4) e a saída (5) do suporte poroso.

Description

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio técnico dos elementos de separação de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retentado, comumente chamados membranas de filtração.

[0002] Mais precisamente, a invenção refere-se a novas geometrias de suporte poroso permitindo aumentar a área da superfície filtrante destes elementos de separação.

[0003] Os processos de separação utilizando membranas são utilizados em numerosos setores, notadamente no ambiente para a produção de água potável e o tratamento de efluentes industriais, nas indústrias química, petroquímica, farmacêutica, agroalimentício e no domínio biotecnológico.

[0004] Uma membrana constitui uma barreira seletiva e permite, sob a ação de uma força de transferência, a passagem ou a retenção de alguns componentes do meio a tratar. A passagem ou a retenção dos componentes resulta de seu tamanho em relação ao tamanho dos poros da membrana que se comporta, então, como um filtro. Em função do tamanho dos poros, estas técnicas são denominadas microfiltração, ultrafiltração ou nanofiltração.

[0005] Existem membranas de estruturas e texturas diferentes. As membranas são, em geral, constituídas por um suporte poroso que assegura a resistência mecânica da membrana e confere, igualmente, o formato e, portanto, determina a superfície filtrante da membrana. Sobre este suporte, uma ou várias camadas de alguns microns de espessura assegurando a separação e referidas camadas separadoras, camadas de filtração, camadas de separação, ou camadas ativas, são depositadas. Durante a separação, a transferência do fluido filtrado é efetuada através da camada separadora, depois este fluido se espalha na textura porosa do suporte para se dirigir para a superfície exterior do suporte poroso. Esta parte do fluido a tratar tendo atravessado a camada de separação e o suporte poroso é chamada permeado ou filtrado e se encontra recuperada por uma câmara de coleta envolvendo a membrana. A outra parte é chamada retentado sendo, com maior frequência, reinjetada no fluido a tratar a montante da membrana, graças a um circuito de circulação.

[0006] De modo clássico, o suporte é, a princípio, fabricado de acordo com a forma desejada por extrusão, depois sinterizado a uma temperatura e durante um tempo suficiente para assegurar a solidez requerida conservando, ao mesmo tempo, na cerâmica obtida, a textura porosa aberta e interconectada desejada. Este processo força a obtenção de um ou vários canais retilíneos em cujo interior são, então, depositadas e sinterizadas a ou as camadas separadoras. Os suportes são tradicionalmente de forma tubular e comportam um ou vários canais retilíneos dispostos paralelamente ao eixo central do suporte. Na patente EP 0 778 073, a superfície interna dos canais é lisa e não apresenta nenhuma irregularidade enquanto que, na patente GB 2 223 690, o perfil dos canais é em estrela. No pedido de patente WO 96/28241, o canal apresenta um formato helicoidal.

[0007] O volume interior do suporte sendo definido e limitado por suas dimensões exteriores e a área da superfície filtrante sendo proporcional ao número de canais, foi constatado que a área das superfícies filtrantes das membranas de filtração fabricadas a partir de suportes tendo tais geometrias colidem com um teto e apresentam, deste fato, desempenhos limitados em termos de taxa de fluxo.

[0008] O princípio de qualquer separação tangencial fazendo uso dos elementos de filtração reside em uma transferência seletiva cuja eficácia é dependente da seletividade da membrana (a camada ativa) e da permeabilidade (fluxo) do elemento de filtração considerado em sua totalidade (suporte + camada ativa).

[0009] O desempenho de um elemento de filtração é, além da eficácia da transferência seletiva previamente descrita, diretamente proporcional à área da superfície filtrante empregada.

[0010] A relação S/V na qual S é a área da superfície de troca da membrana e V é o volume do elemento de separação permite caracterizar a compacidade de uma membrana:

[0011] De modo histórico e cronológico foram comercializados no mercado elementos de separação tubulares cilíndricos monocanal, depois elementos de separação tubulares multicanais.

[0012] Os primeiros elementos de separação multicanais, dos quais um dos interesses, além do aumento da área total da superfície filtrante, reside na obtenção de canais de pequenos diâmetros hidráulicos sem riscos de fragilidade para o elemento de separação, comportavam, exclusivamente, canais de seções retas circulares.

[0013] A geração seguinte abandona os canais circulares a fim de melhor ocupar o volume interno do tubo, aumentar a compacidade e ampliar a possibilidade de turbulências.

[0014] É assim que, por exemplo, uma membrana, tendo um diâmetro exterior de 25 mm e um comprimento de 1.178 mm, desenvolve uma superfície filtrante de 0,155 m2 quando ela possui sete canais circulares tendo um diâmetro hidráulico de 6 mm e uma superfície filtrante de 0,195 m2 quando ela possui oito canais não circulares tendo, igualmente, um diâmetro hidráulico de 6 mm.

[0015] Os cálculos das compacidades para estas duas membranas dão os resultados seguintes:

[0016] Foi constatado, graças a estes dois exemplos que, com diâmetro hidráulico igual e para elementos de separação idênticas em formatos e em dimensões exteriores, a passagem de canais com seção circular a canais com seção não circular permite aumentar de 25% o valor da compacidade.

[0017] A tabela da Figura 1 ilustra estas três grandes famílias de membranas fabricadas a partir de suportes tubulares extrudados e dá para cada uma sua compacidade S/V. É comumente admitido pelo versado na técnica que as espessuras de parede entre os canais são limitadas para as baixas espessuras pelo próprio processo de extrusão em razão de parâmetros físicos tais como principalmente as dimensões das partículas de materiais distribuídos na massa extrudada e o nível de plasticidade desta massa dada a pressão necessária para que a massa passe através da fieira.

[0018] O dimensionamento dos canais no interior de um elemento de separação obtido por extrusão é, portanto, limitado, além das considerações de resistência mecânica e de fluxo de filtrado na própria porosidade do suporte poroso, pelas forças de atrito que, entre a massa cerâmica e a fieira, geram um risco de rasgamento e/ou de fissuração.

[0019] A compacidade dos elementos de separação obtidos por extrusão tende, portanto, para uma limite alto e a presente invenção visa remediar os inconvenientes das soluções anteriores ao fornecer novos elementos de separação para os quais os espaços reservados para a circulação interna do fluido a tratar formam estruturas tridimensionais interconectadas criadoras de superfícies apropriadas para aumentar, nos referidos elementos de separação, a compacidade expressa pela relação S/V previamente descrita, em primeiro lugar, e para as quais as espessuras dos elementos estruturais formando esqueleto podem ser da ordem de algumas dezenas de milímetros, em segundo lugar.

