CN107708834B - 过滤器的具有改进通道的分离元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离器元件，其包括由单一多孔材料制成的多孔刚性单件式支撑构件(2)，该支撑构件内部设有至少一个用于使流体介质循环的通道(3)，所述通道在多孔支撑构件的用于需处理的流体介质的一侧和多孔支撑构件的用于排放渗余物的另一侧敞开。根据本发明，至少一个空空间(10)被设置在多孔支撑构件中，且被构成单件式支撑构件(2)的一部分材料完全地包围以形成封闭的空腔，或者被部分地包围以形成经由截面比空腔(10i)的截面小的通道(IO2)局部地向支撑构件的周缘封套(22)敞开的空腔(10j)。

Description

过滤器的具有改进通道的分离元件
技术领域
本发明涉及分离器元件的技术领域，该分离器元件用于将需处理的流体介质分离成滤液和渗余物，所述分离器元件通常被称为过滤膜。
背景技术
使用膜的分离方法被用于许多领域，特别是在生产饮用水和处理工业废水的环境中，在化学、石化、制药和农产品工业中，以及生物技术领域。
膜构成选择性的屏障，并且在传送力的作用下，膜能够使需处理介质的特定成分通过或者被阻挡。这些成分究竟是通过还是被阻挡，这是将其大小与膜中孔的大小进行比较的结果，因此膜起到过滤器的作用。依据孔隙的大小，这些技术被称为微滤、超滤或纳滤。
膜具有各种结构和纹理。一般而言，膜由多孔基材构成，多孔基材为膜提供机械强度且赋予多孔基材形状，从而确定膜的过滤器表面。具有几微米厚度用于执行分离的一层或多层被沉积在基材上，这些层可以被称为分离器层、过滤层、分离层或活性层。在分离过程中，过滤后的流体通过分离器层来传送，然后流体在基材的多孔纹理中展开，以便流向多孔基材的外壁。已经通过分离器层和多孔基材的这部分需处理的流体被称为渗透物或滤液，并由收集器室和围绕膜的周缘空间来回收。另一部分(流体)被称为渗余物，渗余物通常经过再循环回路被重新注入到膜上游的需处理的液体中。
按照常规方式，首先通过挤压将基材制成所需的形状，然后以足以获得所需强度而同时在所得的基材中仍然保留所述孔的所需敞开的且互连纹理的温度进行长时间烧结。该方法使得具有一个或多个直线通道有必要，在这些直线通道中分离器层被顺序地沉积和烧结。基材通常为管状，并具有与基材的中心轴线平行设置的一个或多个直线通道。
由于基材的内部体积由其外部尺寸限定和限制，而且由于过滤器表面的面积与通道的数量成比例，已经发现使用具有这种形状的基材制造的过滤器膜的过滤器表面的区域直达顶部，导致性能就流速而言受限。
历史地和按照时间顺序地看，单通道圆柱形管状分离器元件是首先出现在市场上的，随后是多通道管状分离器元件。
除了增加过滤器表面的总面积之外，多通道分离器元件的优点之一在于能在不使分离器元件产生任何易碎风险的前提下获得小液压直径通道，然而，最初的多通道分离器元件具有唯一呈圆形正截面的通道。
为了更好地占据管内部的体积，增加紧密度，并增加紊流的可能性，接下来的生产已放弃了圆形通道。
因此，多通道分离器元件包括一系列具有各种截面的通道，这些通道从基材的中心分布到周缘，以便相对于多孔基材的体积优化过滤面积。已经发现，这种优化会导致滤液流速效率的损失。
在蜂窝型过滤器元件领域中，专利申请EP2832426描述了一种过滤器元件，该过滤器元件具有单元壁中设有分离器层的分离器单元、以及单元壁中不设置分离器层的单元。那些不设置分离器层的单元的每一端由封闭材料来封闭，所述封闭材料被添加然后被烧结。该制造技术实施起来相对复杂
专利申请WO2014/169902描述了一种具有过滤器元件的过滤器模块，所述过滤器元件被组装在一起，每个过滤器元件具有一系列使流体介质的流动通过的通道。这些过滤器元件从其周缘开始设置有用于排出渗透物的切口。由于这些切口中的每一个都会降低过滤器元件的机械强度，所以切口的数量必然受到限制，这意味着不可能使滤液的流速得到优化。
