CA3196863A1 - Element de separation d'un milieu liquide a contrainte de cisaillement parietale elevee - Google Patents
Element de separation d'un milieu liquide a contrainte de cisaillement parietale eleveeInfo
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Abstract
L'objet de l'invention concerne un élément de séparation comportant : - un support poreux rigide monobloc inorganique (2) possédant d'un côté, une première surface plane extérieure (3) et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure (4); - au moins deux veines de circulation (6) pour le milieu liquide aménagées dans le support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire; - au moins un système interne de raccordement pour la distribution (10) du milieu liquide, dans une série de veines de circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte (12) du rétentat provenant de la série de veines de circulation, le système interne de raccordement pour la distribution (10), les veines de circulation (6) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) étant pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée (11) et la sortie (13) du support poreux; - et un système de collecte (7) du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices..
Description
Description Titre de l'invention : Elément de séparation d'un milieu liquide à contrainte de cisaillement pariétale élevée Domaine Technique [0001]La présente invention concerne le domaine technique des éléments de séparation par flux tangentiel d'un milieu liquide à traiter en un filtrat ou perméat et un rétentat, communément appelés membranes de filtration.
[0002]Plus précisément, l'invention concerne de nouvelles géométries de ces éléments de séparation permettant d'augmenter le flux du filtrat et/ou de réduire la consommation d'énergie des installations mettant en uvre ces éléments de séparation.
Technique antérieure
Technique antérieure
[0003]Les procédés de séparation utilisant des membranes sont utilisés dans de nombreux secteurs, notamment dans l'environnement pour la production d'eau potable et le traitement des effluents industriels, dans l'industrie chimique, pétrochimique, pharmaceutique, agro-alimentaire et dans le domaine de la biotechnologie.
[0004]Une membrane constitue une barrière sélective qui permet, sous l'action d'une force de transfert, le passage ou l'arrêt de certains composants du milieu fluide à traiter. Le passage ou l'arrêt des composants résulte de leur taille par rapport à la taille des pores de la membrane qui se comporte alors comme un filtre. En fonction de la taille des pores, ces techniques sont nommées microfiltration, ultrafiltration ou nanofiltration.
[0005]II existe des membranes de structures et textures différentes. Les membranes sont, en général, constituées d'un support poreux qui assure la résistance mécanique de la membrane et qui, définissant le nombre et la morphologie des veines de circulation pour le milieu liquide à traiter, détermine la surface filtrante totale de la membrane. C'est en effet sur les parois intérieures de ces veines de circulation qu'une couche dite couche séparatrice, couche de filtration, couche de
6 séparation, couche active ou peau assure la séparation. Durant la séparation, le transfert du milieu liquide filtré s'effectue à travers la couche séparatrice, puis ce liquide se répand dans la texture poreuse du support pour se diriger vers la surface périmétrique extérieure du support poreux. Cette partie du liquide à
traiter ayant traversée la couche de séparation et le support poreux est appelée perméat ou filtrat et se trouve récupérée par un système de collecte. L'autre partie est appelée rétentat et est, le plus souvent, réinjectée dans le liquide à
traiter en amont de la membrane, grâce à une boucle de circulation.
[0006]Le principal phénomène antagoniste au transfert du filtrat à travers la couche de séparation est l'apparition d'un colmatage résultant d'une polarisation de concentration, d'un dépôt ou d'un blocage des pores. Quelle que soit la nature de la couche filtrante utilisée pour effectuer une opération de filtration et quel que soit la nature du milieu liquide à traiter, il apparaît toujours dès le début de l'opération de filtration, une baisse du flux de perrnéation qui est la conséquence dudit colmatage de la couche de séparation et qui peut parfois être extrêmement forte et rapide.
traiter ayant traversée la couche de séparation et le support poreux est appelée perméat ou filtrat et se trouve récupérée par un système de collecte. L'autre partie est appelée rétentat et est, le plus souvent, réinjectée dans le liquide à
traiter en amont de la membrane, grâce à une boucle de circulation.
[0006]Le principal phénomène antagoniste au transfert du filtrat à travers la couche de séparation est l'apparition d'un colmatage résultant d'une polarisation de concentration, d'un dépôt ou d'un blocage des pores. Quelle que soit la nature de la couche filtrante utilisée pour effectuer une opération de filtration et quel que soit la nature du milieu liquide à traiter, il apparaît toujours dès le début de l'opération de filtration, une baisse du flux de perrnéation qui est la conséquence dudit colmatage de la couche de séparation et qui peut parfois être extrêmement forte et rapide.
[0007]Le phénomène de polarisation de concentration opère lors d'une opération de filtration lorsque les macromolécules présentes dans le milieu liquide à
traiter se concentrent à l'interface membrane/solution où elles exercent une contre-pression osmotique opposée à la force de séparation ou rétrodiffusent dans le coeur du milieu liquide à traiter selon la loi de Fick. Le phénomène de polarisation de concentration résulte de l'accumulation des composés retenus au voisinage de la membrane du fait de la perméation du solvant.
traiter se concentrent à l'interface membrane/solution où elles exercent une contre-pression osmotique opposée à la force de séparation ou rétrodiffusent dans le coeur du milieu liquide à traiter selon la loi de Fick. Le phénomène de polarisation de concentration résulte de l'accumulation des composés retenus au voisinage de la membrane du fait de la perméation du solvant.
[0008]C'est lorsque la concentration en particules à la surface de la membrane augmente jusqu'à provoquer l'apparition d'une phase condensée sous forme d'un gel ou d'un dépôt cohésif qu'il apparait une résistance hydraulique additionnelle à
celle de la membrane. Le blocage des pores opère lorsqu'il y a intrusion de particules de tailles inférieures ou égales à celles des pores, ce qui entraîne une réduction de la surface filtrante.
celle de la membrane. Le blocage des pores opère lorsqu'il y a intrusion de particules de tailles inférieures ou égales à celles des pores, ce qui entraîne une réduction de la surface filtrante.
[0009]Le colmatage, sa réversibilité ou son irréversibilité, sont des phénomènes complexes qui dépendent de l'élément de filtration et en particulier des couches séparatrices, du liquide à traiter et des paramètres opératoires.
[0010]Le colmatage est un frein important à l'attractivité économique de la filtration car il conduit, lors du dimensionnement des installations de filtration, à
accroître les surfaces installées afin de satisfaire les besoins en volumes à traiter d'une part et il rend nécessaire la mise en oeuvre de moyens techniques spécifiques pour y remédier a posteriori, tels des cycles de nettoyage utilisant des détergents ou des rétro-filtrations périodiques d'autre part.
accroître les surfaces installées afin de satisfaire les besoins en volumes à traiter d'une part et il rend nécessaire la mise en oeuvre de moyens techniques spécifiques pour y remédier a posteriori, tels des cycles de nettoyage utilisant des détergents ou des rétro-filtrations périodiques d'autre part.
[0011]Pour supprimer, limiter ou retarder ladite accumulation de matière, il a été
largement étudié et décrit dans l'art antérieur, l'effet positif de la vitesse d'écoulement continu d'un fluide à traiter tangentiellement à la surface d'une couche filtrante.
largement étudié et décrit dans l'art antérieur, l'effet positif de la vitesse d'écoulement continu d'un fluide à traiter tangentiellement à la surface d'une couche filtrante.
[0012]C'est ainsi en effet que l'intérêt actuel de la filtration tangentielle des liquides réside dans une circulation continue et maîtrisée du milieu liquide à traiter (le rétentat) à l'intérieur de veines de circulation dans des conditions de vitesse et de pression qui agissent sur l'amplitude et la cinétique du colmatage de la couche filtrante, la vitesse de déplacement du rétentat générant une contrainte de cisaillement pariétale tp qui ralentie le colmatage, d'où une augmentation du débit du filtrat (du pernnéat) dans les porosités de la couche filtrante et de son support.
[0013]Plus la vitesse est élevée, plus la valeur de la contrainte pariétale Tp est élevée et plus le colmatage est réduit ou retardé. Mais l'inconvénient est que cet effet vitesse d'une part requiert un surcroit de puissance qui joue d'une manière générale en sa défaveur et d'autre part ne permet pas de comparer des veines de circulation de sections droites différentes.
[0014] C'est l'accès à la valeur de la contrainte de cisaillement pariétale Tp (wall shear stress) proprement dite qui permet de comparer des veines de circulation de sections droites différentes. H. Barnier d'abord Colmatage de membranes minérales d'ultrafiltration ou de microfiltration dans les bio-industries , Journées d'Etudes Membranes et Bio-industries, Paris (France), (1993) puis G. Gésan-Guiziou, G. Daufin, E. Boyaval, O. Le Berre, Wall shear stress: effective parameter for the caracterisation of the cross-flow transport in turbulent regime during skimmed rnilk nnicrofiltration , Lait, 79, 347-354, (1999) considèrent que la contrainte pariétale est le seul paramètre qui permet, pour un même fluide à
traiter, de comparer leurs performances.
traiter, de comparer leurs performances.
[0015]La contrainte de cisaillement pariétale représente les forces appliquées par le fluide circulant tangentiellement à la surface de la membrane sur un élément de surface nnennbranaire.
[0016]C'est une grandeur homogène à une pression et son unité est le pascal (Pa) ou N.m-2. Elle peut être expérimentalement déterminée avec la relation suivante :
d = Ap T - ________________ P 4 = L
où dest le diamètre hydraulique et L la longueur de la veine de circulation.
d = Ap T - ________________ P 4 = L
où dest le diamètre hydraulique et L la longueur de la veine de circulation.
[0017]Elle est dépendante de la nature du milieu liquide (sa viscosité) par l'intermédiaire de la perte de charge Ap, du facteur de frottement de Darcy fp (nombre sans dimension) et du nombre de Reynolds Re en accord avec les relations suivantes :
3,19 = fD = L'd= p
3,19 = fD = L'd= p
[0018]Soit :T = -fp = p = V2 où fp, dans le cas d'une veine de circulation à
section droite circulaire et en régime d'écoulement laminaire, vaut: fc, = 64/Re, le coefficient 64 étant caractéristique d'une veine de circulation à section droite circulaire.
section droite circulaire et en régime d'écoulement laminaire, vaut: fc, = 64/Re, le coefficient 64 étant caractéristique d'une veine de circulation à section droite circulaire.
[0019]Les auteurs Yunus A. Cengel et John M. Cimbala, dans leur ouvrage Mécanique des Fluides, Fondements et Applications Copyright 2017 par De Boeck Superieur (Traduction de A. Chagnes, S. Griveau, V. Lair et A.
Ringuedé), précisent que ce coefficient varie selon la géométrie de la section droite de la veine de circulation du fluide à traiter. Il ressort de cet ouvrage qu'à
Reynolds identique, le facteur de frottement devient supérieur à celui d'une veine de circulation à section droite circulaire, pour une veine de circulation à
section droite rectangulaire fortement aplatie.
Ringuedé), précisent que ce coefficient varie selon la géométrie de la section droite de la veine de circulation du fluide à traiter. Il ressort de cet ouvrage qu'à
Reynolds identique, le facteur de frottement devient supérieur à celui d'une veine de circulation à section droite circulaire, pour une veine de circulation à
section droite rectangulaire fortement aplatie.
[0020]Dans ces conditions, et toutes autres choses étant égales par ailleurs, la contrainte de cisaillement pariétale Tp dans une telle veine de circulation est plus 5 grande que celle dans une veine de circulation à section droite circulaire ou carrée, permettant donc ainsi un décolmatage plus efficace et un gain sur le flux de perméation.
[0021]L'état de la technique a proposé diverses formes de réalisation de membranes de filtration avec des veines de circulation à section rectangulaire. Par exemple, le brevet FR 2 696 653 décrit une unité de filtration comportant une structure poreuse rigide interposée entre une plaque de poussée et une plaque de contre-poussée. La structure poreuse rigide possède des faces principales planes recouvertes par une couche séparatrice en contact avec le milieu liquide à
traiter circulant entre ces faces principales et les plaques de poussée et de contre-poussée. Cette solution nécessite la mise en oeuvre de plaques de poussée et de contre-poussée.
traiter circulant entre ces faces principales et les plaques de poussée et de contre-poussée. Cette solution nécessite la mise en oeuvre de plaques de poussée et de contre-poussée.
[0022]L'objet de l'invention se propose de fournir de nouveaux éléments de filtration rigides avec une géométrie adaptée pour assurer un décolmatage efficace en vue d'augmenter le flux du filtrat tout en présentant une facilité de fabrication.