[0020] Para atingir tais objetivos, o elemento de separação é um elemento monobloco de separação de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retentado, o referido elemento de separação comportando um suporte monobloco rígido poroso feito de um mesmo material e apresentando, em primeiro lugar, em sua periferia, uma parede perimétrica contínua entre de um lado do suporte poroso, uma entrada para o meio fluido a tratar, e de um outro lado do suporte poroso, uma saída para o retentado e, em segundo lugar, internamente, pelo menos uma superfície coberta por, pelo menos, uma camada separadora e delimitando uma estrutura aberta formada por espaços vazios para a circulação do meio fluido a tratar, em vista de recuperar, na periferia do suporte poroso, um filtrado tendo atravessado a camada separadora e o suporte poroso.

[0021] De acordo com a invenção, os espaços vazios para a passagem do meio fluido a tratar que são delimitados pela superfície do suporte coberto com a camada separadora são dispostos no suporte poroso para criar dentro do suporte poroso, pelo menos, uma primeira rede de circulação para o meio fluido a tratar comportando, pelo menos, dois circuitos de circulação para o meio fluido, a tratar interconectados uns aos outros, entre a entrada e a saída do suporte poroso.

[0022] No quadro da invenção, os novos elementos de separação possuem, na parte interna, geometrias moduladas de tal modo que é a colocação em comunicação de espaços vazios, dos quais se pode variar, dentro de um mesmo elemento, os formatos e as dimensões, em primeiro lugar, e a mutiplicação dos circuitos de circulação, assim formados, em segundo lugar, que permitem fazer crescer a área da superfície filtrante total destes novos elementos de separação, assim projetados até valores de compacidade de 2000 m2/m3 e mais.

[0023] O elemento de separação, de acordo com a invenção, comporta ainda em combinação de uma e/ou outras características adicionais seguintes: - os espaços vazios para a passagem do meio fluido são dispostos no suporte poroso para criar dentro do suporte poroso, pelo menos, uma segunda rede comportando um ou vários circuitos de circulação para o meio fluido, interconectados ou não uns aos outros, entre a entrada e a saída do suporte poroso; - pelo menos, um espaço vazio para a recuperação do filtrado é disposto no suporte poroso se abrindo através da parede perimétrica do suporte poroso; - cada estrutura aberta é, cada uma, limitada por uma única e mesma superfície contínua entre a entrada e a saída do suporte poroso, estando sobretudo em contato com o meio fluido sem apresentar espaço cego, esta estrutura aberta definindo estruturas tridimensionais a partir da parede perimétrica do suporte poroso; - as estruturas tridimensionais possuem uma identidade e uma continuidade de material e de textura porosa até a parede perimétrica; - a estrutura aberta define estruturas tridimensionais com configurações geométricas não repetitivas; - a estrutura aberta define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão escrito em uma unidade de volume do suporte poroso formando uma malha no interior da qual um espaço morfologicamente pré-definido é deixado vazio para a circulação do fluido a tratar, a referida repetição sendo feita, em primeiro lugar, por uma justaposição perfeita ou parcial do ou dos padrões ao longo de, pelo menos, uma dimensão do espaço e, em segundo lugar, de tal modo para obter a continuidade de circulação para o meio fluido entre os espaços vazios das unidades de volume e a continuidade do material poroso para a evacuação do filtrado; - a estrutura aberta define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão sem variação, nem da forma, nem das dimensões do padrão; - a estrutura aberta define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão cujas dimensões variam gradualmente de modo isomórfico ao longo de, pelo menos, uma direção e/ou a morfologia varia gradualmente de modo isométrico ao longo de, pelo menos, uma direção; - um padrão e a malha que é associada ao mesmo podem apresentar uma ou várias simetrias entre a lista seguinte: - uma simetria central; - uma simetria ortogonal em relação a uma reta; - uma simetria espelho em relação a um plano; - uma simetria por rotação; - uma simetria por similitude; - a repetição do ou dos padrões apresenta uma simetria em relação com a simetria externa do suporte; - o suporte poroso é feito de um material orgânico ou inorgânico; - um suporte poroso e, pelo menos, uma camada separadora continuamente depositados sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou outros materiais cerâmicas e suas misturas e, em particular, de óxido de titânio, de alumina, de zircônia ou de uma de suas misturas, de nitreto de titânio, de nitreto de alumínio, de nitreto de boro, de carbeto de silício, de carbeto de titânio eventualmente em mistura com um outro material cerâmico; - um suporte poroso e, pelo menos, uma camada separadora continuamente depositada sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de um polímero adaptado à separação visada e depositado a partir de um colódio deste polímero; - o suporte poroso apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 1 μm a 100 μm.

[0024] A descrição que segue, com referência às figuras em anexo, permite melhor compreender a invenção.

[0025] A Figura 1 é uma tabela dando os valores de compacidade S/V para diferentes elementos de separação conhecidos da arte anterior.

[0026] A Figura 2A é uma vista em corte elevação de um primeiro exemplo de realização de um elemento de separação de acordo com a invenção.

[0027] A Figura 2B é uma vista de fundo do elemento de separação ilustrado na Figura 2A.

[0028] A Figura 2C é uma vista em corte tomada ao longo as linhas C-C do elemento de separação ilustrado na Figura 2A,

[0029] A Figura 2D é uma vista de topo do elemento de separação ilustrado na Figura 2A.

[0030] A Figura 3A ilustra uma malha cúbica elementar dentro da qual os espaços vazios formam um padrão cruciforme com simetria central.

[0031] As Figuras 3B e 3C são vistas respectivamente em perspectiva e em planta ilustrando a intercalação de dois circuitos obtidos pela intercalação do padrão ilustrado na Figura 3A.

[0032] A Figura 3D ilustra um outro exemplo de realização de uma estrutura com circuitos duplos resultante da combinação de um padrão com simetria cúbica e de um padrão com simetria tetraédrica.

[0033] As Figuras 4A a 4D ilustram a realização de uma estrutura aberta formada pela repartição de um padrão de formato cruciforme com simetria central em relação ao centro de uma malha cúbica na qual é escrito o padrão.

[0034] As Figuras 5A e 5B ilustram duas outras modalidades de um padrão em uma malha elementar cúbica.

[0035] As Figuras 6A a 6D ilustram uma variante de realização de um suporte poroso no qual é feita uma estrutura aberta definindo estruturas tridimensionais pela repartição de um padrão cujas dimensões variam gradualmente de modo isomórfico ao longo de três direções do espaço.