发明内容
本发明试图提出一种新型的分离器元件来弥补现有技术的缺点，该分离器元件被设计成增加滤液的流速，同时为多孔基材保留良好的机械强度。
为了实现此目的，分离器元件用于将需处理的流体介质的分子和/或颗粒分离成滤液和渗余物，所述分离器元件包括由单一多孔材料制成的空空间(empty space)刚性单件式基材，多孔基材内部包括至少一个用于使流体介质流动通过、并由多孔材料而与多孔基材的外壁分离的通道，该通道在多孔基材的用于需处理的流体介质的入口的一端处和在多孔基材的用于渗余物的出口的另一端处敞开，多孔基材限定周缘封套，用于回收滤液的周缘空间在该周缘封套上延伸，至少一个空空间被设置在多孔基材的内部以增强滤液的输送，该空空间的最小尺寸比基材的多孔材料的孔的最大尺寸大5至50倍，空空间被构成单件式基材的多孔材料的一部分所包围，这部分多孔材料不是被加到多孔基材以围绕空空间的单独件，而使得空空间既不向通道敞开，也不向基材的入口或出口端敞开。
根据本发明，至少一个空空间被设置在多孔基材中，由此被构成单件式基材的一部分材料完全地包围以形成封闭的空腔，或者被部分地包围以形成一个空腔，该空腔经由截面比空腔截面小的通道而局部地向基材的周缘封套敞开。根据本发明所述的分离器元件进一步包括以下一个和/或多个附加技术特征：
-至少一个用于输送滤液的空空间被设置在多孔基材中，以形成一空腔，该空腔的至少一部分轮廓(profile)的形状与面向该空腔的通道的轮廓的形状相同；
-至少一个用于输送滤液的空空间被设置在多孔基材中，以形成具有围绕通道的轮廓的空腔；
-至少多个用于输送滤液的空空间从多孔基材的周缘封套开始，被局部地设置在多孔基材中，每个空空间被多孔材料的一部分部分地包围，由此穿过多孔基材的周缘封套敞开并回收滤液，以将滤液直接地输送至多孔基材的周缘空间中；
-多个用于输送滤液的空空间从其周缘封套开始局部地设置在多孔基材中并且通常设置在所述周缘封套上，和
-至少一个用于流体介质的分离器层连续地沉积在通道的与流体介质接触的表面上。
参照所附附图，将对下文出现的其它各种特征进行描述，所述附图示出了本发明要求保护的主题但并非限制性的示例。
附图说明
图1是根据本发明的分离器元件的第一实施例的纵向正视图。
图2是大体沿图1所示的分离器元件的线II-II截取的横截面视图。
图3是根据本发明的分离器元件的第二实施例的纵向正面剖视图。
图3A是大体沿图3所示的分离器元件的线IV-IV截取的横截面视图。
图3B是大体沿图3所示的分离器元件的线B-B截取的横截面视图。
图4是第二实施例中所述的分离器元件的透视图。
图4A、图4B和图4C是分别沿图4所示的分离器元件的线A-A、B-B和C-C截取的横截面视图。
图4D是沿图4A的D-D线截取的纵向剖视图。
图5是在第二实施例中根据本发明的分离器元件的变型实施例的纵向截面视图。
图5A是大体沿图5的线A-A截取的横截面视图。
图5B是大体沿图5A的线B-B截取的横截面视图。
具体实施方式
首先，给出在本发明的上下文中使用的一些术语的定义。
术语“平均孔径”用来表示体积分布值d50，其中，孔的总体积的50％对应于直径小于该值d50的孔的体积。体积分布是曲线(分析函数)，其将孔体积的频率表示为其直径的函数。d50对应于将频率曲线之下的区域分成两个相等部分的中值，频率曲线是通过汞渗透法针对平均孔径大于或等于4纳米(nm)获得的，或者当平均孔径小于4nm时是通过吸收气体特别是N2(氮气)来获得的。
具体地，可以使用以下技术：
-使用汞渗透法的测量技术的ISO标准15901-1:2005；和
-使用气体吸附法的测量技术的ISO标准15901 2:2006以及ISO 159013:2007。
然而，这些技术不能确定孔的最大直径，因为一般而言，汞的低侵入压力对应于渗透到多孔物质的外部粗糙的地方，而不是渗透到该物质的孔的内部。