Exposé de l'invention
Exposé de l'invention
[0023]Pour atteindre un tel objectif, l'objet de l'invention concerne un élément de séparation d'un milieu liquide à séparer en un perméat et un rétentat comportant :
- un support poreux rigide monobloc inorganique possédant d'un côté, une première surface plane extérieure et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface externe de liaison ;
- au moins deux veines de circulation pour le milieu liquide aménagées dans le support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire ;
- au moins un système interne de raccordement pour la distribution du milieu liquide, aménagé dans le support poreux pour répartir à partir d'une entrée aménagée dans le support poreux, le milieu liquide, dans une série de veines de circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte du rétentat, aménagé dans le support poreux pour collecter jusqu'à une sortie aménagée dans le support poreux, le rétentat provenant de la série de veines de circulation, le système interne de raccordement pour la distribution, les veines de circulation et le système interne de raccordement pour la collecte étant pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée et la sortie du support poreux de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux entre l'entrée et la sortie, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice, le support poreux présentant une continuité de matériau et de texture poreuse et une résistance mécanique permettant d'éviter la rupture du support poreux pour une différence de pression du milieu liquide d'au moins un bar entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat;
- et un système de collecte du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
- un support poreux rigide monobloc inorganique possédant d'un côté, une première surface plane extérieure et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface externe de liaison ;
- au moins deux veines de circulation pour le milieu liquide aménagées dans le support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire ;
- au moins un système interne de raccordement pour la distribution du milieu liquide, aménagé dans le support poreux pour répartir à partir d'une entrée aménagée dans le support poreux, le milieu liquide, dans une série de veines de circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte du rétentat, aménagé dans le support poreux pour collecter jusqu'à une sortie aménagée dans le support poreux, le rétentat provenant de la série de veines de circulation, le système interne de raccordement pour la distribution, les veines de circulation et le système interne de raccordement pour la collecte étant pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée et la sortie du support poreux de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux entre l'entrée et la sortie, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice, le support poreux présentant une continuité de matériau et de texture poreuse et une résistance mécanique permettant d'éviter la rupture du support poreux pour une différence de pression du milieu liquide d'au moins un bar entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat;
- et un système de collecte du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[0024]Avantageusement, le support poreux est obtenu par la mise en oeuvre d'une méthode additive adaptée pour que la porosité du matériau poreux assure l'acheminement du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[0025]Typiquement, le matériau constitutif du support poreux a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins 10 MPa.
[0026]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, la section droite rectangulaire des veines de circulation possède deux dimensions dont l'une des dimensions est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension.
[0027]Par exemple, plusieurs veines de circulation sont aménagées dans le support poreux parallèlement les unes aux autres.
[0028]Selon un autre exemple, au moins une veine de circulation a une forme flexueuse tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter.
traiter.
[0029]Par exemple, au moins une veine de circulation a une forme flexueuse périodique.
[0030]Selon un mode de réalisation, chaque veine de circulation possède une section droite constante sur toute son étendue entre le système interne de raccordement pour la distribution et le système interne de raccordement pour la collecte.
[0031]Selon un exemple de réalisation, les veines de circulation sont délimitées par deux faces parallèles qui sont perpendiculaires ou parallèles à au moins deux surfaces planes extérieures du support poreux.
[0032]Selon une variante de réalisation, le système interne de raccordement pour la distribution et le système interne de raccordement pour la collecte débouchent sur l'extérieur du support poreux par un ou plusieurs orifices ou embouts aménagés au niveau d'une surface plane extérieure ou au niveau d'une surface externe de liaison.
[0033]Par exemple, le système interne de raccordement pour la distribution et le système interne de raccordement pour la collecte sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation.
[0034]Selon un autre exemple, le système interne de raccordement pour la distribution et le système interne de raccordement pour la collecte sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation.
[0035]Selon une caractéristique de réalisation, le système de collecte du perméat comporte des espaces aménagés à l'intérieur du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[0036]Typiquement, le système de collecte du perméat débouche sur l'extérieur du support poreux par un ou plusieurs orifices ou embouts de collecte dudit perméat.
[0037]La première surface plane extérieure, la deuxième surface plane extérieure et la surface externe de liaison sont rendues étanches.
[0038]Selon une caractéristique de réalisation, le système de collecte du perméat est aménagé en creux dans au moins une surface plane extérieure du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices, le reste de la surface plane extérieure non aménagé en creux étant rendue étanche.
[0039]Par exemple, le support poreux comporte des embouts rendus étanches extérieurement, délimitant l'entrée du système interne de raccordement pour la distribution et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte.
[0040]Les embouts s'étendent selon des directions dont les angles par rapport à la direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 0 et 900.
[0041]Un autre objet de l'invention est de proposer une unité de séparation comportant au moins un élément de séparation monté dans un appareillage pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à
traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat dont les embouts délimitent l'entrée du système interne de raccordement pour la distribution du milieu liquide à traiter et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte du rétentat, les embouts de collecte de perméat état équipés de connexions fixées de manière étanche sur lesdits embouts.
Brève description des dessins
traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat dont les embouts délimitent l'entrée du système interne de raccordement pour la distribution du milieu liquide à traiter et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte du rétentat, les embouts de collecte de perméat état équipés de connexions fixées de manière étanche sur lesdits embouts.
Brève description des dessins
[0042][Fig. l]La Figure 1 est une représentation schématique en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes de coupe B-B de la figure 2, d'un élément de séparation illustrant le principe général de l'objet de l'invention.
[0043][Fig. 2]La Figure 2 est une vue en coupe transversale de l'élément de séparation, prise sensiblement selon les lignes de coupe A-A de la figure 1.
[0044][Fig. 3]La Figure 3 est une vue en perspective illustrant un premier exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode à embouts de raccordement.
[0045][Fig. 4] La Figure 4 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes IV-IV de la Fig. 3.
[0046][Fig. 5]La Figure 5 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes V-V de la Fig. 4.
[0047][Fig. 6]La Figure 6 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode à
embouts de raccordement.
embouts de raccordement.
[0048][Fig. 7]La Figure 7 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes VII-VII
de la Fig. 6.
de la Fig. 6.
[0049][Fig. 8]La Figure 8 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes VIII-VIII de la Fig. 7.
[0050][Fig. 9]La Figure 9 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes IX-IX de la Fig. 8.
[0051][Fig. 10]La Figure 10 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes X-X de la Fig. 6.
[0052][Fig. 11]La Figure 11 est une vue en perspective analogue à la Fig. 6 illustrant un autre exemple de réalisation pour les embouts de raccordement de l'élément de séparation conforme à l'invention.
[0053][Fig. 12]La Figure 12 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention de conception identique à l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 6 mais avec une entrée et une sortie pour le milieu liquide, réalisées de manière asymétrique.
[0054][Fig. 13]La Figure 13 est une vue en perspective analogue à la Fig. 12, illustrant un autre exemple de réalisation avec des embouts de raccordement filetés.
[0055][Fig. 13A]La Figure 13A est une vue en perspective avec une coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes A-A de la Fig. 13.
[0056][Fig. 13B]La Figure 13B est une vue en coupe longitudinale prise sensiblement selon les lignes B-B de la Fig. 13.
[0057][Fig. 13C]La Figure 13C est une vue en coupe transversale prise sensiblement selon les lignes C-C de la Fig. 13.
[0058][Fig. 13D]La Figure 13D est une vue en coupe en plan prise sensiblement selon les lignes D-D de la Fig. 13.
[0059][Fig. 14]La Figure 14 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode à orifices de raccordement, réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle avec les veines de circulation du milieu liquide aménagées perpendiculairement aux surfaces planes extérieures.
[0060][Fig. 15]La Figure 15 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes XV-XV de la Fig. 14.
[0061][Fig. 16]La Figure 16 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XVI-XVI de la Fig. 14.
10 [0062][Fig. 17]La Figure 17 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes de la Fig. 16.
[0063][Fig. 18]La Figure 18 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XVIII-XVIII de la Fig. 14.
[0064][Fig. 19]La Figure 19 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode à orifices de raccordement, réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle et comportant un système de récupération du perrnéat uniquement en surface du support poreux.
[0065][Fig. 20]La Figure 20 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes XX-XX de la Fig. 19.
[0066][Fig. 21]La Figure 21 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XXI-XXI de la Fig. 19.
[0067][Fig. 22]La Figure 22 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XXII-)OGI de la Fig. 19.
[0068][Fig. 23]La Figure 23 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation analogue à la Fig. 22 et dans laquelle les veines de circulation du milieu liquide sont aménagées selon deux rangées superposées.
[0069][Fig. 24]La Figure 24 est une vue illustrant en négatif les veines de circulation et le système de récupération du perméat de la variante de réalisation illustrée à
la Fig. 23.
[0070][Fig. 25]La Figure 25 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention, relevant du mode à orifices de raccordement réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle avec les veines de circulation du milieu liquide aménagées parallèlement aux surfaces planes extérieures.
[0071][Fig. 26]La Figure 26 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XXVI-XXVI de la Fig. 25.
[0072][Fig. 27]La Figure 27 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XXVII-XXVII de la Fig. 25.
[0073][Fig. 28]La Figure 28 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XWIII-XXVIII de la Fig. 25.
[0074][Fig. 29]La Figure 29 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes XXIX-XXIX de la Fig. 25.
[0075][Fig. 30]La Figure 30 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un appareillage du commerce pourvu de connexions pour le raccordement d'un élément de séparation relevant du mode à orifices de raccordement et conforme à l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29.
[0076][Fig. 31]La Figure 31 est une vue en éclaté de l'exemple de réalisation de l'appareillage illustré à la Fig. 30.
Description des modes de réalisation [0077]L'objet de l'invention concerne un élément de séparation 1, par flux tangentiel d'un milieu liquide M à séparer en un perméat ou filtrat P et un rétentat R.
Ce milieu liquide à traiter peut être de toute nature. Conformément aux Fig. 1 et qui illustrent de manière générale les caractéristiques de l'invention sans représenter tous les détails pour des raisons de clarté, l'élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 rigide monobloc inorganique possédant d'un côté, une première surface plane extérieure 3 et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure 4 raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface de liaison 5. Au moins deux veines 6 de circulation pour le milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 en étant pourvues sur leurs faces internes, d'au moins une couche séparatrice.
[0078]Compte tenu que le support poreux 2 rigide possède une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 situées en regard ou en vis-à-vis l'une de l'autre, l'élément de séparation 1 possède une géométrie optimisée. Il est à noter que dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, la première surface plane extérieure 3 et la deuxième surface plane extérieure 4 ne sont pas parallèles entre elles. Selon une variante préférée de réalisation illustrée sur les Fig. 3 et suivantes, la première surface plane extérieure 3 et la deuxième surface plane extérieure 4 sont parallèles entre elles, offrant la possibilité
d'empiler les éléments de séparation 1 les uns sur les autres. La surface de liaison 5 entre ces deux surfaces planes extérieures 3, 4 peut être réalisée de toute manière appropriée par exemple, par une surface courbe ou une surface plane perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 en définissant une ou plusieurs faces de liaison. Cette surface de liaison 5 peut définir par exemple deux faces de liaison parallèles entre elles comme illustré aux Fig. 3 à 11 ou quatre faces de liaison parallèles entre elles deux à deux comme illustré aux Fig.
14 et suivantes de sorte que le support poreux 2 possède une forme de parallélépipède rectangle.
[0079]Dans de tels éléments de séparation 1, le corps constituant le support poreux 2 présente une texture poreuse. Cette texture poreuse est caractérisée par le diamètre moyen des pores. Il est rappelé que par diamètre moyen de pores, on entend la valeur d50 d'une distribution volumique pour laquelle 50% du volume total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce d50. La distribution volumique est la courbe (fonction analytique) représentant les fréquences des volumes des pores en fonction de leur diamètre. Le d50 correspond à la médiane séparant en deux parties égales l'aire située sous la courbe des fréquences obtenue par pénétration de mercure. En particulier, on pourra utiliser la technique décrite dans la norme ISO 15901-1 :2005 pour ce qui concerne la technique de mesure par pénétration de mercure.
[0080]La porosité du support poreux, qui correspond au volume total des vides interconnectés (pores) présents dans la matière considérée, est une grandeur physique qui conditionne les capacités d'écoulement et de rétention dudit corps poreux. Pour que le matériau puisse être utilisé en filtration, la porosité
ouverte interconnectée totale doit être au minimum de 10% pour un débit satisfaisant de filtrat à travers le support, et au maximum de 60% afin de garantir une résistance mécanique du support poreux adaptée.
[0081]La porosité d'un support poreux peut être mesurée en déterminant le volume d'un liquide contenu dans ledit corps poreux en pesant ledit matériau avant et après un séjour prolongé dans ledit liquide (eau ou autre solvant).
Connaissant les masses volumiques respectives du matériau considéré et du liquide utilisé, la différence massique, convertie en volume, est directement représentative du volume des pores et donc de la porosité ouverte totale du support poreux.
[0082]D'autres techniques permettent de mesurer précisément la porosité
ouverte totale d'un support poreux parmi lesquelles on peut citer :
- la porosimétrie par intrusion de mercure (norme ISO 15901-1 précitée) :
injecté
sous pression, le mercure remplit les pores accessibles aux pressions mises en oeuvre, et le volume de mercure injecté correspond alors au volume des pores ;
- la diffusion aux petits angles : cette technique, qui utilise soit un rayonnement de neutrons, soit des rayons X, donne accès à des quantités physiques moyennées sur l'échantillon entier. La mesure consiste en l'analyse de la distribution angulaire de l'intensité diffusée par l'échantillon ;
- l'analyse d'images 2D obtenues par microscopie ;
- l'analyse d'images 3D obtenues par tomographie de rayons X.
[0083]Le support poreux 2 a un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme allant de 0,5 pm à 50 pm. La porosité du support poreux 2 est comprise entre et 60%, de préférence entre 20 et 50%.
[0084]La porosité du support poreux 2 est ouverte, c'est-à-dire qu'elle forme un réseau de pores interconnectés dans les trois dimensions, ce qui permet au fluide filtré par la ou les couches séparatrices de traverser tout ou partie du support poreux 2 jusqu'à un système de collecte 7 du perméat P ayant traversé la ou les couches séparatrices. Comme cela décrit en détail dans la suite de la description, le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2 ou comme illustré sur les Fig. 1 à 5, à l'extérieur du support poreux 2. Dans le cas où
le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2, le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou plusieurs orifices 8 ou embouts 9 de collecte du perméat communiquant avec un circuit externe de récupération du perméat. Un tel circuit externe de récupération du perméat peut être réalisé de toute manière appropriée et comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit aux Fig. 30 et 31 lorsque le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 8 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 9 lorsque le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts.