[0036] As Figuras 7A e 7B são vistas respectivamente em corte longitudinal e transversal de um exemplo de realização de um suporte poroso cuja estrutura aberta define estruturas tridimensionais com configurações geométricas não repetitivas.

[0037] A Figura 8A é uma vista em corte em elevação de um exemplo de realização de um elemento de separação de acordo com a invenção visando criar uma rede de circulação para o filtrado.

[0038] A Figura 8B é uma vista de fundo do elemento de separação ilustrado na Figura 8A.

[0039] A Figura 8C é uma vista em corte tomada ao longo das linhas C-C do elemento de separação ilustrado na Figura 8A.

[0040] A Figura 8D é uma vista de topo do elemento de separação ilustrado na Figura 2.

[0041] A Figura 9 é uma vista em corte longitudinal de um outro exemplo de realização de um elemento de separação de acordo com a invenção.

[0042] A Figura 9A é uma vista de lado tomada respectivamente ao longo das setas A-A da Figura 9.

[0043] As Figuras 9B a 9I são vistas em corte transversal tomadas respectivamente ao longo das setas B a I da Figura 9.

[0044] Em preliminar, algumas definições dos termos utilizados no quadro da invenção serão dadas.

[0045] Par diâmetro médio de poros, é entendido o valor d50 de uma distribuição volúmica para a qual 50% do volume total dos poros correspondem ao volume dos poros de diâmetro inferior a este d50. A distribuição volúmica é uma curva (função analítica) reapresentando as frequências dos volumes dos poros em função de seu diâmetro. O d50 corresponde à mediana separando, em duas partes iguais, a área situada sob a curva das frequências obtida por penetração de mercúrio, para diâmetros médios de poros superiores ou iguais a 4 nm ou por adsorção de gás, e notadamente de N2, quando os diâmetros médios de poros são inferiores a 4 nm, estas duas técnicas sendo mantidas como referências no quadro da invenção para a medição do diâmetro médio dos poros.

[0046] Em particular, pode-se utilizar as técnicas descritas em: - a norma ISO 15901-1:2005, para o que se refere à técnica de medição por penetração de mercúrio; - as normas ISO 15901-2:2006 e ISO 15901-3:2007, para o que se refere à técnica de medição por adsorção de gás.

[0047] A invenção propõe elementos de separação por fluxo tangencial de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retentado, que comporta um suporte poroso monolítico cuja geometria é selecionada para delimitar, no interior do suporte poroso, circuitos de circulação do meio fluido a tratar, interconectados uns aos outros. Tais suportes monolíticos, definidos como sendo feitos a partir de uma peça única de um único e mesmo material, homogêneos e contínuos em todo seu conjunto, sem solda nem adições exógenas, não podem ser obtidos pelas técnicas tradicionais de extrusão mais podem, por outro lado, ser obtidos por exemplo por técnicas aditivas como as descritas, por exemplo, pelo pedido de patente FR 3 006 606.

[0048] O objeto da invenção visa os elementos de separação de um meio fluido por filtração tangencial, comumente chamados membranas de filtração. De um modo geral e como ilustrado nas Figuras 2A a 2D, tais elementos de separação 1 comportam um suporte monobloco rígido poroso 2 feito de um mesmo material. Para tais elementos de separação, o corpo constituindo o suporte 2 apresenta uma textura porosa. Esta textura porosa é caracterizada por um diâmetro médio dos poros deduzido de sua distribuição medido por porometria por penetração de mercúrio.

[0049] A textura porosa do suporte é aberta e forma uma rede de poros interconectados, o que permite ao fluido filtrado pela camada separadora de filtração atravessar o suporte poroso e ser recuperado na periferia. Ele é usado para medir a permeabilidade à água do suporte para qualificar a resistência hidráulica do suporte, o que permite ao mesmo tempo confirmar a interconexão da textura porosa. Com efeito, em um meio poroso, o escoamento estacionário de um fluido viscoso não compressível é regido pela lei de Darcy. A velocidade do fluido é proporcional ao gradiente da pressão e inversamente proporcional à viscosidade dinâmica do fluido, via um parâmetro característico chamado permeabilidade que pode ser medido, por exemplo, de acordo com a norma francesa NF X 45-101 de dezembro de 1996.

[0050] Com maior frequência, o suporte poroso 2 é feito de um material inorgânico não metálico. Preferivelmente, o suporte poroso 2 é constituído de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou outros materiais cerâmicos e suas misturas, e, em particular, entre o óxido de titânio, a alumina, a zircônia e sua mistura, o nitreto de titânio, o nitreto de alumínio, o nitreto de boro, e o carbeto de silício eventualmente em mistura com um outro material cerâmico. Deve ser notado que o suporte poroso pode ser feito também de um material orgânico ou inorgânico puramente metálico. Por exemplo, o suporte poroso 2 é feito de um metal puro como o alumínio, o zinco, o cobre, o titânio ou sob forma de uma liga de várias destes metais ou de aços inoxidáveis. Por exemplo, o suporte poroso 2 apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 1 μm a 100 μm.

[0051] Qualquer que seja o material utilizado, a invenção utiliza um método descrito no pedido de patente F 3 006 606 em que a fabricação do suporte emprega um método aditivo.

[0052] O suporte poroso 2 comporta, internamente, pelo menos uma estrutura aberta 3 formada por espaços vazios para a circulação do meio fluido a tratar. Estes espaços vazios 3 correspondem a zonas do suporte poroso não comportando material poroso. Estes espaços vazios 3 são dispostos dentro do suporte poroso 2 de modo que este suporte poroso apresenta, em periferia, uma parede perimétrica 21 contínua entre uma entrada 4 para o meio fluido situada de um lado do suporte poroso, e uma saída 5 para o retentado, situada de um outro lado do suporte poroso.

[0053] No exemplo de realização ilustrado nas Figuras 2A a 2D, o suporte poroso 2 apresenta o formato de um cilindro de seção circular. Como evidente, o formato do suporte poroso 2 é dado simplesmente a título de ilustração de modo que o suporte poroso 2 pode tomar todos os formatos possíveis. Neste exemplo ilustrado, o suporte poroso 2 é um elemento alongado, cuja entrada 4 para o meio fluido a tratar está situada em uma das extremidades do suporte poroso enquanto que a saída 5 para o retentado está situada na extremidade oposta do suporte poroso. Assim, a estrutura aberta formada pelos espaços vazios 3 dispostos dentro do suporte poroso se comunica, de um lado, com a entrada 4 do meio fluido a tratar e, do outro lado, com a saída 5 para o retentado. Como isto será ilustrado na sequência da descrição, o meio fluido entre sai respectivamente da entrada 4 ou da saída 5 do suporte poroso, por uma ou várias aberturas separadas. Em outros termos, a estrutura aberta 3 para a circulação do meio fluido é disposta no suporte poroso 2 para se abrir, em primeiro lugar, do lado da entrada do suporte poroso por uma ou várias aberturas formando a entrada 4 e, em segundo lugar, do lado de saída do suporte poroso por uma ou várias aberturas formando a saída 5.