为了确定最大孔径，本发明提出使用起泡点法(bubble point method)。
起泡点原理基于这样的事实：通过表面张力和毛细管作用，一定量的液体会保留在过滤器的孔中。在朱林定律(Jurin’s law)的应用中，从孔中除去液体所需的最小气压是孔径的函数。
为进行这个测试，以下的步骤是合适的：
1)用适当的测试液体(通常对亲水膜是水、而对疏水膜是酒精/水混合物)使过滤器完全润湿；和
2)逐渐增加压力，直到观察到连续和快速的起泡出现为止。利用上述定理所获得的压力可以计算出孔的最大直径。
这种测量最大孔径的方法被应用于过滤器元件，该过滤器元件没有构成本发明主题的空空间，然而是由相同的材料获得的。
本发明试图提供一种用于通过切向过滤获得流体介质中的分子和/或颗粒分离的分离器元件，所述分离器元件通常被称为过滤膜。一般地，如图所示，这种分离器元件1包括由单一材料制成的整体式或单件式刚性多孔基材2。
在本发明的上下文中，单件式基材被定义为在没有任何粘接或任何外来添加物的前提下，由整个基材上均匀且连续的单一材料制成的单独件。对于这样的分离器元件，构成基材2的本体具有多孔纹理，该多孔纹理在整个多孔基材的体积内连续。这种多孔纹理的特征在于，平均孔径是通过汞渗透孔隙测量法所测量到的孔隙分布而推导出的。
基材的多孔纹理是开放的并且形成了互连孔网络，从而使经由过滤器分离器层过滤的流体得以通过多孔基材并被回收到多孔基材的周缘空间中。实践中，通常测量基材对水的渗透性，以便验证基材的流体阻力，同时可以确定多孔纹理是否互连。具体地，在多孔介质中，不可压缩粘性流体的稳定流动受达西定律支配。流体的速度与压力梯度成正比，而与流体的动态粘度成反比，其例如按照1996年12月的法国标准NF X 45-101，可通过被称为“渗透性”的特性参数来衡量。
通常，多孔基材2由非金属无机材料制成。优选地，多孔基材2由陶瓷制成，所述陶瓷选自氧化物、氮化物、碳化物和其它陶瓷材料及其混合物，特别地，选自氧化钛、氧化铝、氧化锆及其混合物、可能与一些其它陶瓷材料混合的氮化钛、铝氮化物、氮化硼和碳化硅。应该观察到，多孔基材也可以由有机材料制成或者由纯金属的无机材料制成。例如，多孔基材可以由诸如铝、锌、铜、或钛等纯金属制成、或由这些金属的合金形式制成、或由不锈钢制成。例如，多孔基材2的平均孔径可处在1μm(微米)至100μm范围内。
多孔基材2内部包括至少一个通道3；通道3由空空间形成，用于使流体介质通过。通道3对应于多孔基材中的不含多孔材料的区域。通道3被设置在多孔基材2内，使得多孔基材的外侧由外壁21限定，外壁21在位于多孔基材一端的流体介质的入口4和位于多孔基材另一端的渗余物的出口5之间连续。因此，通过用于排放滤液的多孔材料将每个通道3与多孔基材的外壁21隔开，所述滤液穿过外壁21以便被回收到多孔基材的周缘空间6中，由此通过任一常规排除系统来排除。
在附图所示的实施例中，多孔基材2呈具有圆形截面的圆柱体形式。自然，多孔基材2的形状仅用作示例，多孔基材2可以采取任何可行的形状。在该示例中，多孔基材2是细长元件，其中，流体介质的入口4位于多孔基材的一端，而渗余物的出口5位于多孔基材的相对端。因此，由被设置在多孔基材内的空空间3形成的开放结构首先与需处理的流体介质的入口4连通，其次再与渗余物的出口5连通。
如下文所述，流体介质分别经由一个或多个单独的开口进入或离开多孔基材的入口4或出口5。换言之，供流体介质流动的每个通道3被设置在多孔基材2中，以便首先经由形成入口4的一个或多个开口在多孔基材的入口端处敞开，其次，经由形成出口5的一个或多个开口在多孔基材的出口端处敞开。