[0085]Il est d'usage de mesurer la perméabilité à l'eau du support poreux 2 pour qualifier la résistance hydraulique du support poreux. En effet, dans un milieu poreux, l'écoulement stationnaire d'un fluide visqueux incompressible est régi par la loi de Darcy. La vitesse du fluide dans la porosité (le perméat) est proportionnelle au gradient de la pression et inversement proportionnelle à la viscosité dynamique du fluide, via un paramètre caractéristique appelé
perméabilité qui peut être mesurée, par exemple, selon la norme française NF X
45-101 de Décembre 1996.
[0086]Classiquement, la ou les couches séparatrices mises en oeuvre dans le cadre de l'invention assurent la filtration du milieu liquide à traiter. Les couches séparatrices de filtration, par définition, se doivent d'avoir un diamètre moyen de pores inférieur à celui du support poreux. Les couches séparatrices délimitent la surface de l'élément de séparation par flux tangentiel destinée à être en contact avec le milieu liquide à traiter et le long de laquelle va circuler le milieu liquide à
traiter.
[0087] Les épaisseurs des couches séparatrices de filtration varient typiquement entre 1 pm et 100 pm d'épaisseur. Bien entendu, pour assurer sa fonction de séparation et servir de couche active, les couches séparatrices présentent un diamètre moyen de pores inférieur au diamètre moyen de pores du support poreux. Le plus souvent, le diamètre moyen de pores des couches séparatrices de filtration est au moins inférieur d'un facteur 3, et de préférence, d'au moins un facteur 5 par rapport à celui du support poreux.
[0088]Les notions de couche séparatrice de nnicrofiltration, ultrafiltration et nanofiltration sont bien connues de l'homme de l'art. Il est généralement admis 10 que:
- les couches séparatrices de rnicrofiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,1 pm et 10 pm ;
- les couches séparatrices d'ultrafiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 10 nm et 0,1 pm;
15 - les couches séparatrices de nanofiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,5 nm et 10 nm.
[0089]11 est possible que cette couche de micro ou d'ultrafiltration, dite couche active, soit déposée directement sur le support poreux, ou encore sur une couche intermédiaire de diamètre moyen de pores moindre, elle-même déposée directement sur le support poreux.
[0090]La couche de séparation peut, par exemple être constituée d'une céramique, choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, d'alumine, de zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de nitrure d'aluminium, de nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un autre matériau céramique.
[0091]La couche de séparation peut aussi, par exemple, être constituée par un ou des polymères tels que PAN, PS, PSS, PES, PVDF, acétate de cellulose ou autres polymères.
[0092]Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de séparation 1 comporte au moins un système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, aménagé dans le support poreux 2 pour répartir à partir d'au moins une entrée 11 aménagée dans le support poreux 2, le milieu liquide à
traiter, dans une série de veines de circulation 6. L'élément de séparation 1 comporte également au moins un système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité, aménagé dans le support poreux 2 pour collecter jusqu'à au moins une sortie 13 aménagée dans le support poreux 2, le milieu liquide traité provenant de la série de veines de circulation 2. Il doit être compris que le système interne de raccordement pour la distribution 10, la série de veines de circulation 6 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont formés par des espaces vides pour la circulation du milieu liquide c'est-à-dire par des zones du support poreux 2 ne comportant pas de matière poreuse.
[0093]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 est aménagé
de manière à répartir le milieu liquide dans une série de veines de circulation 6 à
partir d'une entrée 11 pour le milieu liquide M aménagée dans le support poreux 2. Typiquement, ce système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte à partir d'une entrée 11, un tronçon d'entrée commun 10e débouchant dans une bifurcation ou croisement 10b réalisé par le support poreux pour comporter autant de voies de distribution que de veines de circulation 6.
Comme cela sera expliqué en détail dans la suite de la description, le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche par son entrée 11, sur l'extérieur du support poreux 10 par un ou plusieurs embouts 15 ou orifices 16 aménagés au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au niveau d'une surface externe de liaison 5. L'entrée 11 pour le milieu liquide à traiter communique avec un circuit externe de circulation pouvant être réalisé de toute manière appropriée.
Ce circuit externe de circulation comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple aux Fig. 30 et 31 lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 15 lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
[0094]De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 est aménagé dans le support poreux 2 pour récupérer le milieu liquide des veines liquides et l'acheminer jusqu'à la sortie 13 aménagée dans le support poreux 2 et assurant l'évacuation du rétentat R. Typiquement, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte à partir d'une sortie 13, un tronçon de sortie commun 12s débouchant dans un embranchement ou croisement 12e réalisé par le support poreux pour comporter autant de voies de collecte que de veines de circulation 6. Comme cela sera expliqué en détail dans la suite de la description, le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche par la sortie 13, sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou plusieurs embouts ou orifices 16 aménagés au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au niveau d'une surface externe de liaison 5. La sortie 13 pour le rétentat communique avec un circuit externe de circulation pouvant être réalisé de toute manière appropriée. Ce circuit externe de circulation comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple aux Fig. 30 et 31 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 15 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
[0095]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6. Il est à noter que le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 peuvent être aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, comme dans les exemples illustrés aux Fig. 3 et suivantes.
[0096]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, l'élément de séparation 1 comporte deux veines de circulation 6 communiquant d'un côté avec une entrée 11, via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et du côté opposé avec une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12. Bien entendu comme cela sera décrit en détail dans les différentes variantes de réalisation, l'élément de séparation 1 peut comporter entre une entrée 11 et une sortie 13, une série de veines de circulation 6 supérieure à deux. De même, l'élément de séparation 1 peut comporter plusieurs entrées 11 et plusieurs sorties 13, ainsi que plusieurs séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 et une sortie 13.
[0097]Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, les veines de circulation 6 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité sont pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée 11 et la sortie 13 du support poreux 2 de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux 2 entre l'entrée 11 et la sortie 13, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice. En d'autres termes, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, des veines de circulation 6 et du système interne de raccordement pour la collecte sont pourvues d'au moins une couche séparatrice. Il s'ensuit que le milieu liquide circule dans le support poreux 2 en étant uniquement en contact avec une couche séparatrice.
[0098]Selon une caractéristique de l'objet de l'invention, les veines de circulation 6 pour le milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 pour posséder chacune une section droite rectangulaire définie par deux grands côtés parallèles entre eux de longueur a et deux petits côtés parallèles entre eux de largeur b. La section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est prise perpendiculairement aux lignes de courant du liquide à traiter. Comme cela ressort de la Fig. 1, il est à noter que les côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 ne sont pas forcément rectilignes. Cependant, selon une variante préférée de réalisation, tous les côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 sont rectilignes. Avantageusement, la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est constante selon toute leur longueur ou étendue à savoir sur la distance prise entre le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0099]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l'une des dimensions à
savoir la largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension à savoir la longueur a des grands côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6. Par exemple, la largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est entre 4 et 80 fois inférieure à la longueur a des grands côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6.
[0100]La description qui suit donne à titre d'illustration non limitative différentes variantes de réalisation de l'élément de séparation 1 conforme à l'invention dont le principe général est décrit en relation des Fig. 1 et 2. Toutes les caractéristiques de l'invention décrites en relation des Fig. 1 et 2 sont mises en oeuvres par ces différentes variantes de réalisation même si ces caractéristiques ne sont pas décrites en détail pour chacune d'entre elles.
[0101]Selon l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, les veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 en n'étant pas parallèle entre elles. Selon les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 3 et suivantes, les veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres. Il est à noter que dans les exemples illustrés aux Fig. 3 à 13 et 25 à
29, les veines de circulation 6 sont délimitées par deux faces planes parallèles qui sont parallèles aux deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 alors que dans les exemples des Fig. 14 à 24, les deux faces planes parallèles des veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2.
[0102]Il est à noter que selon un exemple de réalisation non illustré, le support poreux 2 peut comporter au moins une veine de circulation 6 avec un volume flexueux tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter ;
un volume flexueux étant défini par le déplacement autour d'un axe de référence selon une trajectoire curviligne, d'une section plane génératrice, cet axe de référence ne traversant pas ladite section génératrice et se trouvant contenu dans le volume du support poreux. Au moins une veine de circulation a une forme flexueuse périodique.
[0103]Les Fig. 3 à 5 illustrent un exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale rectangulaire pourvu 5 d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit externe de circulation pour le milieu liquide. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles situées en vis-à-vis et raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux faces de liaison 10 parallèles entre elles et deux embouts 15 à chacune des deux extrémités opposées du support poreux 2. Les embouts 15 s'étendent selon une direction dont l'angle par rapport à la direction principale de circulation du fluide à
traiter est égal à 00. Bien entendu, les embouts 15 peuvent s'étendre selon des directions différentes comme dans des directions dont les angles par rapport à
la 15 direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 900.
[0104] Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et en vis-à-vis et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la longueur. Ces deux veines de circulation 10 sont parallèles aux surfaces planes 20 extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté
avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 aménagé dans le support poreux 2 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 aménagé dans le support poreux 2. Le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par un embout 15 dans lequel est aménagée l'entrée 11 tandis que le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par l'autre embout 15 dans lequel est aménagée la sortie 13. Selon cet exemple, le système de collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé dans le support poreux 2 de sorte que le perméat est collecté au niveau des surfaces planes extérieures 3, 4 et de la surface de liaison 5. Aussi, le système de collecte 7 qui est situé à l'extérieur du support poreux 2, est réalisé par tous systèmes appropriés pour récupérer le perméat sortant de la surface extérieure du support poreux 2, comme un réceptacle.
[0105] Les Fig. 6 à 10 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale rectangulaire pourvu d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit externe de circulation pour le milieu liquide et d'embouts 9 destinés à raccorder à un circuit externe de collecte du perméat, le système de collecte 7 du perméat aménagé dans le support poreux 2 . Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux faces de liaison 51 parallèles entre elles. Ces deux faces de liaison 51 sont reliées entre elles à chacune de leurs extrémités, par la surface de liaison 5 aménagée pour former à une extrémité, un embout 15 délimitant l'entrée 11 pour le milieu liquide et un embout 9 de collecte du perméat et à l'autre extrémité, un embout 15 pour la sortie 13 du rétentat R et un autre embout 9 de collecte du perméat.
Tel que cela ressort des dessins, les deux embouts 15 pour le milieu fluide et le rétentat sont alignés selon l'axe longitudinal de l'élément de séparation 1 tandis que les embouts 9 de collecte du perméat sont disposés symétriquement de part et d'autre des embouts 15 pour le milieu fluide et le rétentat. Par ailleurs, les embouts 9, 15 s'étendent selon une direction dont l'angle par rapport à la direction principale de circulation du fluide à traiter est égal à 00 mais il est clair que les embouts 9, 15 peuvent s'étendre selon des directions différentes comme dans des directions dont les angles par rapport à la direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 900.
[0106]Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement trente fois inférieure à la longueur.
Ces deux veines de circulation 6 sont parallèles aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0107]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 10). Le tronçon d'entrée commun 10e communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le support poreux, avec les deux veines de circulation 6. De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par la sortie 13. Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de la sortie 13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec les deux veines de circulation 6.
[0108]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, de sorte que les embouts 15 sont centrés sur l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2. Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0109]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures 3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les embouts 15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus également étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 8 et 9, le système de collecte 7 comporte un réseau de huit canaux 7a aménagés dans le support 2 parallèlement entre eux selon un même plan et entre les deux veines de circulation 6 pour récupérer le perméat P ayant traversé la ou les couches séparatrices et le support 2. Les canaux 7a sont séparés entre eux par des cloisons longitudinales 2a et sont séparés des veines de circulation 6 par des cloisons de séparation 2b. Ces canaux 7a communiquent entre eux à chaque extrémité, par un canal de collecte 7c se prolongeant par un conduit 7d aménagé
dans un embout 9 pour déboucher à l'extérieur du support poreux 2, à
l'extrémité de l'embout 9. Tel que cela ressort des dessins, un premier embout de sortie pour le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15 définissant l'entrée 11 pour le milieu liquide tandis qu'un deuxième embout 9 de sortie pour le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15 définissant la sortie 13 pour le milieu liquide.
[0110]Selon cet exemple des Fig. 6 à 10, les embouts 9, 15 de raccordement respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et aux circuits d'amenée du milieu liquide et de sortie du rétentat sont du type tubulaire cannelés. Bien entendu, les embouts 9, 15 de raccordement peuvent être aménagés pour présenter un système de raccordement d'un type différent. La Fig. 11 illustre un exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 identique à l'exemple illustré aux Fig. 6 à 10 à la différence que les embouts 9, 15 sont lisses. Selon une autre variante de réalisation non illustrée, les embouts 9, peuvent être filetés.
[0111]Les Fig. 12 et 13, 13A-13D illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 de conception identique à l'exemple illustré aux Fig.