[0054] A parte do suporte poroso 2 delimitando a estrutura aberta 3 apresenta uma superfície coberta por, pelo menos, uma camada separadora 6, destinada a estar em contato com o meio fluido a tratar, circulando no interior da estrutura aberta 3. Uma parte do meio fluido a tratar atravessa a camada separadora 6 e o suporte poroso 2, de modo que esta parte tratada do fluido, chamada filtrado ou permeado, escoa pela parede perimétrica ou na superfície exterior 21 do suporte poroso. O filtrado é recuperado sobre a superfície periférica do suporte poroso por todos os meios apropriados.

[0055] A camada separadora de filtração 6 que recobre as paredes da estrutura aberta 3 assegura a filtração do meio fluido a tratar. Em outros termos, a estrutura aberta 3 desprovida de material poroso se encontra envolvida entre a entrada 4 e a saída 5, pela camada separadora de filtração 6. As camadas separadoras de filtração, por definição, devem ter um diâmetro médio de poros inferior ao do suporte poroso 2. As camadas separadoras delimitam a superfície do elemento de separação por fluxo tangencial destinado a estar em contato com o fluido a tratar e sobre a qual irá circular o fluido a tratar,

[0056] Um elemento de separação, por fluxo tangencial, apresenta geralmente um comprimento de 1 metro a 1,5 metros. Com a seção de um elemento de separação por fluxo tangencial apresenta, com maior frequência, uma superfície de 0,8 cm2 a 14 cm2. As espessuras das camadas separadoras de filtração variam tipicamente entre 1 e 100 μm de espessura. Como evidente, para assegurar sua função de separação, e servir de camada ativa, as camadas separadoras apresentam um diâmetro médio de poros inferior ao diâmetro médio de poros do suporte. Com maior frequência, o diâmetro médio de poros das camadas separadoras de filtração é pelo menos inferior de um fator 3, e preferivelmente, de, pelo menos, um fator 5 em relação ao do suporte.

[0057] As noções de camadas separadoras de microfiltração, ultrafiltração e nanofiltração são bem conhecidas do versado na técnica. Geralmente é admitido que: - as camadas separadoras de microfiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 0,1 e 2 μm; - as camadas separadoras de ultrafiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 0,01 e 0,1 μm; - as camadas separadoras de nanofiltração apresentam um diâmetro médio de poros compreendido entre 0,5 e 10 nm.

[0058] É possível que esta camada de micro- ou de ultrafiltração seja depositada diretamente sobre o suporte poroso (caso de uma camada de separação monocamada), ou ainda sobre uma camada intermediária de diâmetro médio de poros menor, ela mesma depositada diretamente sobre o suporte poroso. A camada de separação pode, por exemplo, ser à base de, ou constituída exclusivamente, de um ou vários óxidos metálicos, carbeto ou nitreto ou outras cerâmicas. Em particular, a camada de separação é constituída por, pelo menos, uma camada separadora continuamente depositada sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, (os carbetos ou outros materiais cerâmicos e suas misturas, e, em particular, de óxido de titânio, de alumina, de zircônia ou de uma de suas misturas, de nitreto de titânio, de nitreto de alumínio, de nitreto de boro, de carbeto de silício, de carbeto de titânio eventualmente em mistura com outro material cerâmico. Aliás, a camada separadora 6 pode ser constituída por, pelo menos, uma camada separadora continuamente depositada sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de um polímero adaptado à separação visada e depositado a partir de um colódio deste polímero.

[0059] De acordo uma característica essencial da invenção, os espaços vazios 3 para a passagem do meio fluido a tratar são dispostos no suporte poroso 2 para criar dentro do suporte poroso, pelo menos uma primeira rede R1 e de um modo geral rede K R1, R2,...RK com pelo menos uma rede R1 comportando, pelo menos, dois circuitos R11, R12 de circulação para o meio fluido a tratar e de uma modo geral N circuitos R11, R12, ... R1N, interconectados uns aos outros (com N superior ou igual a 2), entre a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso. Assim, o meio fluido circula, pelo menos, em uma primeira rede R1 comportando, pelo menos, dois circuitos R11, R12 de circulação se comunicando cada um com a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso, estes dois circuitos R11, R12 de circulação se comunicando entre os mesmos entre a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso. Como evidente, uma parte do meio fluido a tratar circulando nestas redes e circuitos, atravessa a camada separadora 6 e o suporte 2 de modo que esta parte tratada, dita permeado ou filtrado é recuperada na superfície periférica do suporte.

[0060] Deve ser notado que o meio fluido pode circular em, pelo menos, uma segunda rede R2 comportando um circuito de circulação R21 ou uma série de circuitos de circulação R21, R22, R23... conectados entre os mesmos. Cada uma destas redes R1, R2, ... R2K é considerada como independente em relação às outras redes no sentido em que o meio fluido a tratar circulando no ou nos circuitos de uma rede não circule no ou nos circuitos de uma outra rede.

[0061] Durante seu trajeto dentro do suporte poroso 2 na primeira rede R1, o meio fluido a tratar é apto para encontrar pelo menos seja uma bifurcação ou separação levando o meio fluido a se separar em várias partes (pelo menos duas) para seguir trajetos diferentes, e/ou seja uma junção levando à reunião de várias partes do meio fluido a tratar (pelo menos duas) provenientes de trajetos diferentes. Assim, os circuitos R11, R12 de circulação da rede R1 se comunicam entre os mesmos por cruzamentos ou interconexões 9 dispostos dentro do suporte poroso.

[0062] Como evidente, o número de circuitos de circulação do meio fluido a tratar formando uma rede pode variar entre 2 e N, com N inteiro. Do mesmo modo, o número de interconexões 9 entre os circuitos de circulação pode variar de 1 a M. Estas interconexões são dispostas entre os circuitos de circulação formando uma rede de circulação. Do mesmo modo, deve ser notado que os circuitos de circulação se comunicam com a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso, em zonas comuns ou separadas do suporte poroso.