多孔基材2中的限定通道3的部分具有被至少一个分离器层7覆盖的表面，分离器层7与在通道3内部流动的需处理的流体介质接触。一部分流体介质穿过分离器层7和多孔基材2，使得流体中的经过处理的部分(被称为滤液或渗透物)经由多孔基材的外壁21流出。滤液通过任何合适的方法被回收在多孔基材的周缘空间6中。
分离过滤层7覆盖每个通道3的壁，且用于过滤需处理的流体介质。根据定义，分离过滤层需要具有平均孔径(分离过滤层的平均孔径小于多孔基材2的平均孔径)。分离器层限定切向流分离器元件的表面，切向流分离器元件的表面与需处理流体接触并且需处理的流体在其上流动。
一般地，切向流分离器元件具有1m(米)至1.5m的长度。切向流分离器元件的截面通常具有0.8cm2(平方厘米)至14cm2的面积。分离过滤器层的厚度通常在1μm至100μm的范围内。自然，为了执行分离功能并用作活性层，分离器层的平均孔径小于基材的平均孔径。通常，分离过滤层的平均孔径小于基材的平均孔径至少三倍，优选至少五倍。
微滤、超滤和纳滤分离器层的概念对本领域技术人员而言是公知的。普遍被接受的是：
-微滤分离器层的平均孔径处在0.1μm至2μm范围内；
-超滤分离器层的平均孔径处在0.01μm至0.1μm的范围内；和
-纳滤分离器层的平均孔径处在0.5nm至10nm的范围内。
微或超滤层可以直接沉积在多孔基材(单层分离器层)上，或者也可以沉积在平均孔径较小的中间层上，而中间层本身直接沉积在多孔基材上。举例来说，分离器层可以基于或者由一种或多种金属氧化物、碳化物或氮化物或其它陶瓷，或者仅由一种或多种金属氧化物、碳化物或氮化物或其它陶瓷构成。特别地，分离器层可以基于或仅由TiO2、Al2O3和ZrO2单独地或以混合的方式构成。
在图1、图3、图4和图5所示的示例中，多孔基材2的内部包括通道3，通道3在多孔基材的入口4和出口5处敞开。在图4所示的示例中，多孔基材2具有多个通道3，并且在所示的示例中，具有用于使流体介质流动的十三个通道3，每个通道敞开通向多孔基材的入口4和出口5。
当多孔基材具有多个通道时，可规定将通道3设置在多孔基材中，以在多孔基材内产生至少两个在多孔基材的入口端和出口端之间不互连的用于流体介质的流动回路。在该实施例中，每个通道3从多孔基材的入口延伸到出口，而不与任何其它通道连接。
根据本发明的特征，至少一个空空间10被设置在多孔基材内，以便增强滤液向多孔基材的周缘空间6的输送。此空空间10对应于没有固体材料。根据本发明的特征，该空空间10的最小尺寸比基材的多孔材料的最大孔径大5至50倍，其中，最大孔径对应于实测到的最大孔隙所占据的用微米来表示的体积部分的非零值，即使该值对应于由成孔剂获得的孔隙。因此，举例来说，如果多孔基材中的最大孔径等于50微米，则该空空间的最小尺寸处在0.25mm(毫米)至2.5mm的范围内。
根据本发明的另一个特征，该空空间10由构成单件式基材的多孔材料的一部分完全地或部分地包围(假设这部分多孔材料不是被附加至多孔基材上的独立部件)。此外，这部分多孔材料以这样的方式围绕空空间10：使得这部分材料不会进入通道3，也不会进入基材的入口端4和出口端5。因此，必须理解的是，构成单件式基材的一部分多孔材料保留在空空间10与通道3之间，也保留在空空间10与基材的入口和出口端4和5之间。换言之，如上所述，多孔材料中的限定该空空间10的部分与基材多孔材料的其余部分一起形成单一件(单一部件)，该单一件是由始终均匀且连续而没有任何粘接和任何外来添加物的单一材料制成的。因此，包括通道3和空空间10在内，整个单件式多孔基材均呈现多孔材料和纹理的同一性和连续性。
自然，该空空间10被设置为在执行从分离器层7排出滤液的功能的同时，具有相对于通道3的体积和位置，这使多孔基材保持足够的机械强度。具体地应该理解是，多孔基材2的位于通道3和空空间10之间的部分收集穿过分离器层7的滤液。在这部分多孔基材的出口处，空空间10收集并排出在空空间10中扩散的滤液的流量。由于在这个空空间中没有固体材料，因此由于这种流动引起的水头损失(head loss)非常小或者是零，并且无论如何也远远小于空空间中有多孔材料的情况下会发生的水头损失。因此可以认为，空空间10的出口处滤液的压力与空空间10的入口处的压力几乎没有什么不同，或者实际上完全相同。因此，滤液离开多孔基材的外壁21并到达空空间的流速大于滤液穿过基材中的并非空间而是包括多孔材料的相同部分的流速。