6 à
10, à la différence que le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter et le système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6. Ainsi, les éléments communs entre l'élément de séparation 1 décrit aux Fig. 6 à 10 et cet autre exemple de réalisation ne seront pas repris. L'embout 15 définissant l'entrée 11 pour le milieu liquide est décalé d'un côté par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2 tandis que l'embout 15 définissant la sortie 13 pour le perméat P est décalé de l'autre côté par rapport l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2. Ainsi, l'élément de séparation 1 comporte à chacune de ses extrémités, un embout 9 de sortie pour le perméat P s'étendant de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2A, avec un embout 15 définissant l'entrée 11 ou la sortie 13.
[0112] Tel que ressort des figures, cet élément de séparation 1 de forme générale rectangulaire aplatie comporte ainsi à une première extrémité, un embout 15 définissant l'entrée 11 et aligné avec un embout 9 de sortie pour le perméat situé
à la deuxième extrémité tandis que cette deuxième extrémité est pourvue d'un embout 15 définissant la sortie 13 et aligné avec un embout 9 de sortie pour le perméat.
[0113]Six veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur des petits côtés sensiblement 50 fois inférieure à
la longueur des grands côtés. Ces six veines de circulation 6 sont parallèles aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0114]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 13B). Le tronçon d'entrée commun 10e communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le support poreux 2, avec les six veines de circulation 6. De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par la sortie 13 (Fig. 13A). Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de la sortie 13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec les six veines de circulation 6.
[0115]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6.
Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0116]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures 3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les embouts 15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du 10 perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus également étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 13C et 13D, le système de collecte 7 comporte un réseau de sept canaux 7a aménagés parallèlement entre eux et aux surfaces planes extérieures 3, 4 en se présentant chacun sous la forme d'une nappe. Les canaux 7a sont intercalés entre les veines 15 de circulation 6 et les surfaces planes extérieures 3, 4 en étant séparés des veines de circulation 6 par des cloisons 2b de manière à récupérer le perméat P
ayant traversé la ou les couches séparatrices et les cloisons 2b du support 2.
Ces canaux 7a communiquent entre eux par une chambre de collecte 7c se prolongeant par un conduit 7d aménagé dans chaque embout 9 pour déboucher 20 à l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout 9, comme illustré à la Fig. 13D par exemple. Il est à noter que la Fig. 13D montre la forme des cloisons 2b aménagée dans le support poreux 2 pour délimiter les canaux 7a mais également la bifurcation 10b et l'embranchement 12e.
[0117]Il est à noter que la Fig. 12 illustre un exemple de réalisation d'un élément de 25 séparation 1 pour lequel les embouts 9, 15 sont lisses alors que dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 13, les embouts 9, 15 sont filetés.
[0118]Les Fig. 14 à 18 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un appareillage illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0119]Dans l'exemple illustré, l'élément de séparation 1 comporte cinq entrées pour le milieu liquide M et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux 10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la Fig. 17, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1 et une communication pour le milieu fluide entre les éléments de séparation. L'élément de séparation 1 comporte aussi deux rangées superposées de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0120] Dans chaque rangée superposée, trois séries comportent trois veines de circulation 6 tandis que deux séries comportent deux veines de circulation 6.
Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres en étant séparés par des cloisons de séparation 2b. Ces veines de circulation 6 présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant via une bifurcation 10b aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
Ces veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4, par les orifices 16.
[0121]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de l'autre grande face de liaison 5g.
[0122]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0123]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du perrnéat P est aménagé
dans le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perrnéat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 16 et 18, d'une part, quatre série de trois canaux 7e superposés aménagés dans le support poreux 2 entre les deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux séries voisines de veines de circulation 6 et d'autre part, une gouttière 7f aménagée dans chaque surface plane extérieure 3, 4, dans l'alignement de chaque série de canaux. Les trois canaux 7e et les deux gouttières 7f de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les cavités tubulaires 7g sont aménagées parallèlement entre elles mais également parallèlement aux tronçons d'entrée communs 10e et aux tronçons de sortie communs 12s. Avantageusement, une partie des cavités tubulaires 7g et les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés dans un même plan tandis qu'une autre partie des cavités tubulaires 7g et les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0124]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé
en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. En d'autres termes, la totalité
des surfaces planes extérieures 3, 4 est rendue étanche à l'exception des gouttières 7f. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0125]Les Fig. 19 à 24 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle. Cet exemple de réalisation est de conception identique à l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18 à la différence que le système de récupération 7 du perméat est réalisé uniquement en surface du support poreux 2. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0126]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la Fig. 21, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1. Dans l'exemple illustré aux Fig. 19 à 22, l'élément de séparation 1 comporte une rangée de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la 10 collecte 12. Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. A titre d'exemple, les Fig. 23 et 24 illustrent une variante de réalisation identique à la variante de réalisation illustrée aux Fig. 19 à 22 à la différence que les veines de circulation 6 sont réparties selon deux rangées superposées.
[0127]Chaque rangée comporte cinq séries de veines de circulation 6 dont les trois séries centrales comportent chacune six veines de circulation 6 tandis que les deux séries d'extrémité situées à proximité des petites faces de liaison 5p comportent chacune quatre veines de circulation 6. Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 aménagé dans le support poreux 2 et comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant, via une bifurcation 10b aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16. Ces veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 aménagé dans le support poreux 2 et comportant également pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16. Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à
l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du 10 support poreux 2. Comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0128]Selon les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 19 à 24, le système de 15 collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé à l'intérieur du support poreux 2 mais uniquement en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 19 à 24, quatre série de deux gouttières 7f 20 superposées aménagées dans les surfaces planes extérieures 3, 4, comme déjà
décrit dans l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18. Les deux gouttières 7f de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g aménagées dans le support poreux en débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes 25 extérieures 3, 4. Il est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la 30 description en relation des Fig. 30 et 31.
[0129]Les Fig. 25 à 29 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un appareillage 20 illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat. Cet exemple de réalisation se distingue de l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 14 à 18 dans la mesure où les veines de circulation 6 sont aménagées parallèlement aux surfaces planes extérieures 3, contrairement à l'exemple des Fig. 14 à 18 pour lequel les veines de circulation 6 sont aménagées perpendiculairement aux surfaces planes extérieures 3, 4.
[0130]Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0131]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux 10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la figure 26, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1. L'élément de séparation 1 comporte aussi des veines de circulation 6 aménagées dans le support poreux pour communiquer avec les entrées 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et les sorties 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12. Les veines de circulation sont aménagées sur quatre étages superposées en formant deux séries de quatre veines de circulation superposées et trois séries de quatre paires de veines de circulation superposées. Tel que cela apparait plus précisément à la figure 29, dans chaque étage, les veines de circulation 6 sont séparées par des cloisons de séparation 2c réalisées par le support poreux 2 en s'étendant parallèlement entre elles et à la direction principale de circulation du milieu liquide entre les entrées 11 et les sorties 13 du milieu liquide. Il est à noter que ces cloisons de séparation 2c ne sont pas continues d'une extrémité à l'autre du support poreux, autorisant ainsi une communication entre les veines de circulation 6 de chaque étage, au niveau des entrées 11 et des sorties 13 du milieu liquide.
[0132]Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres et parallèlement aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant via une bifurcation 10b, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré
sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
[0133]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de l'autre grande face de liaison 5g.
[0134]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué
ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
1.0 [0135]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du pernnéat P est aménagé
dans le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 25, 27 et 28, trois nappes de collecte 7j superposées aménagées dans le support poreux 2 entre les deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux étages voisins de veines de circulation 6 ainsi qu'une zone en creux 7k aménagée dans chaque surface plane extérieure 3, 4. Les nappes de collecte 7j sont interposées entre deux veines de circulation 6 adjacentes, en étant séparées des veines de circulation 6 par des cloisons de séparation 2b.
[0136]Dans l'exemple illustré, il est à noter que dans chaque nappe de collecte 7j, des nervures de rigidification 7n sont aménagées dans le support poreux parallèlement entre elles pour délimiter des canaux parallèles se rejoignant à
chacune de leurs extrémités pour aboutir de chaque côté, à une série de quatre cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les cavités tubulaires 7g sont aménagées parallèlement entre elles mais également parallèlement aux tronçons d'entrée communs 10e et aux tronçons de sortie communs 12s. Avantageusement, une première série de cavités tubulaires 7g et les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés dans un même plan tandis qu'une deuxième série des cavités tubulaires 7g et les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0137]De manière analogue, des nervures de rigidification 7n réalisées par le support poreux sont aménagées en saillie dans les surfaces planes extérieures 3, 4 parallèlement entre elles de manière que chaque zone en creux 7k présente des canaux parallèles se rejoignant à chacune de leurs extrémités pour aboutir de chaque côté, à une série de quatre cavités tubulaires 7g. Les trois nappes de canaux 7j et les deux zones en creux 7k de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4.
[0138]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé
en creux est rendue étanche. Ainsi, les nervures de rigidification 7n réalisées par le support poreux en saillie dans les surfaces planes extérieures 3, 4 sont rendues étanches. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0139]Les Fig. 30 et 31 illustrent un exemple de réalisation d'un appareillage du commerce 20 pourvu de connexions pour le raccordement d'au moins un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement 8, 16 et conforme à
l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29. Cet appareillage 20 pourvu d'un ou de plusieurs éléments de séparation 1 forment ainsi une unité de séparation pour un milieu fluide de tous types. Selon cet exemple, l'appareillage 20 comporte une plaque de connexion 21 sur lequel est destiné à être fixé par des tiges filetées 22 et écrous 23, au moins un élément de séparation 1 monté de manière étanche par des joints 24, entre cette plaque de connexion 21 et une contre-plaque de serrage 26. La plaque de connexion 21 comporte des orifices 21M positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 16 des entrées 11 de l'élément de séparation 1 et d'autre part, avec un circuit d'amenée du milieu liquide 27 dont une partie seulement est représentée sur les dessins. La plaque de connexion comporte également des orifices 21R positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 16 des sorties 13 de l'élément de séparation 1 et d'autre part, avec un circuit de récupération du rétentat 28 dont une partie seulement est représentée sur les dessins. La plaque de connexion 21 comporte aussi des orifices 21P positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 8 du système de collecte du perméat et d'autre part, avec un circuit externe de récupération du perméat 29.
[0140]Dans le cadre de l'invention, la fabrication du support poreux 2, voire de l'élément de séparation dans son entier, peut être réalisée grâce à une technique 10 additive, le procédé consistant à obtenir des pièces monobloc par ajout ou agglomération de matière, l'objet prenant forme au fur et à mesure de l'empilement de couches successives. Bien entendu, cette méthode additive est configurée ou adaptée pour que la porosité du matériau poreux du support poreux assure l'acheminement du pernnéat ayant traversé la ou les couches 15 séparatrices. Le procédé a l'avantage, par rapport à d'autres techniques comme l'assemblage par collage de différentes parties fabriquées séparément, de réaliser le support en une seule étape de production et de permettre l'accès à une grande gamme de formes et d'aménagement des veines de circulation du milieu liquide à traiter et de collecte du perméat. Parmi les techniques additives, les 20 techniques SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition Modeling) à
partir d'un filament ou de granulés, PEM (Paste Extrusion Modeling) et BJ
(Binder Jetting) sont particulièrement bien adaptées.
[0141]Dans le cas de l'utilisation d'une matière solide telle qu'une poudre, l'épaisseur du lit de poudre et donc de chaque strate successivement consolidée 25 est relativement faible pour permettre sa liaison à la strate inférieure, par application d'un apport d'énergie (SLS) ou la projection d'un liquide liant (BJ). En particulier, une épaisseur de 20 pm à 200 pm de poudre sera déposée, cette épaisseur étant fonction de la technique additive sélectionnée. C'est la répétition de la séquence binaire dépôt d'un lit de poudre suivi d'une consolidation qui 30 permet, strate après strate, de construire la forme tridimensionnelle souhaitée.
Le motif de consolidation peut varier d'une strate à l'autre. La croissance de la forme tridimensionnelle souhaitée est réalisée selon une direction de croissance choisie. Dans le cas de l'utilisation d'une composition céramique sous la forme d'une pâte céramique (PEM) ou d'un filament ou de granulés thernnofusibles (FDM), l'épaisseur d'une strate est définie par un ensemble de cordons, qu'ils soient continus ou discontinus, juxtaposés ou non juxtaposés, qui sont extrudés à
une même altitude prise suivant la direction de croissance choisie.
[0142]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le matériau constitutif du support poreux a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins MPa, cette caractéristique résultant de la continuité tridimensionnelle et de 10 l'homogénéité tridimensionnelle que permettent les techniques additives d'une part et du post traitement thermique de frittage nécessaire d'autre part.
[0143]Cette caractéristique de flexion maximale associée à la géométrie du support poreux (dimensionnement, épaisseur des parois externes ou internes....) ainsi que la continuité du matériau et de la texture poreuse permettent de définir un support poreux capable d'offrir une résistance mécanique suffisante pour éviter la rupture de ce support poreux 2 sous l'effet d'une contrainte générée par la différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat, ladite surface de sortie du perméat correspondant soit à
la surface interne délimitant le système de collecte 7 du perméat quand celui-ci est aménagé dans le support poreux 2, soit à la surface extérieure de l'élément de séparation 1 quand le système de collecte 7 n'est pas aménagé dans le support poreux 2.