[0063] No exemplo de realização ilustrado nas Figuras 2A a 2D, o suporte poroso 2 comporta uma primeira rede R1 de circulação para o meio fluido a tratar comportando dois circuitos R11, R12 de circulação para o meio fluido, apresentando uma entrada comum 4 e duas aberturas distintas formando a saída 5. Estes dois circuitos R11, R12 de circulação possuem um segmento comum desde a entrada 4 até uma interconexão 9 permitindo aos dois circuitos R11, R12 de circulação serem interconectados uns aos outros. A partir da interconexão 9, o meio fluido a tratar é separado em duas partes até a saída 5. Os dois circuitos R11, R12 de circulação se abrem assim a nível da saída 5, de acordo com duas aberturas distintas.

[0064] Como evidente, o exemplo de realização ilustrado nas Figuras 2A a 2D é dado a título de ilustração do princípio da invenção. Como explicado acima, o número de circuitos R11, R12, R1N de circulação formando uma rede pode ser qualquer um. Do mesmo modo, as interconexões 9 dispostas nos circuitos de circulação são em número qualquer, este número sendo idêntico ou diferente nos diferentes circuitos de circulação.

[0065] No exemplo de realização ilustrado nas Figuras 2A a 2D, o suporte poroso 2 comporta uma segunda rede R2 comportando um único circuito R21 de circulação para o meio fluido, se comunicando com a entrada 4 e a saída 5. Este único circuito R21 de circulação da segunda rede R2 não se comunica com nenhum dos circuitos de circulação da primeira rede R1. Como evidente, esta segunda rede R2 pode comportar vários circuitos de circulação para o meio fluido, interconectados uns aos outros, entre a entrada e a saída do suporte poroso, como explicado acima.

[0066] Nota-se da descrição que precede, que os espaços vazios 3 dispostos no suporte poroso para a passagem do meio fluido definem uma ou várias estruturas abertas correspondendo cada a uma rede. De acordo com uma característica vantajosa, cada estrutura aberta é, cada, limitada por uma única e mesma superfície contínua entre a entrada e a saída do suporte poroso, estando sobretudo em contato com o meio fluido a tratar sem apresentar espaço cego. Em outros termos, os espaços vazios são dispostos a fim de não criar zonas de retenção para o meio fluido na qual o meio fluido a tratar pode estagnar. Tal é o caso, por exemplo, para um segmento de circuito cego cuja entrada e a saída do meio fluido estão situadas no mesmo local em consideração do sentido de circulação do fluido, o meio fluido estagnando ou voltando para trás no trajeto entre a entrada/saída e o fundo do circuito cego.

[0067] De acordo com uma característica vantajosa, deve ser considerado que esta estrutura aberta disposta para realizar uma rede de circuitos interconectados define estruturas tridimensionais até a parede perimétrica 21 do suporte poroso.

[0068] De acordo com uma característica da invenção, estas estruturas tridimensionais possuem uma identidade e uma continuidade de material e de textura porosa até o exterior da parede perimétrica 21. Em outros termos, o material constitutivo destas estruturas tridimensionais é idêntico e apresenta uma textura porosa constante com precisão próxima da do processo de fabricação.

[0069] De acordo com uma característica vantajosa de realização, as estruturas tridimensionais são formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão 11 escrito em uma unidade de volume do suporte poroso formando uma malha 12 no interior da qual um espaço morfologicamente pré-definido 3 é deixado vazio para a circulação do fluido a tratar. A repetição do padrão 11 é feita, em primeiro lugar, por uma justaposição perfeita ou parcial do ou dos padrões ao longo de, pelo menos, uma dimensão do espaço e, em segundo lugar, de tal modo para obter a continuidade de circulação para o meio fluido entre os espaços vazios 3 das unidades de volume e a continuidade do material poroso para a evacuação do filtrado.

[0070] A Figura 3A ilustra uma malha cúbica 12 elementar dentro da qual os espaços vazios 3, para formar a estrutura, tem um padrão cruciforme 11 com simetria central. O padrão 11 apresenta um formato em cruz em um plano como no exemplo ilustrado, uma seção quadrada para as diferentes partes do padrão.

[0071] A utilização de uma tal malha 12 associada a tal padrão 11 encontra, no quadro da invenção, uma aplicação particularmente vantajosa no caso em que a estrutura é formada por a intercalação de dois circuitos de circulação idênticas.

[0072] Para simplificar a descrição desta estrutura, foi proposto caracterizar uma malha cúbica 12 envelopando um padrão cruciforme simétrico 11 com c o lado desta malha cúbica 12 na qual se escreve o padrão, com a o lado caracterizando a abertura quadrada do padrão estando rente na fronteira da malha e com L o comprimento característico de cada porção de rede de seção quadrada, a superfície filtrante do padrão é dada pela fórmula seguinte:

[0073] O volume da malha

, a compacidade do elemento de separação obtido pelo empilhamento e a justaposição desta malha contendo este padrão é obtida com a fórmula seguinte:

[0074] Caso se assimile o circuito obtido a uma composição de canais de seção quadrada interconectados, seu diâmetro hidráulico Dh é, então, igual a a e se torna possível comparar a compacidade de uma tal estrutura objeto da invenção, formada por dois circuitos deste tipo, com as compacidades previamente descritas para os elementos de separação obtidos por extrusão.

[0075] Um elemento de separação assim fabricado, com um a fixado em 3,47 mm e um c igual a 7,94 mm, possui uma espessura e de material poroso mínimo, separando os dois circuitos igual a 0,5 mm e uma compacidade intrínseca igual a:

o que corresponde a uma compacidade de 743,7 m2/m3 que se compara com um elemento de filtração obtido por extrusão de diâmetro exterior de 25 mm, de um comprimento de 1178 mm e possuindo vinte e três canais não circulares retilíneos, de diâmetro hidráulico Dh=3,47 mm, constatando um ganho de compacidade da ordem de 30%.

[0076] As Figura 3B e 3C ilustram e dimensionam a intercalação dos dois circuitos obtidos pela intercalação do padrão ilustrado na figura 3A.