根据实施例的有利的特征，用于输送滤液的至少一个空空间10被设置在多孔基材2中，以便形成一空腔，该空腔的轮廓的至少一部分的形状与其所面向的通道3的轮廓的形状相同。
在根据本发明的分离器元件的第一实施例中，如图1和图2所示，用于输送滤液的空空间10被设置在多孔基材中，且被构成单件式基材的多孔材料的一部分完全地包围，从而形成可增强滤液输送的完全封闭的空空间。该空空间10形成被完全地包含在多孔基材内部的孔或封闭空腔。因此，如上所述，一部分多孔材料保留在封闭的空空间10与基材的入口端4和出口端5之间，使得该封闭的空空间10不会向基材的入口端4和出口端5敞开。此外，封闭的空空间10被设置在位于通道3和外壁21之间的多孔基材中，使多孔材料保留在通道3和外壁之间而没有开口(不论开口是通向通道3还是通向外壁21)。
在该实施例中，多孔基材2的位于通道3与封闭的空空间10之间的部分回收刚穿过分离器层7的滤液。在滤液离开这部分多孔基材时，如上所述，滤液通量在封闭的空空间10中扩散，而不会损失压力。在流过封闭的空空间10之后，该滤液通过多孔基材的位于封闭的空空间10与外壁21之间的部分，然后经由多孔基材的所述外壁排出。滤液经由多孔基材的外壁排出并从封闭的空空间流入的流速大于滤液通过基材的不是空间而是含有多孔材料的部分的流速。因此，这个封闭的空空间10通过将来自分离器层7的滤液穿过多孔材料一直送到外壁21上(滤液再通过外壁被排出)，而加快了滤液的进程。
从图1和图2可以清楚地看出，沿元件的纵向方向在入口4和出口5之间，空腔10具有与所面向的通道3(图1)的凹陷形状相同的凹陷轮廓。类似地，在垂直于纵向方向的横向方向上，空腔10具有与所面向的通道3的凹陷形状相同的凹陷轮廓。
在根据本发明的分离器元件的第二实施例中，如图3A和图3B所示，用于输送滤液的空空间10被设置在多孔基材中，由此被多孔基材的一部分部分地包围，同时还向用于回收滤液的周缘空间6局部地敞开并直接地与周缘空间连通。该敞开的空空间10例如为盲孔，其收集经由多孔基材的外壁21排出的滤液。应该观察到，多孔基材的外壁21对应于多孔基材的壁，滤液通过该壁最终从多孔基材排出。因此，多孔基材的外壁21在敞开的空空间10的内部延伸，但不包括多孔基材的限定封闭的空空间10的壁，如图1所示。
如上所述，一部分多孔材料保留在敞开的空空间10与多孔基材的入口端4和出口端5之间，使得敞开的空空间10不通向基材的入口端4和出口端5。此外，在该示例中，敞开的空空间10包括空腔101，空腔101被设置成靠近通道3，以便排出已经穿过分离器层7的滤液。该空腔101经由通道102敞开(通道102例如具有圆形截面)，通道102在基材的周缘封套22中局部地敞开。
通道102通向基材的周缘封套22，通道102的截面小于空腔101的截面。换言之，空腔101的截面在至少一个方向上大于通道102的截面。因此，通道102相对于空腔101构成了收缩部。除了多孔基材的外壁中，形成敞开的空空间10(或盲孔)那部分以外，基材的周缘封套22对应于与多孔基材的外壁21相切的假想表面，空空间10(或盲孔)具有与周缘封套22相交以形成闭合曲线的外形(outline)。因此，在图3和图4所示的实施例中，周缘封套22对应于多孔基材的从入口端4延伸到出口端5的圆形截面的圆柱体。应该观察到，即使多孔基材在其整个长度上具有不均匀的截面，或即使其具有从多孔基材的一端延伸到另一端的缩进，该周缘封套22也与多孔基材的外形一致。因此，举例来说，周缘封套22与多孔基材的外形一致，而多孔基材在其一部分长度上局部地具有减小的直径，或者在多孔基材中从其一端到另一端设置有开口槽。