[0144]La différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat correspond communément à ce que l'homme du métier appelle la pression transmembranaire (PTM). Cette différence de pression est définie dans le cadre de l'invention par la moyenne des pressions alimentation PA (c'est la pression absolue mesurée à l'entrée du milieu liquide à traiter) et rétentat PR (c'est la pression absolue mesurée à la sortie du milieu liquide traité) à laquelle on soustrait soit la pression absolue Pp mesurée dans le système de collecte 7 du perméat quand celui-ci est aménagé dans le support poreux 2, soit la pression atmosphérique Pa lorsque le système de collecte 7 est aménagé en dehors du support poreux 2. La pression transmembranaire (PTM) est telle que :
.
PIM _____________________ P
[0145]Sur la base de cette définition, des caractéristiques du matériau et du dimensionnement du support poreux, ces deux derniers points étant développés ci-dessus, le support poreux 2 est défini de manière à ce qu'aucune dégradation par rupture du matériau poreux n'apparaisse pour une différence de pression du milieu liquide supérieure ou égale à 1 bar.
[0146]11y a rupture dès que le support poreux rigide monobloc inorganique 2 1.13 présente au moins une fissure ou une fracture avec ou sans déplacement localisé
du matériau poreux à l'endroit desdites fissure(s) ou fracture(s) et quand ladite rupture, interrompant la continuité poreuse, ouvre au liquide un passage direct entre d'une part l'ensemble formé par le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, par les veines de circulation 6 et par le système interne de raccordement 12 pour la collecte du rétentat et d'autre part le système de collecte 7 du perméat sans que ledit liquide ait à passer à
travers la couche de filtration.
[0147]Une telle rupture est immédiatement constatable par une chute de la pression transnnennbranaire définie comme la différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat d'une part ainsi que par une augmentation du débit présent dans le système de collecte du perméat d'autre part. Le débit de liquide traité se trouvant anormalement augmenté par celui du liquide non traité, ce mélange de perméat et de rétentat fait que la rupture rend impropre l'utilisation de l'élément de séparation. Celui-ci est alors considéré comme détruit et il doit être remplacé.
10 [0062][Fig. 17]La Figure 17 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes de la Fig. 16.
[0063][Fig. 18]La Figure 18 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XVIII-XVIII de la Fig. 14.
[0064][Fig. 19]La Figure 19 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention relevant du mode à orifices de raccordement, réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle et comportant un système de récupération du perrnéat uniquement en surface du support poreux.
[0065][Fig. 20]La Figure 20 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes XX-XX de la Fig. 19.
[0066][Fig. 21]La Figure 21 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XXI-XXI de la Fig. 19.
[0067][Fig. 22]La Figure 22 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XXII-)OGI de la Fig. 19.
[0068][Fig. 23]La Figure 23 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation analogue à la Fig. 22 et dans laquelle les veines de circulation du milieu liquide sont aménagées selon deux rangées superposées.
[0069][Fig. 24]La Figure 24 est une vue illustrant en négatif les veines de circulation et le système de récupération du perméat de la variante de réalisation illustrée à
la Fig. 23.
[0070][Fig. 25]La Figure 25 est une vue en perspective illustrant un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention, relevant du mode à orifices de raccordement réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle avec les veines de circulation du milieu liquide aménagées parallèlement aux surfaces planes extérieures.
[0071][Fig. 26]La Figure 26 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XXVI-XXVI de la Fig. 25.
[0072][Fig. 27]La Figure 27 est une vue en coupe longitudinale prise selon les lignes XXVII-XXVII de la Fig. 25.
[0073][Fig. 28]La Figure 28 est une vue en coupe transversale prise selon les lignes XWIII-XXVIII de la Fig. 25.
[0074][Fig. 29]La Figure 29 est une vue en coupe en plan prise selon les lignes XXIX-XXIX de la Fig. 25.
[0075][Fig. 30]La Figure 30 est une vue en perspective d'un exemple de réalisation d'un appareillage du commerce pourvu de connexions pour le raccordement d'un élément de séparation relevant du mode à orifices de raccordement et conforme à l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29.
[0076][Fig. 31]La Figure 31 est une vue en éclaté de l'exemple de réalisation de l'appareillage illustré à la Fig. 30.
Description des modes de réalisation [0077]L'objet de l'invention concerne un élément de séparation 1, par flux tangentiel d'un milieu liquide M à séparer en un perméat ou filtrat P et un rétentat R.
Ce milieu liquide à traiter peut être de toute nature. Conformément aux Fig. 1 et qui illustrent de manière générale les caractéristiques de l'invention sans représenter tous les détails pour des raisons de clarté, l'élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 rigide monobloc inorganique possédant d'un côté, une première surface plane extérieure 3 et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure 4 raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface de liaison 5. Au moins deux veines 6 de circulation pour le milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 en étant pourvues sur leurs faces internes, d'au moins une couche séparatrice.
[0078]Compte tenu que le support poreux 2 rigide possède une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 situées en regard ou en vis-à-vis l'une de l'autre, l'élément de séparation 1 possède une géométrie optimisée. Il est à noter que dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, la première surface plane extérieure 3 et la deuxième surface plane extérieure 4 ne sont pas parallèles entre elles. Selon une variante préférée de réalisation illustrée sur les Fig. 3 et suivantes, la première surface plane extérieure 3 et la deuxième surface plane extérieure 4 sont parallèles entre elles, offrant la possibilité
d'empiler les éléments de séparation 1 les uns sur les autres. La surface de liaison 5 entre ces deux surfaces planes extérieures 3, 4 peut être réalisée de toute manière appropriée par exemple, par une surface courbe ou une surface plane perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 en définissant une ou plusieurs faces de liaison. Cette surface de liaison 5 peut définir par exemple deux faces de liaison parallèles entre elles comme illustré aux Fig. 3 à 11 ou quatre faces de liaison parallèles entre elles deux à deux comme illustré aux Fig.
14 et suivantes de sorte que le support poreux 2 possède une forme de parallélépipède rectangle.
[0079]Dans de tels éléments de séparation 1, le corps constituant le support poreux 2 présente une texture poreuse. Cette texture poreuse est caractérisée par le diamètre moyen des pores. Il est rappelé que par diamètre moyen de pores, on entend la valeur d50 d'une distribution volumique pour laquelle 50% du volume total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce d50. La distribution volumique est la courbe (fonction analytique) représentant les fréquences des volumes des pores en fonction de leur diamètre. Le d50 correspond à la médiane séparant en deux parties égales l'aire située sous la courbe des fréquences obtenue par pénétration de mercure. En particulier, on pourra utiliser la technique décrite dans la norme ISO 15901-1 :2005 pour ce qui concerne la technique de mesure par pénétration de mercure.
[0080]La porosité du support poreux, qui correspond au volume total des vides interconnectés (pores) présents dans la matière considérée, est une grandeur physique qui conditionne les capacités d'écoulement et de rétention dudit corps poreux. Pour que le matériau puisse être utilisé en filtration, la porosité
ouverte interconnectée totale doit être au minimum de 10% pour un débit satisfaisant de filtrat à travers le support, et au maximum de 60% afin de garantir une résistance mécanique du support poreux adaptée.
[0081]La porosité d'un support poreux peut être mesurée en déterminant le volume d'un liquide contenu dans ledit corps poreux en pesant ledit matériau avant et après un séjour prolongé dans ledit liquide (eau ou autre solvant).
Connaissant les masses volumiques respectives du matériau considéré et du liquide utilisé, la différence massique, convertie en volume, est directement représentative du volume des pores et donc de la porosité ouverte totale du support poreux.
[0082]D'autres techniques permettent de mesurer précisément la porosité
ouverte totale d'un support poreux parmi lesquelles on peut citer :
- la porosimétrie par intrusion de mercure (norme ISO 15901-1 précitée) :
injecté
sous pression, le mercure remplit les pores accessibles aux pressions mises en oeuvre, et le volume de mercure injecté correspond alors au volume des pores ;
- la diffusion aux petits angles : cette technique, qui utilise soit un rayonnement de neutrons, soit des rayons X, donne accès à des quantités physiques moyennées sur l'échantillon entier. La mesure consiste en l'analyse de la distribution angulaire de l'intensité diffusée par l'échantillon ;
- l'analyse d'images 2D obtenues par microscopie ;
- l'analyse d'images 3D obtenues par tomographie de rayons X.
[0083]Le support poreux 2 a un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme allant de 0,5 pm à 50 pm. La porosité du support poreux 2 est comprise entre et 60%, de préférence entre 20 et 50%.
[0084]La porosité du support poreux 2 est ouverte, c'est-à-dire qu'elle forme un réseau de pores interconnectés dans les trois dimensions, ce qui permet au fluide filtré par la ou les couches séparatrices de traverser tout ou partie du support poreux 2 jusqu'à un système de collecte 7 du perméat P ayant traversé la ou les couches séparatrices. Comme cela décrit en détail dans la suite de la description, le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2 ou comme illustré sur les Fig. 1 à 5, à l'extérieur du support poreux 2. Dans le cas où
le système de collecte 7 du perméat P est aménagé dans le support poreux 2, le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou plusieurs orifices 8 ou embouts 9 de collecte du perméat communiquant avec un circuit externe de récupération du perméat. Un tel circuit externe de récupération du perméat peut être réalisé de toute manière appropriée et comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit aux Fig. 30 et 31 lorsque le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 8 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 9 lorsque le système de collecte 7 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts.
[0085]Il est d'usage de mesurer la perméabilité à l'eau du support poreux 2 pour qualifier la résistance hydraulique du support poreux. En effet, dans un milieu poreux, l'écoulement stationnaire d'un fluide visqueux incompressible est régi par la loi de Darcy. La vitesse du fluide dans la porosité (le perméat) est proportionnelle au gradient de la pression et inversement proportionnelle à la viscosité dynamique du fluide, via un paramètre caractéristique appelé
perméabilité qui peut être mesurée, par exemple, selon la norme française NF X
45-101 de Décembre 1996.
[0086]Classiquement, la ou les couches séparatrices mises en oeuvre dans le cadre de l'invention assurent la filtration du milieu liquide à traiter. Les couches séparatrices de filtration, par définition, se doivent d'avoir un diamètre moyen de pores inférieur à celui du support poreux. Les couches séparatrices délimitent la surface de l'élément de séparation par flux tangentiel destinée à être en contact avec le milieu liquide à traiter et le long de laquelle va circuler le milieu liquide à
traiter.
[0087] Les épaisseurs des couches séparatrices de filtration varient typiquement entre 1 pm et 100 pm d'épaisseur. Bien entendu, pour assurer sa fonction de séparation et servir de couche active, les couches séparatrices présentent un diamètre moyen de pores inférieur au diamètre moyen de pores du support poreux. Le plus souvent, le diamètre moyen de pores des couches séparatrices de filtration est au moins inférieur d'un facteur 3, et de préférence, d'au moins un facteur 5 par rapport à celui du support poreux.
[0088]Les notions de couche séparatrice de nnicrofiltration, ultrafiltration et nanofiltration sont bien connues de l'homme de l'art. Il est généralement admis 10 que:
- les couches séparatrices de rnicrofiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,1 pm et 10 pm ;
- les couches séparatrices d'ultrafiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 10 nm et 0,1 pm;
15 - les couches séparatrices de nanofiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,5 nm et 10 nm.
[0089]11 est possible que cette couche de micro ou d'ultrafiltration, dite couche active, soit déposée directement sur le support poreux, ou encore sur une couche intermédiaire de diamètre moyen de pores moindre, elle-même déposée directement sur le support poreux.
[0090]La couche de séparation peut, par exemple être constituée d'une céramique, choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, d'alumine, de zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de nitrure d'aluminium, de nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un autre matériau céramique.
[0091]La couche de séparation peut aussi, par exemple, être constituée par un ou des polymères tels que PAN, PS, PSS, PES, PVDF, acétate de cellulose ou autres polymères.
[0092]Selon une caractéristique de l'invention, l'élément de séparation 1 comporte au moins un système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, aménagé dans le support poreux 2 pour répartir à partir d'au moins une entrée 11 aménagée dans le support poreux 2, le milieu liquide à
traiter, dans une série de veines de circulation 6. L'élément de séparation 1 comporte également au moins un système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité, aménagé dans le support poreux 2 pour collecter jusqu'à au moins une sortie 13 aménagée dans le support poreux 2, le milieu liquide traité provenant de la série de veines de circulation 2. Il doit être compris que le système interne de raccordement pour la distribution 10, la série de veines de circulation 6 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont formés par des espaces vides pour la circulation du milieu liquide c'est-à-dire par des zones du support poreux 2 ne comportant pas de matière poreuse.
[0093]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 est aménagé
de manière à répartir le milieu liquide dans une série de veines de circulation 6 à
partir d'une entrée 11 pour le milieu liquide M aménagée dans le support poreux 2. Typiquement, ce système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte à partir d'une entrée 11, un tronçon d'entrée commun 10e débouchant dans une bifurcation ou croisement 10b réalisé par le support poreux pour comporter autant de voies de distribution que de veines de circulation 6.
Comme cela sera expliqué en détail dans la suite de la description, le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche par son entrée 11, sur l'extérieur du support poreux 10 par un ou plusieurs embouts 15 ou orifices 16 aménagés au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au niveau d'une surface externe de liaison 5. L'entrée 11 pour le milieu liquide à traiter communique avec un circuit externe de circulation pouvant être réalisé de toute manière appropriée.