[0077] A mesma construção de uma estrutura com circuitos duplos idênticos dá, para um diâmetro hidráulico Dh de 1,60 mm, em comparação com um elemento de filtração obtido por extrusão de diâmetro exterior de 20 mm e de um comprimento de 1178 mm possuindo sessenta e um canais não circulares retilíneos de diâmetro hidráulico Dh=1,60 mm, um ganho em compacidade de 28%:

- A mesma construção de uma estrutura com circuitos duplos idênticos dá, para um diâmetro hidráulico Dh de 6,00 mm, em comparação de um elemento de filtração obtido por extrusão de diâmetro exterior de 25 mm e de um comprimento de 1178 mm possuindo oito canais não circulares retilíneos de diâmetro hidráulico Dh=6,00 mm, um ganho em compacidade de 36%:

[0078] A Figura 3D ilustra um outro exemplo de realização de uma estrutura com circuitos duplos resultante da combinação de um padrão com simetria cúbica 11 e de um padrão com simetria tetraédrica 111. O circuito formado pelos vazios interconectados segue, para o primeiro, as bordas e as diagonais das faces de um cubo e para o segundo, as bordas de um octaedro colocado no centro do mesmo cubo.

[0079] Esta combinação de dois padrões leva à construção de uma mono-rede para a qual constata-se que a malha elementar, cúbica, contém um conjunto de espaços vazios interconectados de padrão tetraédrico regular.

[0080] O empilhamento de tal padrão nas três direções do espaço, impondo, ao padrão, rotações sucessivas a fim de que os espaços vazios das bordas do tetraedro coincidam e fiquem justapostos de modo repetitivo e contínuo, permite obter, tomando-se a título de exemplo e de comparação os mesmos elementos de separação extrudados e os três mesmos diâmetros hidráulicos utilizados no exemplo 1, os novos valores de compacidade seguintes:

[0081] Constata-se com uma tal estrutura ganhos em compacidade de 66%, 72% e 123% para respectivamente diâmetros hidráulicos de 6 mm, 3,47 mm e 1,6 mm.

[0082] As Figura 4A a 4D ilustram a realização de uma estrutura aberta 3 formada pela repartição de um padrão 11 de formato cruciforme com simetria central em relação ao centro de uma malha cúbica 12 na qual é escrito o padrão. De acordo com este exemplo, o padrão 11 apresenta um formato em cruz em um plano com uma seção circular para as diferentes partes do padrão. O padrão ilustrado na Figura 4A e correspondendo ao espaço deixado vazio para a circulação do meio fluido é repetido por empilhamento da malha e do padrão de modo idêntico de acordo com uma, duas ou as três dimensões do espaço.

[0083] As Figuras 5A e 5B ilustram duas outras modalidades de um padrão 12 em uma malha elementar cúbica 12. Os padrões ilustrados 11 são complementares no sentido onde, se o padrão ilustrado na Figura 5A corresponde ao espaço vazio, então o padrão ilustrado na Figura 5B corresponde ao material poroso, e reciprocamente. Cada padrão 11 comporta uma esfera central 11a ligada com a ajuda de oito cilindros 11b orientados para um canto da malha, com oito quartos de esfera 11c, se apoiando, cada, sobre três lados contíguos da malha 12. A justaposição desta malha 12 permite obter uma estrutura formada de esferas conectadas umas às outras por cilindros.

[0084] É evidente que pode ser visado utilizar padrões 11 com formatos diversificados. Por exemplo, um padrão 11 e a malha que é associada ao mesmo podem apresentar uma ou várias simetrias entre a lista seguinte: - uma simetria central; - uma simetria ortogonal em relação a uma reta; - uma simetria espelho em relação a um plano; - uma simetria por rotação; - uma simetria por similitude.

[0085] Do mesmo modo, deve ser notado que a repetição do ou dos padrões 11 pode apresentar uma simetria em relação com a simetria externa do suporte. Neste caso, o suporte poroso pode apresentar um perfil externo variável, apresentando ou não uma simetria.

[0086] Nos exemplos precedentes, a estrutura aberta 3 define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão 11 sem variação, nem do formato, nem das dimensões do padrão.

[0087] Como evidente, pode ser visar realizar a estrutura aberta 3 definindo estruturas tridimensionais pela repartição de, pelo menos, um padrão 11 cujas dimensões variam gradualmente de modo isomórfico ao longo de, pelo menos, uma direção e/ou a morfologia varia gradualmente de modo isométrico ao longo de, pelo menos, uma direção.

[0088] As Figura 6A a 6D ilustram uma variante de realização de um suporte 2 poroso no qual é feita uma estrutura aberta 3 definindo estruturas tridimensionais pela repartição de um padrão 11 cujas dimensões variam gradualmente de modo isomórfico ao longo de três direções do espaço. De acordo com esta variante, o padrão 11 ilustrado na Figura 6A é escrito em uma malha quadrada 12 e comporta um quadrado central 11a bordejado sobre dois lados adjacentes por dois retângulos idênticos 11b e sobre seus dois outros lados adjacentes, por dois trapézios idênticos 11c.

[0089] Ao justapor um tal padrão 11 em duas direções x e y e fazendo variar gradualmente de modo isomórfico e ajustando cada vez mais próximas as dimensões dos espaços correspondendo aos retângulos 11b, quadrado 11a e trapézio 11c, é possível obter um suporte como ilustrado na Figura 6B. Como evidente, os padrões 11 periféricos são adaptados para não criar espaços cegos susceptíveis de gerar espaços de retenção duráveis do meio fluido. Foi constatado um acréscimo progressivo em direção à periferia do material poroso, facilitando a evacuação do filtrado. Esta justaposição seguindo as direções x e y foram, ela mesma um padrão (Figura 6C) que empilhado de modo idêntico, por exemplo oito vezes seguindo uma terceira direção z, permite a formação de uma estrutura se estendendo de modo contínuo entre a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso 12 (Figura 6D).

[0090] Nos exemplos de realização descritos previamente, a estrutura aberta 3 define estruturas tridimensionais com configurações geométricas repetitivas. As Figura 7A e 7B ilustram um exemplo de realização de um suporte poroso 2 cuja estrutura aberta 3 define estruturas tridimensionais com configurações geométricas não repetitivas. Assim, as estruturas tridimensionais são realizadas de modo desordenado sem repetição construindo-se, como evidente, uma continuidade de material poroso para a evacuação do filtrado através do material poroso e a continuidade de espaços vazios para a circulação do meio fluido entre a entrada 4 e a saída do suporte 12 sem criar zonas cegas.

[0091] Nos exemplos que precedem, os espaços vazios 3 são criados no material poroso para permitir a circulação do meio fluido. As Figuras 8A a 8D ilustram um exemplo de realização de um suporte poroso 2 no qual é disposto uma rede de recuperação para o filtrado RF que se abre através da parede perimétrica 21 do suporte poroso. Como evidente, tal rede de recuperação RF para o filtrado é independente da ou das redes de circulação R1, R2, RK para o meio fluido. Esta rede de recuperação para o filtrado RF deixa uma parte de material poroso constitutivo do suporte poroso, subsistir entre este espaço vazio e redes de circulação, mas igualmente, entre este espaço vazio e os lados entrada 4 e saída 5 do suporte. Tal rede de recuperação para o filtrado RF é criada para facilitar a evacuação do filtrado em direção ao exterior do suporte poroso.