每个敞开的空空间10具有与基材的周缘封套22(具有封闭外形)相交的线，周缘封套22具有封闭外形，该外形在图3所示的示例中为椭圆形，而在图4所示的示例中为矩形。按照惯例，周缘空间6位于单件式多孔基材的周缘处，并与位于周缘封套22外部的体积相对应。
从图3和图3A可以清楚地看到，空腔10具有沿元件的纵向方向从入口4到出口5延伸的外形，该外形是凹陷的且与面向该空腔的通道的凹陷形状相同(图3)。类似地，在垂直于纵向方向的横向方向上，空腔10具有与面向通道3的凹陷形状相同的凹陷外形(图3A)。
在图3所示的实施例中，多孔基材2的位于通道3和敞开的空空间10之间的部分回收刚穿过分离器层7的滤液。在离开多孔基材的这部分时，滤液流量在敞开的孔10中，特别是在腔体101和通道102中扩散，而不会有如上所述的压力损失。因此，滤液通量离开多孔基材的外壁21，从而经由敞开的空空间被直接地输送到多孔基材的周缘空间6中。因此，敞开的空空间10排出分离器层7的滤液，使该滤液穿过没有任何多孔材料的介质被直接地输送到多孔基材的周缘空间6中。滤液离开多孔基材的周缘空间6的流速和从盲空空间10流入的流速大于滤液穿过基材的设有多孔材料的相同部分的流速。
自然，与第一实施例(封闭的空空间)和/或第二实施例(敞开的空空间)匹配，根据本发明的多孔基材可包括一个或多个空空间，这些空空间具有彼此相同或不同的形状。因此，增加空空间10的数量或体积可以相应地增加滤液的流速。
这些不能通过常规挤出技术制造的单件式基材例如可通过专利申请FR3006606中描述的添加技术来制造。
图4示出了在第二实施例中制造的分离器元件的实施例。在该实施例中，分离器元件1的多孔基材2具有呈圆形截面的圆柱体形状。因此，多孔基材2具有周缘封套22，周缘封套呈圆柱形且截面为圆形。13个通道3被设置在多孔基材2中，以相互平行且平行于多孔基材的纵向轴线延伸。因此每个通道3敞开通向多孔基材的入口4和出口5。通道3被设置成留下足够体积的多孔材料以容纳被多孔材料所围绕的敞开的空空间10，通道3被设置的方式使得，这些空空间既不向任何通道3敞开，也不会向多孔基材的入口4或出口5敞开。根据本发明的第二实施例，敞开的空空间10从周缘封套22开始被局部地设置在多孔基材中。
每个敞开的空空间10包括空腔101，空腔101被设置在通道3附近，并且经由如上所述的截面比空腔101的截面小的通道102，局部地穿过基材的周缘封套22敞开。
在有利的变型实施例中，敞开的空空间10被局部地设置在多孔基材中，以避免影响多孔基材的机械强度，同时仍然起到促进将滤液输送到多孔基材的周缘空间6的作用。在一个变型实施例中，用于输送滤液的多个敞开的空空间10从多孔基材的周缘封套开始被局部地设置在多孔基材中，由此规则地分布在所述周缘封套22上，如图4所示。在该示例中，通道3被设置成三个对称组，这三个组偏离120°，这三个组中的每一个包括一系列通道(在该示例中为两个通道)，这一系列通道从中央通道开始被设置在径向上，这些系列的径向通道中的每一个通过一系列被设置成围绕所有通道的共同中心成圆弧形设置的通道(在该示例中为两个)延伸。在该示例中，敞开的空空间10从多孔基材的周缘封套22开始被设置在多孔基材中，处在位于第一组通道和与第一组相邻的第二组径向通道之间的多孔材料的体积中。在附图所示的示例中，多系列四个敞开的空空间10分别被设置在多孔基材的发生器线(generator line)上，从而能够形成在第一组通道和与第一组相邻的第二组径向通道之间。如在图4A、图4B、图4C和图4D可更加清楚地看见，敞开的空空间10既沿多孔基材的圆周方向也沿多孔基材长度方向规则地分布在所述周缘封套上。