Ce circuit externe de circulation comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple aux Fig. 30 et 31 lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 15 lorsque le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
[0094]De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 est aménagé dans le support poreux 2 pour récupérer le milieu liquide des veines liquides et l'acheminer jusqu'à la sortie 13 aménagée dans le support poreux 2 et assurant l'évacuation du rétentat R. Typiquement, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte à partir d'une sortie 13, un tronçon de sortie commun 12s débouchant dans un embranchement ou croisement 12e réalisé par le support poreux pour comporter autant de voies de collecte que de veines de circulation 6. Comme cela sera expliqué en détail dans la suite de la description, le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche par la sortie 13, sur l'extérieur du support poreux 2 par un ou plusieurs embouts ou orifices 16 aménagés au niveau d'une surface plane extérieure 3, 4 ou au niveau d'une surface externe de liaison 5. La sortie 13 pour le rétentat communique avec un circuit externe de circulation pouvant être réalisé de toute manière appropriée. Ce circuit externe de circulation comporte notamment par exemple, soit un appareillage pourvu de connexions tel que décrit par exemple aux Fig. 30 et 31 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par des orifices 16 soit des tubulures pourvues de connexions destinées à être fixées de manière étanche sur les embouts 15 lorsque le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par de tels embouts 15.
[0095]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6. Il est à noter que le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 peuvent être aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, comme dans les exemples illustrés aux Fig. 3 et suivantes.
[0096]Dans l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, l'élément de séparation 1 comporte deux veines de circulation 6 communiquant d'un côté avec une entrée 11, via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et du côté opposé avec une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12. Bien entendu comme cela sera décrit en détail dans les différentes variantes de réalisation, l'élément de séparation 1 peut comporter entre une entrée 11 et une sortie 13, une série de veines de circulation 6 supérieure à deux. De même, l'élément de séparation 1 peut comporter plusieurs entrées 11 et plusieurs sorties 13, ainsi que plusieurs séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 et une sortie 13.
[0097]Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, les veines de circulation 6 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité sont pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée 11 et la sortie 13 du support poreux 2 de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux 2 entre l'entrée 11 et la sortie 13, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice. En d'autres termes, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, des veines de circulation 6 et du système interne de raccordement pour la collecte sont pourvues d'au moins une couche séparatrice. Il s'ensuit que le milieu liquide circule dans le support poreux 2 en étant uniquement en contact avec une couche séparatrice.
[0098]Selon une caractéristique de l'objet de l'invention, les veines de circulation 6 pour le milieu liquide à traiter sont aménagées dans le support poreux 2 pour posséder chacune une section droite rectangulaire définie par deux grands côtés parallèles entre eux de longueur a et deux petits côtés parallèles entre eux de largeur b. La section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est prise perpendiculairement aux lignes de courant du liquide à traiter. Comme cela ressort de la Fig. 1, il est à noter que les côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 ne sont pas forcément rectilignes. Cependant, selon une variante préférée de réalisation, tous les côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 sont rectilignes. Avantageusement, la section droite rectangulaire des veines de circulation 6 est constante selon toute leur longueur ou étendue à savoir sur la distance prise entre le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0099]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, l'une des dimensions à
savoir la largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension à savoir la longueur a des grands côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6. Par exemple, la largeur b des petits côtés de la section droite rectangulaire est entre 4 et 80 fois inférieure à la longueur a des grands côtés de la section droite rectangulaire des veines de circulation 6.
[0100]La description qui suit donne à titre d'illustration non limitative différentes variantes de réalisation de l'élément de séparation 1 conforme à l'invention dont le principe général est décrit en relation des Fig. 1 et 2. Toutes les caractéristiques de l'invention décrites en relation des Fig. 1 et 2 sont mises en oeuvres par ces différentes variantes de réalisation même si ces caractéristiques ne sont pas décrites en détail pour chacune d'entre elles.
[0101]Selon l'exemple illustré aux Fig. 1 et 2, les veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 en n'étant pas parallèle entre elles. Selon les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 3 et suivantes, les veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres. Il est à noter que dans les exemples illustrés aux Fig. 3 à 13 et 25 à
29, les veines de circulation 6 sont délimitées par deux faces planes parallèles qui sont parallèles aux deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 alors que dans les exemples des Fig. 14 à 24, les deux faces planes parallèles des veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2.
[0102]Il est à noter que selon un exemple de réalisation non illustré, le support poreux 2 peut comporter au moins une veine de circulation 6 avec un volume flexueux tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter ;
un volume flexueux étant défini par le déplacement autour d'un axe de référence selon une trajectoire curviligne, d'une section plane génératrice, cet axe de référence ne traversant pas ladite section génératrice et se trouvant contenu dans le volume du support poreux. Au moins une veine de circulation a une forme flexueuse périodique.
[0103]Les Fig. 3 à 5 illustrent un exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale rectangulaire pourvu 5 d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit externe de circulation pour le milieu liquide. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles situées en vis-à-vis et raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux faces de liaison 10 parallèles entre elles et deux embouts 15 à chacune des deux extrémités opposées du support poreux 2. Les embouts 15 s'étendent selon une direction dont l'angle par rapport à la direction principale de circulation du fluide à
traiter est égal à 00. Bien entendu, les embouts 15 peuvent s'étendre selon des directions différentes comme dans des directions dont les angles par rapport à
la 15 direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 900.
[0104] Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et en vis-à-vis et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la longueur. Ces deux veines de circulation 10 sont parallèles aux surfaces planes 20 extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté
avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 aménagé dans le support poreux 2 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 aménagé dans le support poreux 2. Le système interne de raccordement pour la distribution 10 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par un embout 15 dans lequel est aménagée l'entrée 11 tandis que le système interne de raccordement pour la collecte 12 débouche sur l'extérieur du support poreux 2 par l'autre embout 15 dans lequel est aménagée la sortie 13. Selon cet exemple, le système de collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé dans le support poreux 2 de sorte que le perméat est collecté au niveau des surfaces planes extérieures 3, 4 et de la surface de liaison 5. Aussi, le système de collecte 7 qui est situé à l'extérieur du support poreux 2, est réalisé par tous systèmes appropriés pour récupérer le perméat sortant de la surface extérieure du support poreux 2, comme un réceptacle.
[0105] Les Fig. 6 à 10 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 réalisé sous la forme d'un bloc aplatie de forme générale rectangulaire pourvu d'embouts 15 destinés à être raccordé à un circuit externe de circulation pour le milieu liquide et d'embouts 9 destinés à raccorder à un circuit externe de collecte du perméat, le système de collecte 7 du perméat aménagé dans le support poreux 2 . Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux faces de liaison 51 parallèles entre elles. Ces deux faces de liaison 51 sont reliées entre elles à chacune de leurs extrémités, par la surface de liaison 5 aménagée pour former à une extrémité, un embout 15 délimitant l'entrée 11 pour le milieu liquide et un embout 9 de collecte du perméat et à l'autre extrémité, un embout 15 pour la sortie 13 du rétentat R et un autre embout 9 de collecte du perméat.
Tel que cela ressort des dessins, les deux embouts 15 pour le milieu fluide et le rétentat sont alignés selon l'axe longitudinal de l'élément de séparation 1 tandis que les embouts 9 de collecte du perméat sont disposés symétriquement de part et d'autre des embouts 15 pour le milieu fluide et le rétentat. Par ailleurs, les embouts 9, 15 s'étendent selon une direction dont l'angle par rapport à la direction principale de circulation du fluide à traiter est égal à 00 mais il est clair que les embouts 9, 15 peuvent s'étendre selon des directions différentes comme dans des directions dont les angles par rapport à la direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 900.
[0106]Deux veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement trente fois inférieure à la longueur.
Ces deux veines de circulation 6 sont parallèles aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0107]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 10). Le tronçon d'entrée commun 10e communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le support poreux, avec les deux veines de circulation 6. De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par la sortie 13. Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de la sortie 13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec les deux veines de circulation 6.
[0108]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, de sorte que les embouts 15 sont centrés sur l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2. Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0109]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures 3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les embouts 15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus également étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 8 et 9, le système de collecte 7 comporte un réseau de huit canaux 7a aménagés dans le support 2 parallèlement entre eux selon un même plan et entre les deux veines de circulation 6 pour récupérer le perméat P ayant traversé la ou les couches séparatrices et le support 2. Les canaux 7a sont séparés entre eux par des cloisons longitudinales 2a et sont séparés des veines de circulation 6 par des cloisons de séparation 2b. Ces canaux 7a communiquent entre eux à chaque extrémité, par un canal de collecte 7c se prolongeant par un conduit 7d aménagé
dans un embout 9 pour déboucher à l'extérieur du support poreux 2, à
l'extrémité de l'embout 9. Tel que cela ressort des dessins, un premier embout de sortie pour le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15 définissant l'entrée 11 pour le milieu liquide tandis qu'un deuxième embout 9 de sortie pour le perméat P est aménagé parallèlement à l'embout 15 définissant la sortie 13 pour le milieu liquide.
[0110]Selon cet exemple des Fig. 6 à 10, les embouts 9, 15 de raccordement respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et aux circuits d'amenée du milieu liquide et de sortie du rétentat sont du type tubulaire cannelés. Bien entendu, les embouts 9, 15 de raccordement peuvent être aménagés pour présenter un système de raccordement d'un type différent. La Fig. 11 illustre un exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 identique à l'exemple illustré aux Fig. 6 à 10 à la différence que les embouts 9, 15 sont lisses. Selon une autre variante de réalisation non illustrée, les embouts 9, peuvent être filetés.
[0111]Les Fig. 12 et 13, 13A-13D illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 de conception identique à l'exemple illustré aux Fig.
6 à
10, à la différence que le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter et le système interne de raccordement pour la collecte 12 du milieu liquide traité sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6. Ainsi, les éléments communs entre l'élément de séparation 1 décrit aux Fig. 6 à 10 et cet autre exemple de réalisation ne seront pas repris. L'embout 15 définissant l'entrée 11 pour le milieu liquide est décalé d'un côté par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2 tandis que l'embout 15 définissant la sortie 13 pour le perméat P est décalé de l'autre côté par rapport l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2. Ainsi, l'élément de séparation 1 comporte à chacune de ses extrémités, un embout 9 de sortie pour le perméat P s'étendant de manière symétrique par rapport à l'axe longitudinal passant par le milieu du support poreux 2A, avec un embout 15 définissant l'entrée 11 ou la sortie 13.
[0112] Tel que ressort des figures, cet élément de séparation 1 de forme générale rectangulaire aplatie comporte ainsi à une première extrémité, un embout 15 définissant l'entrée 11 et aligné avec un embout 9 de sortie pour le perméat situé
à la deuxième extrémité tandis que cette deuxième extrémité est pourvue d'un embout 15 définissant la sortie 13 et aligné avec un embout 9 de sortie pour le perméat.
[0113]Six veines 6 de circulation sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement l'une à l'autre et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur des petits côtés sensiblement 50 fois inférieure à
la longueur des grands côtés. Ces six veines de circulation 6 sont parallèles aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0114]Le système interne de raccordement pour la distribution 10 comporte un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2 à l'extrémité de l'embout 15, par l'entrée 11 (Fig. 13B). Le tronçon d'entrée commun 10e communique à l'opposé de l'entrée 11 via une bifurcation 10b aménagée dans le support poreux 2, avec les six veines de circulation 6. De manière similaire, le système interne de raccordement pour la collecte 12 comporte un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire aménagé dans l'embout 15 et débouchant sur l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout, par la sortie 13 (Fig. 13A). Le tronçon de sortie commun 12s communique à l'opposé de la sortie 13, via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec les six veines de circulation 6.
[0115]Selon cet exemple de réalisation, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation 6.
Bien entendu, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0116]Selon cet exemple de réalisation, le système de collecte 7 du perméat P
est aménagé dans le support poreux 2 de sorte que les surfaces planes extérieures 3, 4 et la surface de liaison 5 sont rendues étanches. Bien entendu, les embouts 15 délimitant l'entrée 11 et la sortie 13 et les deux embouts 9 de collecte du 10 perméat qui sont formés par la surface de liaison 5, sont rendus également étanches extérieurement. Tel que cela ressort plus précisément des Fig. 13C et 13D, le système de collecte 7 comporte un réseau de sept canaux 7a aménagés parallèlement entre eux et aux surfaces planes extérieures 3, 4 en se présentant chacun sous la forme d'une nappe. Les canaux 7a sont intercalés entre les veines 15 de circulation 6 et les surfaces planes extérieures 3, 4 en étant séparés des veines de circulation 6 par des cloisons 2b de manière à récupérer le perméat P
ayant traversé la ou les couches séparatrices et les cloisons 2b du support 2.
Ces canaux 7a communiquent entre eux par une chambre de collecte 7c se prolongeant par un conduit 7d aménagé dans chaque embout 9 pour déboucher 20 à l'extérieur du support poreux 2, à l'extrémité de l'embout 9, comme illustré à la Fig. 13D par exemple. Il est à noter que la Fig. 13D montre la forme des cloisons 2b aménagée dans le support poreux 2 pour délimiter les canaux 7a mais également la bifurcation 10b et l'embranchement 12e.
[0117]Il est à noter que la Fig. 12 illustre un exemple de réalisation d'un élément de 25 séparation 1 pour lequel les embouts 9, 15 sont lisses alors que dans l'exemple de réalisation illustré à la Fig. 13, les embouts 9, 15 sont filetés.
[0118]Les Fig. 14 à 18 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un appareillage illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0119]Dans l'exemple illustré, l'élément de séparation 1 comporte cinq entrées pour le milieu liquide M et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux 10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la Fig. 17, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1 et une communication pour le milieu fluide entre les éléments de séparation. L'élément de séparation 1 comporte aussi deux rangées superposées de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12.