[0092] As Figura 9 a 9I ilustram outro exemplo de um elemento de separação por fluxo tangencial 1 de geometria tubular. O elemento de separação por fluxo tangencial 1 comporta um suporte poroso 2 obtido sob um formato alongado se estendendo ao longo de um eixo central longitudinal A de modo que a estrutura deste suporte poroso é qualidade de retilínea. O suporte poroso 2 ilustrado nas Figuras 9, 9I possui uma seção reta transversal circular e apresenta assim uma superfície exterior cilíndrica, mas a seção reta transversal poderia ser qualquer uma ou poligonal.

[0093] O suporte poroso 2 é disposto para comportar internamente uma única rede de circulação 3 para o meio fluido a tratar circulando entre uma entrada 4 e uma saída 5. No exemplo ilustrado, a entrada 4 está situada a uma extremidade do suporte poroso 2 e a saída 5 na outra extremidade do suporte poroso 2. O suporte poroso 2 comporta espaços vazios ou passagens 3 para formar circuitos de circulação para o meio fluido a tratar. O suporte poroso 2 é disposto para comportar sobre toda a sua periferia, uma parede perimétrica 21 envolvendo os espaços vazios ou as passagens. A parede perimétrica 21 que é delimitada pela superfície exterior 22 do suporte poroso 2 se estende de modo contínuo entre a entrada 4 e a saída 5.

[0094] O suporte poroso 2 comporta a partir de sua parede contínua perimétrica 6, uma disposição tridimensional de estruturas ligadas umas nas outras, deixando subsistir, entre as mesmas, os espaços vazios 3 para a passagem do meio fluido para criar uma rede de circulação comportando uma série de circuitos de circulação R1, R2, RK para o meio fluido, interconectados uns aos outros, entre a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso.

[0095] Como explicado, as estruturas tridimensionais fazem parte integrante do suporte poroso monobloco, isto é, que ele resulta da própria geometria dada ao suporte poroso e não são, de modo algum, elementos equipados separados. O conjunto forma um mesmo monobloco poroso, sem ligação, nem interface, nem junção de qualquer tipo. Existe uma identidade e uma continuidade de material e de textura porosa entre as estruturas tridimensionais e a parede perimétrica 21. Assim, as estruturas tridimensionais são sólidas mecanicamente e quimicamente de igual resistência que a parede perimétrica 21.

[0096] No exemplo de realização ilustrado nas Figuras 9 a 9I, os espaços vazios 3 formam uma única rede R1 comportando uma série de circuitos de circulação R11, R12 , conectados uns aos outros, entre a entrada 4 e a saída 5 do suporte poroso. De acordo com este exemplo, os circuitos de circulação são obtidos pelas passagens ou espaços vazios 3 se apresentando sob a forma de sete canais periféricos a a g distribuídos de acordo com uma circunferência do suporte poroso, de um canal central h disposto no centro do suporte poroso e passagens de comunicação ou de interconexões 9 entre os canais.

[0097] Os canais a a h são obtidos no exemplo ilustrado, paralelamente uns aos outros sobre todo o comprimento do suporte poroso. Entre a entrada 4 e a seção BB, os canais a a h são independentes uns dos outros. A nível da seção B-B, os canais a a h são interconectados uns aos outros, como se nota na Figura 9B. Mais precisamente, espaços livres ou interconexões 9 são criados em primeiro lugar, entre os pares de canais periféricas próximos, a saber b-c, d-e e f-g, em segundo lugar, entre o canal central h e o canal periférico não se comunicando um com o outro, a saber o canal a no exemplo ilustrado. Estes espaços livres ou interconexões 9 que subsistem em razão da disposição de estruturas tridimensionais constituem passagens de comunicação entre os canais, estas interconexões 9 se estendendo, no exemplo ilustrado, de modo transversal em relação aos canais.

[0098] No exemplo ilustrado, esta disposição de estruturas tridimensionais e de interconexões é repetida em diferentes seções do suporte poroso, ao longo de um passo regular, efetuando uma permuta circular a nível das interconexões 9 entre os canais. Assim, a nível da seção C-C do suporte poroso que segue a seção B-B, em consideração do sentido de circulação do meio fluido a tratar (Figura 9C), os canais a a h são interconectados uns aos outros com criação de espaços livres ou interconexões 9 entre os canais a-g, b-h, c-d e e-f. Do mesmo modo, a nível da seção D-D do suporte poroso que segue a seção C-C em consideração do sentido de circulação do meio fluido a tratar (Figura 9D), os canais a a h, são interconectados uns aos outros com criação de espaços livres ou interconexões 9 entre os canais a-b, c-h, d-e e f-g.

[0099] No exemplo ilustrado, os canais a a h são interconectados entre a entrada e a saída, sete vezes pelas interconexões 9 de modo que o meio fluido a tratar entrando pela entrada 4 deve mesmo circular em cada um dos canais até sua saída 5. Os canais a a h, e as interconexões 9 formam em conjunto uma série de circuitos R1, R2, RK interconectados uns aos outros.

[0100] Como evidente, pode ser previsto realizar, no suporte poroso, uma rede com circuitos de circulação apresentando um número diferente dos descritos e interconexões diferentes das escolhidas. No mesmo sentido, pode ser vantajoso realizar, no suporte poroso, várias redes de circuitos de circulação do meio fluido interconectados uns aos outros, com os circuitos de uma rede que são independentes dos circuitos das outras redes. Por exemplo, o elemento de separação 1 pode comportar uma primeira rede de circuitos interconectados uns aos outros, formados pelos canais a, h, e, d ligados uns aos outros, ao longo de diferentes seções, por passagens de comunicação 9, uma segunda rede de circuitos interconectados uns aos outros formados pelos b e c ligados uns aos outros, de acordo com pelo menos uma e, de modo geral, diferentes seções por passagens de comunicação 9, e uma terceira rede de circuitos interconectados uns aos outros, formados pelos canais f e g ligaos uns aos outros, ao longo de, pelo menos uma e, de modo geral, diferentes seções por passagens de comunicação 9. Os circuitos de cada uma destas três redes são independentes uns dos outros, isto é, eles não se comunicam.