图5、图5A和图5B示出了根据本发明的第二实施例的分离器元件的另一变型，其中，至少一个空空间10被设置在多孔基材中以形成空腔101，空腔101具有包围通道3的轮廓。在该示例中，分离器元件具有两个空腔101，每个空腔101围绕通道3，并且向一槽敞开；该槽沿多孔基材的长度，经由通道102被局部地设置在基材的周缘封套22中，通道102的截面相对于空腔缩进。自然，通道3和空空间10的数量，以及通道的设置和空空间的形状可以不同于所示的示例。这种不能由传统的挤压技术制造的单件式基材例如可以通过添加技术(例如，在专利申请FR3006606中所描述的)或通过局部机械加工(例如，如铣削)来制成。

Claims (7)

1.一种分离器元件，用于将需处理的流体介质的分子和/或颗粒分离成滤液和渗余物，所述分离器元件包括由单一多孔材料制成的刚性单件式多孔基材(2)，所述单件式多孔基材(2)内部包括至少一个通道(3)，所述至少一个通道(3)用于使流体介质流动通过、并由所述多孔材料而与所述单件式多孔基材的外壁(21)分离，所述至少一个通道在所述单件式多孔基材的用于需处理的流体介质的入口的一端(4)处和在所述单件式多孔基材的用于渗余物的出口的另一端(5)处敞开，所述单件式多孔基材限定周缘封套(22)，用于回收滤液的周缘空间在所述周缘封套上延伸，至少一个空空间(10)被设置在所述单件式多孔基材的内部以增强所述滤液的输送，所述空空间(10)的最小尺寸比所述单件式多孔基材的多孔材料的孔的最大尺寸大5至50倍，所述至少一个空空间(10)被构成所述单件式多孔基材的所述多孔材料的一部分所包围，所述多孔材料的这一部分不是被加到所述单件式多孔基材以围绕所述至少一个空空间(10)的单独件，而使得所述至少一个空空间(10)既不向所述至少一个通道敞开，也不向所述单件式多孔基材的入口端(4)或出口端(5)敞开，所述分离器元件的特征在于，所述至少一个空空间(10)被设置在所述单件式多孔基材中，由此被构成所述单件式多孔基材(2)的一部分材料完全地包围以形成封闭的空腔，或者被部分地包围以形成经由截面比所述空腔(101)的截面小的通道(102)而局部地向所述单件式多孔基材的所述周缘封套(22)敞开的空腔。
2.根据权利要求1所述的分离器元件，其特征在于，所述至少一个用于输送滤液的空空间(10)被设置在所述单件式多孔基材(2)中，以形成一空腔，所述空腔的至少一部分轮廓的形状与面向所述空腔的所述至少一个通道(3)的轮廓的形状相同。
3.根据权利要求1所述的分离器元件，其特征在于，所述至少一个用于输送滤液的空空间(10)被设置在所述单件式多孔基材中，以形成具有围绕所述至少一个通道(3)的轮廓的空腔。
4.根据权利要求1所述的分离器元件，其特征在于，至少多个用于输送滤液的空空间(10)从其周缘封套(22)开始被局部地设置在所述单件式多孔基材中，每个所述空空间(10)被所述多孔材料的一部分部分地包围，由此穿过所述单件式多孔基材的所述周缘封套敞开并回收滤液，以将滤液直接地输送至所述单件式多孔基材的周缘空间。
5.根据权利要求4所述的分离器元件，其特征在于，所述多个用于输送滤液的空空间(10)从周缘封套(22)开始被局部地设置在所述单件式多孔基材中且被规则地设置在所述周缘封套上。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的分离器元件，其特征在于，所述单件式多孔基材(2)由添加法制成。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的分离器元件，其特征在于，所述分离器元件包括至少一个用于流体介质的分离器层(7)，所述分离器层(7)连续地沉积在所述至少一个通道的与流体介质接触的表面上。
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