[0120] Dans chaque rangée superposée, trois séries comportent trois veines de circulation 6 tandis que deux séries comportent deux veines de circulation 6.
Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres en étant séparés par des cloisons de séparation 2b. Ces veines de circulation 6 présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant via une bifurcation 10b aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
Ces veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4, par les orifices 16.
[0121]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de l'autre grande face de liaison 5g.
[0122]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0123]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du perrnéat P est aménagé
dans le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perrnéat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 16 et 18, d'une part, quatre série de trois canaux 7e superposés aménagés dans le support poreux 2 entre les deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux séries voisines de veines de circulation 6 et d'autre part, une gouttière 7f aménagée dans chaque surface plane extérieure 3, 4, dans l'alignement de chaque série de canaux. Les trois canaux 7e et les deux gouttières 7f de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les cavités tubulaires 7g sont aménagées parallèlement entre elles mais également parallèlement aux tronçons d'entrée communs 10e et aux tronçons de sortie communs 12s. Avantageusement, une partie des cavités tubulaires 7g et les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés dans un même plan tandis qu'une autre partie des cavités tubulaires 7g et les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0124]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé
en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. En d'autres termes, la totalité
des surfaces planes extérieures 3, 4 est rendue étanche à l'exception des gouttières 7f. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0125]Les Fig. 19 à 24 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un parallélépipède rectangle. Cet exemple de réalisation est de conception identique à l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18 à la différence que le système de récupération 7 du perméat est réalisé uniquement en surface du support poreux 2. Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à
leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0126]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la Fig. 21, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1. Dans l'exemple illustré aux Fig. 19 à 22, l'élément de séparation 1 comporte une rangée de cinq séries de veines de circulation 6 dont chacune d'entre elles communique avec une entrée 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et une sortie 13 via le système interne de raccordement pour la 10 collecte 12. Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. A titre d'exemple, les Fig. 23 et 24 illustrent une variante de réalisation identique à la variante de réalisation illustrée aux Fig. 19 à 22 à la différence que les veines de circulation 6 sont réparties selon deux rangées superposées.
[0127]Chaque rangée comporte cinq séries de veines de circulation 6 dont les trois séries centrales comportent chacune six veines de circulation 6 tandis que les deux séries d'extrémité situées à proximité des petites faces de liaison 5p comportent chacune quatre veines de circulation 6. Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres et présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur sensiblement dix fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont perpendiculaires aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 aménagé dans le support poreux 2 et comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant, via une bifurcation 10b aménagé dans le support poreux 2, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16. Ces veines de circulation 6 sont raccordées de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 aménagé dans le support poreux 2 et comportant également pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e aménagé dans le support poreux, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16. Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à
l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du 10 support poreux 2. Comme indiqué ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
[0128]Selon les exemples de réalisation illustrés aux Fig. 19 à 24, le système de 15 collecte 7 du perméat P n'est pas aménagé à l'intérieur du support poreux 2 mais uniquement en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 19 à 24, quatre série de deux gouttières 7f 20 superposées aménagées dans les surfaces planes extérieures 3, 4, comme déjà
décrit dans l'exemple illustré aux Fig. 14 à 18. Les deux gouttières 7f de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g aménagées dans le support poreux en débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes 25 extérieures 3, 4. Il est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé en creux ou en gouttières 7f est rendue étanche. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la 30 description en relation des Fig. 30 et 31.
[0129]Les Fig. 25 à 29 illustrent un autre exemple de réalisation d'un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement et réalisé sous la forme d'un bloc parallélépipède rectangle destiné à être monté dans un appareillage 20 illustré aux Fig. 30 et 31 et pourvu de connexions pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat. Cet exemple de réalisation se distingue de l'exemple de réalisation illustré aux Fig. 14 à 18 dans la mesure où les veines de circulation 6 sont aménagées parallèlement aux surfaces planes extérieures 3, contrairement à l'exemple des Fig. 14 à 18 pour lequel les veines de circulation 6 sont aménagées perpendiculairement aux surfaces planes extérieures 3, 4.
[0130]Cet élément de séparation 1 comporte un support poreux 2 comportant une première surface plane extérieure 3 et une deuxième surface plane extérieure 4 parallèles entre elles et opposées l'une à l'autre en étant raccordées entre elles par une surface de liaison 5 aménagée pour former deux grandes faces de liaison 5g parallèles entre elles et reliées entre elles à leurs extrémités par deux petites faces de liaison 5p parallèles entre elles.
[0131]L'élément de séparation 1 comporte cinq entrées 11 pour le milieu liquide M
et cinq sorties 13 pour le rétentat R débouchant sur l'extérieur du support poreux 10 par des orifices 16 aménagés au niveau de la surface plane extérieure 3, voire également comme illustré à la figure 26, au niveau de la deuxième surface extérieure 4 pour permettre un montage superposé des éléments de séparation 1. L'élément de séparation 1 comporte aussi des veines de circulation 6 aménagées dans le support poreux pour communiquer avec les entrées 11 via le système interne de raccordement pour la distribution 10 et les sorties 13 via le système interne de raccordement pour la collecte 12. Les veines de circulation sont aménagées sur quatre étages superposées en formant deux séries de quatre veines de circulation superposées et trois séries de quatre paires de veines de circulation superposées. Tel que cela apparait plus précisément à la figure 29, dans chaque étage, les veines de circulation 6 sont séparées par des cloisons de séparation 2c réalisées par le support poreux 2 en s'étendant parallèlement entre elles et à la direction principale de circulation du milieu liquide entre les entrées 11 et les sorties 13 du milieu liquide. Il est à noter que ces cloisons de séparation 2c ne sont pas continues d'une extrémité à l'autre du support poreux, autorisant ainsi une communication entre les veines de circulation 6 de chaque étage, au niveau des entrées 11 et des sorties 13 du milieu liquide.
[0132]Ces veines de circulation 6 sont aménagées dans le support poreux 2 parallèlement les unes aux autres et parallèlement aux surfaces planes extérieures 3, 4. Ces veines de circulation 6 présentent chacune une section droite rectangulaire avec une largeur au moins quatre fois inférieure à la longueur. Ces veines de circulation 6 sont raccordées d'un côté avec le système interne de raccordement pour la distribution 10 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon d'entrée commun 10e formé par un conduit tubulaire communiquant via une bifurcation 10b, avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une et dans l'exemple illustré sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16 et de l'autre côté, avec le système interne de raccordement pour la collecte 12 comportant pour chaque série de veines de circulation, un tronçon de sortie commun 12s formé par un conduit tubulaire communiquant via un embranchement 12e avec toutes les veines d'une série et débouchant sur au moins l'une, et dans l'exemple illustré
sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4 par les orifices 16.
[0133]Pour les veines de circulation 6 de chaque série, le système interne de raccordement pour la distribution 10 et le système interne de raccordement pour la collecte 12 sont aménagés dans le support poreux 2 de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation 6, avec les orifices 16 aménagés selon deux lignes symétriques par rapport à l'axe longitudinal parallèle aux grandes faces de liaison 5g et passant par le milieu du support poreux 2. Les tronçons d'entrée communs 10e et les tronçons de sortie communs 12s s'étendent parallèlement à une direction qui est perpendiculaire aux surfaces planes extérieures 3, 4 mais également perpendiculaire à la direction principale de circulation du milieu liquide. Les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés parallèlement et à proximité d'une grande face de liaison 5g tandis que les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés parallèlement et à proximité de l'autre grande face de liaison 5g.
[0134]Bien entendu, le nombre de veines de circulation 6 par série, le nombre de séries de veines de circulation 6 et le nombre de rangées de veines de circulation 6 sont données uniquement à titre d'illustration. De même, comme indiqué
ci-avant, les faces internes du système interne de raccordement pour la distribution 10, les faces internes des veines de circulation 6 et les faces internes du système interne de raccordement pour la collecte 12 sont pourvues d'au moins une couche séparatrice.
1.0 [0135]Selon cet exemple, le système de collecte 7 du pernnéat P est aménagé
dans le support poreux 2 mais également en creux dans au moins une et dans l'exemple illustré, les deux surfaces planes extérieures 3, 4 du support poreux 2 pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices. Le système de collecte 7 comporte ainsi comme illustré aux Fig. 25, 27 et 28, trois nappes de collecte 7j superposées aménagées dans le support poreux 2 entre les deux surfaces planes extérieures 3, 4 et entre deux étages voisins de veines de circulation 6 ainsi qu'une zone en creux 7k aménagée dans chaque surface plane extérieure 3, 4. Les nappes de collecte 7j sont interposées entre deux veines de circulation 6 adjacentes, en étant séparées des veines de circulation 6 par des cloisons de séparation 2b.
[0136]Dans l'exemple illustré, il est à noter que dans chaque nappe de collecte 7j, des nervures de rigidification 7n sont aménagées dans le support poreux parallèlement entre elles pour délimiter des canaux parallèles se rejoignant à
chacune de leurs extrémités pour aboutir de chaque côté, à une série de quatre cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices 8 aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4. Les cavités tubulaires 7g sont aménagées parallèlement entre elles mais également parallèlement aux tronçons d'entrée communs 10e et aux tronçons de sortie communs 12s. Avantageusement, une première série de cavités tubulaires 7g et les tronçons d'entrée communs 10e sont aménagés dans un même plan tandis qu'une deuxième série des cavités tubulaires 7g et les tronçons de sortie communs 12s sont aménagés dans un même plan.
[0137]De manière analogue, des nervures de rigidification 7n réalisées par le support poreux sont aménagées en saillie dans les surfaces planes extérieures 3, 4 parallèlement entre elles de manière que chaque zone en creux 7k présente des canaux parallèles se rejoignant à chacune de leurs extrémités pour aboutir de chaque côté, à une série de quatre cavités tubulaires 7g. Les trois nappes de canaux 7j et les deux zones en creux 7k de chacune de ces séries communiquent à chaque extrémité avec des cavités tubulaires 7g débouchant par des orifices aménagés sur au moins l'une et dans l'exemple illustré, sur les deux surfaces planes extérieures 3, 4.
[0138]II est à noter que le reste des surfaces planes extérieures 3, 4 non aménagé
en creux est rendue étanche. Ainsi, les nervures de rigidification 7n réalisées par le support poreux en saillie dans les surfaces planes extérieures 3, 4 sont rendues étanches. De même, la surface de liaison 5 est rendue étanche. Le raccordement des orifices 8, 16 respectivement à un circuit externe de récupération du perméat et à un circuit de circulation du milieu liquide sera décrit plus en détail dans la suite de la description en relation des Fig. 30 et 31.
[0139]Les Fig. 30 et 31 illustrent un exemple de réalisation d'un appareillage du commerce 20 pourvu de connexions pour le raccordement d'au moins un élément de séparation 1 relevant du mode à orifices de raccordement 8, 16 et conforme à
l'une des variantes illustrées aux Fig. 14 à 29. Cet appareillage 20 pourvu d'un ou de plusieurs éléments de séparation 1 forment ainsi une unité de séparation pour un milieu fluide de tous types. Selon cet exemple, l'appareillage 20 comporte une plaque de connexion 21 sur lequel est destiné à être fixé par des tiges filetées 22 et écrous 23, au moins un élément de séparation 1 monté de manière étanche par des joints 24, entre cette plaque de connexion 21 et une contre-plaque de serrage 26. La plaque de connexion 21 comporte des orifices 21M positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 16 des entrées 11 de l'élément de séparation 1 et d'autre part, avec un circuit d'amenée du milieu liquide 27 dont une partie seulement est représentée sur les dessins. La plaque de connexion comporte également des orifices 21R positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 16 des sorties 13 de l'élément de séparation 1 et d'autre part, avec un circuit de récupération du rétentat 28 dont une partie seulement est représentée sur les dessins. La plaque de connexion 21 comporte aussi des orifices 21P positionnés pour communiquer d'une part avec les orifices 8 du système de collecte du perméat et d'autre part, avec un circuit externe de récupération du perméat 29.
[0140]Dans le cadre de l'invention, la fabrication du support poreux 2, voire de l'élément de séparation dans son entier, peut être réalisée grâce à une technique 10 additive, le procédé consistant à obtenir des pièces monobloc par ajout ou agglomération de matière, l'objet prenant forme au fur et à mesure de l'empilement de couches successives. Bien entendu, cette méthode additive est configurée ou adaptée pour que la porosité du matériau poreux du support poreux assure l'acheminement du pernnéat ayant traversé la ou les couches 15 séparatrices. Le procédé a l'avantage, par rapport à d'autres techniques comme l'assemblage par collage de différentes parties fabriquées séparément, de réaliser le support en une seule étape de production et de permettre l'accès à une grande gamme de formes et d'aménagement des veines de circulation du milieu liquide à traiter et de collecte du perméat. Parmi les techniques additives, les 20 techniques SLS (Selective Laser Sintering), FDM (Fused Deposition Modeling) à
partir d'un filament ou de granulés, PEM (Paste Extrusion Modeling) et BJ
(Binder Jetting) sont particulièrement bien adaptées.
[0141]Dans le cas de l'utilisation d'une matière solide telle qu'une poudre, l'épaisseur du lit de poudre et donc de chaque strate successivement consolidée 25 est relativement faible pour permettre sa liaison à la strate inférieure, par application d'un apport d'énergie (SLS) ou la projection d'un liquide liant (BJ). En particulier, une épaisseur de 20 pm à 200 pm de poudre sera déposée, cette épaisseur étant fonction de la technique additive sélectionnée. C'est la répétition de la séquence binaire dépôt d'un lit de poudre suivi d'une consolidation qui 30 permet, strate après strate, de construire la forme tridimensionnelle souhaitée.