[0101] Como evidente, uma rede pode comportar um número maior ou menor de circuitos de circulação interconectados uns aos outros, pelas interconexões 9 repetidas, ao longo de um passo regular ou irregular. No mesmo sentido, os circuitos de circulação podem apresentar formatos e dimensões muito diversificados. No exemplo de realização ilustrado nas Figuras 9 a 9I, os circuitos de circulação, conectados uns aos outros, comportam canais a a g de seção triangular, um canal central h de seção circular e interconexões 9 de seção circular. É evidente que a seção dos canais e interconexões 9 pode ser diferente das seções representadas simplesmente a título de ilustração.

[0102] Nota-se, a partir da descrição precedente, que o elemento de separação por fluxo tangencial 1 apresenta uma nova geometria para a rede de circulação do meio fluido permitindo uma evolução progressiva ou sequencial dos diâmetros hidráulicos dos circuitos de circulação. Esta nova geometria para a rede de circulação do meio fluido permite, igualmente, rupturas radiais e/ou longitudinais na direção de encaminhamento do meio fluido com o objetivo de aumentar os desempenhos dos elementos de separação.

[0103] No quadro da invenção, a fabricação do suporte poroso, ou mesmo do elemento de separação por fluxo tangencial de modo completo, é alcançada, por exemplo, graças a uma técnica aditiva tal como descrito, por exemplo, no pedido de patente FR 3 006 606.

[0104] A invenção não é limitada aos exemplos descritos e representados, porque diversas modificações podem ser acrescentadas sem sair de seu quadro.

Claims

1. Elemento monobloco de separação de um meio fluido a tratar em um filtrado e um retentado, o referido elemento de separação comportando um suporte monobloco rígido poroso (2) feito de um mesmo material e apresentando de um lado, em sua periferia, uma parede perimétrica (21) contínua entre um lado do suporte poroso, uma entrada (4) para o meio fluido a tratar, e de um outro lado do suporte poroso, uma saída (5) para o retentado, e, em segundo lugar, internamente, pelo menos uma superfície coberta por, pelo menos, uma camada separadora (6) e delimitando uma estrutura aberta formada por espaços vazios (3) para a circulação do meio fluido a tratar, em vista de recuperar na periferia do suporte poroso, um filtrado tendo atravessado a camada separadora e o suporte poroso, caracterizado pelo fato de que os espaços vazios (3) para a passagem do meio fluido a tratar que são delimitados pela superfície do suporte coberto com a camada separadora (6), são dispostos no suporte poroso para criar dentro do suporte poroso, pelo menos uma primeira rede de circulação para o meio fluido a tratar (R1, R2, RK) comportando, pelo menos, dois circuitos de circulação (R11, R12,... ) para o meio fluido a tratar, interconectados uns aos outros, entre a entrada (4) e a saída (5) do suporte poroso, em que o circuitos de circulação da primeira rede de circulação se comunicando entre os mesmos por cruzamentos ou interconexões.

2. Elemento de separação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os espaços vazios (3) para a passagem do meio fluido são dispostos no suporte poroso para criar, dentro do suporte poroso, pelo menos uma segunda rede de circulação para o meio fluido a tratar (R, RK) comportando um ou vários circuitos de circulação (R21, R22, ...) para o meio fluido, interconectados ou não uns aos outros, entre a entrada (4) e a saída (5) do suporte poroso.

3. Elemento de separação, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que, pelo menos, um espaço vazio (RF) para a recuperação do filtrado é disposto no suporte poroso (2) se abrindo através da parede perimétrica (21) do suporte poroso.

4. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que cada estrutura aberta é, cada, limitada por uma única e mesma superfície contínua entre a entrada (4) e a saída (5) do suporte poroso, estando sobretudo em contato com o meio fluido sem apresentar espaço cego, esta estrutura aberta definindo estruturas tridimensionais a partir da parede perimétrica do suporte poroso.

5. Elemento de separação, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as estruturas tridimensionais possuem uma identidade e uma continuidade de material e de textura porosa até a parede perimétrica.

6. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a estrutura aberta (3) define estruturas tridimensionais com configurações geométricas não repetitivas.

7. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a estrutura aberta (3) define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão (11) escrito em uma unidade de volume do suporte poroso formando uma malha (12) no interior da qual um espaço morfologicamente pré-definido é deixado vazio para a circulação do fluido a tratar, a referida repetição sendo feita, em primeiro lugar, por uma justaposição perfeita ou parcial do ou dos padrões (11) ao longo de, pelo menos, uma dimensão do espaço e, por outro lado de tal modo para obter a continuidade de circulação para o meio fluido entre os espaços vazios das unidades de volume e a continuidade do material poroso para a evacuação do filtrado.

8. Elemento de separação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a estrutura aberta (3) define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão (11) sem variação, nem da forma, nem dimensões do padrão.

9. Elemento de separação, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a estrutura aberta (3) define estruturas tridimensionais formadas pela repartição de, pelo menos, um padrão (11) cujas dimensões variam gradualmente de modo isomórfico ao longo de, pelo menos, uma direção e/ou a morfologia varia gradualmente de modo isométrico ao longo de, pelo menos, uma direção.

10. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que um padrão (11) e a malha (12) que que é associada ao mesmo podem apresentar uma ou várias simetrias entre a lista seguinte: - uma simetria central; - uma simetria ortogonal em relação a uma reta; - uma simetria espelho em relação a um plano; - uma simetria por rotação; - uma simetria por similitude.

11. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a repetição do ou dos padrões (11) apresenta uma simetria em relação com a simetria externa do suporte.

12. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o suporte poroso (2) é feito de um material orgânico ou inorgânico.

13. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende um suporte poroso (2) e, pelo menos, uma camada separadora (6) continuamente depositado sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de uma cerâmica, escolhida entre os óxidos, os nitretos, os carbetos ou outros materiais cerâmicas e suas misturas, e, em particular, de óxido de titânio, de alumina, de zircônia ou de uma de suas misturas, de nitreto de titânio, de nitreto de alumínio, de nitreto de boro, de carbeto de silício, de carbeto de titânio eventualmente em mistura com um outro material cerâmico.

14. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que compreende um suporte poroso (2) e, pelo menos, uma camada separadora (6) continuamente depositada sobre as paredes das estruturas tridimensionais, cada camada sendo constituída de um polímero adaptado à separação visada e depositado a partir de um colódio deste polímero.

15. Elemento de separação, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o suporte poroso (2) apresenta um diâmetro médio de poros pertencendo à faixa indo de 1 μm a 100 μm.