Le motif de consolidation peut varier d'une strate à l'autre. La croissance de la forme tridimensionnelle souhaitée est réalisée selon une direction de croissance choisie. Dans le cas de l'utilisation d'une composition céramique sous la forme d'une pâte céramique (PEM) ou d'un filament ou de granulés thernnofusibles (FDM), l'épaisseur d'une strate est définie par un ensemble de cordons, qu'ils soient continus ou discontinus, juxtaposés ou non juxtaposés, qui sont extrudés à
une même altitude prise suivant la direction de croissance choisie.
[0142]Selon une caractéristique avantageuse de réalisation, le matériau constitutif du support poreux a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins MPa, cette caractéristique résultant de la continuité tridimensionnelle et de 10 l'homogénéité tridimensionnelle que permettent les techniques additives d'une part et du post traitement thermique de frittage nécessaire d'autre part.
[0143]Cette caractéristique de flexion maximale associée à la géométrie du support poreux (dimensionnement, épaisseur des parois externes ou internes....) ainsi que la continuité du matériau et de la texture poreuse permettent de définir un support poreux capable d'offrir une résistance mécanique suffisante pour éviter la rupture de ce support poreux 2 sous l'effet d'une contrainte générée par la différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat, ladite surface de sortie du perméat correspondant soit à
la surface interne délimitant le système de collecte 7 du perméat quand celui-ci est aménagé dans le support poreux 2, soit à la surface extérieure de l'élément de séparation 1 quand le système de collecte 7 n'est pas aménagé dans le support poreux 2.
[0144]La différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat correspond communément à ce que l'homme du métier appelle la pression transmembranaire (PTM). Cette différence de pression est définie dans le cadre de l'invention par la moyenne des pressions alimentation PA (c'est la pression absolue mesurée à l'entrée du milieu liquide à traiter) et rétentat PR (c'est la pression absolue mesurée à la sortie du milieu liquide traité) à laquelle on soustrait soit la pression absolue Pp mesurée dans le système de collecte 7 du perméat quand celui-ci est aménagé dans le support poreux 2, soit la pression atmosphérique Pa lorsque le système de collecte 7 est aménagé en dehors du support poreux 2. La pression transmembranaire (PTM) est telle que :
.
PIM _____________________ P
[0145]Sur la base de cette définition, des caractéristiques du matériau et du dimensionnement du support poreux, ces deux derniers points étant développés ci-dessus, le support poreux 2 est défini de manière à ce qu'aucune dégradation par rupture du matériau poreux n'apparaisse pour une différence de pression du milieu liquide supérieure ou égale à 1 bar.
[0146]11y a rupture dès que le support poreux rigide monobloc inorganique 2 1.13 présente au moins une fissure ou une fracture avec ou sans déplacement localisé
du matériau poreux à l'endroit desdites fissure(s) ou fracture(s) et quand ladite rupture, interrompant la continuité poreuse, ouvre au liquide un passage direct entre d'une part l'ensemble formé par le système interne de raccordement pour la distribution 10 du milieu liquide à traiter, par les veines de circulation 6 et par le système interne de raccordement 12 pour la collecte du rétentat et d'autre part le système de collecte 7 du perméat sans que ledit liquide ait à passer à
travers la couche de filtration.
[0147]Une telle rupture est immédiatement constatable par une chute de la pression transnnennbranaire définie comme la différence de pression du milieu liquide entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat d'une part ainsi que par une augmentation du débit présent dans le système de collecte du perméat d'autre part. Le débit de liquide traité se trouvant anormalement augmenté par celui du liquide non traité, ce mélange de perméat et de rétentat fait que la rupture rend impropre l'utilisation de l'élément de séparation. Celui-ci est alors considéré comme détruit et il doit être remplacé.
Claims
Revendications [Revendication 1] Elément de séparation d'un milieu liquide à séparer en un perméat et un rétentat comportant :
- un support poreux rigide monobloc inorganique (2) possédant d'un côté, une première surface plane extérieure (3) et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure (4) raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface externe de liaison (5) ;
- au moins une série d'au moins deux veines de circulation (6) pour le milieu liquide aménagées dans le support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire définie par deux grands côtés parallèles entre eux et deux petits côtés parallèles entre eux;
- au moins un système interne de raccordement pour la distribution (10) du milieu liquide, aménagé dans le support poreux pour répartir à partir d'une entrée (11) aménagée dans le support poreux, le milieu liquide, dans une série d'au moins deux veines de circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte (12) du rétentat, aménagé dans le support poreux pour collecter jusqu'à une sortie (13) aménagée dans le support poreux, le rétentat provenant de la série d'au moins deux veines de circulation, le système interne de raccordement pour la distribution (10), les veines de circulation (6) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) étant pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée (11) et la sortie (13) du support poreux de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux entre l'entrée et la sortie, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice, le support poreux (2) présentant une continuité de matériau et de texture poreuse et une résistance mécanique permettant d'éviter la rupture du support poreux pour une différence de pression du milieu liquide d'au moins un bar entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat ;
- et un système de collecte (7) du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 2] Elément de séparation selon la revendication 1, selon lequel le support poreux (2) est obtenu par la mise en uvre d'une méthode additive configurée pour que la porosité du matériau poreux assure l'acheminement du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 3] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le matériau constitutif du support poreux (2) a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins 10 MPa.
[Revendication 4] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la section droite rectangulaire des veines de circulation (6) possède deux dimensions dont l'une des dimensions est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension.
[Revendication 5] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel plusieurs veines de circulation (6) sont aménagées dans le support poreux (2) parallèlement les unes aux autres.
[Revendication 6] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel au moins une veine de circulation (6) a une forme flexueuse tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter.
[Revendication 7] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel au moins une veine de circulation (6) a une forme flexueuse périodique.
[Revendication 8] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel chaque veine de circulation (6) possède une section droite constante sur toute son étendue entre le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12).
[Revendication 9] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel les veines de circulation (6) sont délimitées par deux faces parallèles qui sont perpendiculaires ou parallèles à au moins deux surfaces planes extérieures (3, 4) du support poreux.
[Revendication 10] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) débouchent sur l'extérieur du support poreux (2) par un ou plusieurs orifices (16) ou embouts (15) aménagés au niveau d'une surface plane extérieure (3, 4) ou au niveau d'une surface externe de liaison (5).
[Revendication 11] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation (6).
[Revendication 12] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation (6).
[Revendication 13] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système de collecte du perméat (7) comporte des espaces aménagés à l'intérieur du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 14] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel le système de collecte du perméat (7) débouche sur l'extérieur du support poreux par un ou plusieurs orifices (8) ou embouts (9) de collecte dudit perméat.
[Revendication 15] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la première surface plane extérieure (3), la deuxième surface plane extérieure (4) et la surface externe (5) de liaison sont rendues étanches.
[Revendication 16] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système de collecte du perméat (7) est aménagé en creux dans au moins une surface plane extérieure (3, 4) du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices, le reste de la surface plane extérieure non aménagé en creux étant rendue étanche.
[Revendication 17] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le support poreux (2) comporte des embouts (15) rendus étanches extérieurement, délimitant l'entrée (11) du système interne de raccordement pour la distribution (10) et la sortie (13) du système interne de raccordement pour la collecte (12).
[Revendication 18] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel lesdits embouts (15) s'étendent selon des directions dont les angles par rapport à la direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 90 .
[Revendication 19] Unité de séparation comportant au moins un élément de séparation (1) conforme à l'une des revendications précédentes, monté dans un appareillage (20) pourvu de connexions (21M, 21R, 21P) pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat.
[Revendication 20] Unité de séparation comportant au moins un élément de séparation (1) conforme à l'une des revendications 1 à 18, dont les embouts (15) délimitant l'entrée du système interne de raccordement pour la distribution (10) du milieu liquide à traiter et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte (12) du rétentat ainsi que le ou les embouts (9) de collecte de perméat sont équipés de connexions fixées de manière étanche sur lesdits embouts.
- un support poreux rigide monobloc inorganique (2) possédant d'un côté, une première surface plane extérieure (3) et d'un côté opposé, une deuxième surface plane extérieure (4) raccordée à la première surface plane extérieure par au moins une surface externe de liaison (5) ;
- au moins une série d'au moins deux veines de circulation (6) pour le milieu liquide aménagées dans le support poreux pour posséder chacune une section droite rectangulaire définie par deux grands côtés parallèles entre eux et deux petits côtés parallèles entre eux;
- au moins un système interne de raccordement pour la distribution (10) du milieu liquide, aménagé dans le support poreux pour répartir à partir d'une entrée (11) aménagée dans le support poreux, le milieu liquide, dans une série d'au moins deux veines de circulation et au moins un système interne de raccordement pour la collecte (12) du rétentat, aménagé dans le support poreux pour collecter jusqu'à une sortie (13) aménagée dans le support poreux, le rétentat provenant de la série d'au moins deux veines de circulation, le système interne de raccordement pour la distribution (10), les veines de circulation (6) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) étant pourvus d'au moins une couche séparatrice continument déposée entre l'entrée (11) et la sortie (13) du support poreux de sorte que le milieu liquide circulant dans le support poreux entre l'entrée et la sortie, est uniquement en contact avec ladite couche séparatrice, le support poreux (2) présentant une continuité de matériau et de texture poreuse et une résistance mécanique permettant d'éviter la rupture du support poreux pour une différence de pression du milieu liquide d'au moins un bar entre la couche séparatrice et la surface de sortie du perméat ;
- et un système de collecte (7) du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 2] Elément de séparation selon la revendication 1, selon lequel le support poreux (2) est obtenu par la mise en uvre d'une méthode additive configurée pour que la porosité du matériau poreux assure l'acheminement du perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 3] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le matériau constitutif du support poreux (2) a une contrainte en flexion maximum admissible d'au moins 10 MPa.
[Revendication 4] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la section droite rectangulaire des veines de circulation (6) possède deux dimensions dont l'une des dimensions est au moins quatre fois inférieure à l'autre dimension.
[Revendication 5] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel plusieurs veines de circulation (6) sont aménagées dans le support poreux (2) parallèlement les unes aux autres.
[Revendication 6] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel au moins une veine de circulation (6) a une forme flexueuse tout en suivant la direction principale de circulation du fluide à
traiter.
[Revendication 7] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel au moins une veine de circulation (6) a une forme flexueuse périodique.
[Revendication 8] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel chaque veine de circulation (6) possède une section droite constante sur toute son étendue entre le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12).
[Revendication 9] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel les veines de circulation (6) sont délimitées par deux faces parallèles qui sont perpendiculaires ou parallèles à au moins deux surfaces planes extérieures (3, 4) du support poreux.
[Revendication 10] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) débouchent sur l'extérieur du support poreux (2) par un ou plusieurs orifices (16) ou embouts (15) aménagés au niveau d'une surface plane extérieure (3, 4) ou au niveau d'une surface externe de liaison (5).
[Revendication 11] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) sont aménagés de manière asymétrique de part et d'autre des veines de circulation (6).
[Revendication 12] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système interne de raccordement pour la distribution (10) et le système interne de raccordement pour la collecte (12) sont aménagés de manière symétrique de part et d'autre des veines de circulation (6).
[Revendication 13] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système de collecte du perméat (7) comporte des espaces aménagés à l'intérieur du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices.
[Revendication 14] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel le système de collecte du perméat (7) débouche sur l'extérieur du support poreux par un ou plusieurs orifices (8) ou embouts (9) de collecte dudit perméat.
[Revendication 15] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel la première surface plane extérieure (3), la deuxième surface plane extérieure (4) et la surface externe (5) de liaison sont rendues étanches.
[Revendication 16] Elément selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le système de collecte du perméat (7) est aménagé en creux dans au moins une surface plane extérieure (3, 4) du support poreux pour collecter le perméat ayant traversé la ou les couches séparatrices, le reste de la surface plane extérieure non aménagé en creux étant rendue étanche.
[Revendication 17] Elément de séparation selon l'une des revendications précédentes, selon lequel le support poreux (2) comporte des embouts (15) rendus étanches extérieurement, délimitant l'entrée (11) du système interne de raccordement pour la distribution (10) et la sortie (13) du système interne de raccordement pour la collecte (12).
[Revendication 18] Elément de séparation selon la revendication précédente, selon lequel lesdits embouts (15) s'étendent selon des directions dont les angles par rapport à la direction principale de circulation du milieu liquide sont compris entre 00 et 90 .
[Revendication 19] Unité de séparation comportant au moins un élément de séparation (1) conforme à l'une des revendications précédentes, monté dans un appareillage (20) pourvu de connexions (21M, 21R, 21P) pour assurer d'une part l'entrée du milieu liquide à traiter et la sortie du rétentat ainsi que d'autre part la collecte du perméat.
[Revendication 20] Unité de séparation comportant au moins un élément de séparation (1) conforme à l'une des revendications 1 à 18, dont les embouts (15) délimitant l'entrée du système interne de raccordement pour la distribution (10) du milieu liquide à traiter et la sortie du système interne de raccordement pour la collecte (12) du rétentat ainsi que le ou les embouts (9) de collecte de perméat sont équipés de connexions fixées de manière étanche sur lesdits embouts.
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