BRPI0619265A2

BRPI0619265A2 - módulo de membrana de fluxo cruzado

Info

Publication number: BRPI0619265A2
Application number: BRPI0619265-3A
Authority: BR
Inventors: Gary W Schukar; Dan L Fanselow; Todd W Johnson; Nicholas J Isder; Bradley K Fong; Michael D Begich
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2011-09-27
Also published as: KR20080071594A; CA2631503A1; BRPI0619265B1; JP2009517212A; RU2008121860A; ATE542595T1; US20070119771A1; AU2006320849A1; EP1954382A1; CN101321576B; CN101321576A; EP1954382A4; WO2007064522A1; EP1954382B1; US7794593B2; KR101279284B1; AU2006320849B2; CA2631503C

Abstract

MODULO DE MEMBRANA DE FLUXO CRUZADO. Elementos de extração liquido-líquido são descritos. Um elemento de extração líquido-líquido inclui um primeiro par de camadas e um segundo par de camadas disposto ad- jacente ao primeiro par de camadas formando uma pilha de camadas. O primeiro par de camadas inclui uma primeira membrana microporosa polimérica, e uma primeira camada de canais de fluxo orientada em uma primeira direção do fluxo possuindo uma entrada de fluido e uma saída de fluido dispostas em primeiros lados opostos do elemento de extração. O segundo par de camadas inclui uma segunda membrana microporosa polimérica e uma segunda camada de canais de fluxo orientada em uma segunda direção de fluxo diferente da primeira direção de fluxo e possuindo uma entrada de fluido e uma saída de fluido dispostas nos segundos lados opostos do elemento de extração. A primeira membrana mícroporosa está disposta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo. Métodos de extrair um soluto dissolvido de um primeiro líquido para um segundo líquido são também descritos.

Description

"MÓDULO DE MEMBRANA DE FLUXO CRUZADO"

ANTECEDENTES

A presente descrição refere-se a módulos de mem- brana e sistemas que a utilizam para extrair um soluto dis- solvido de um primeiro liquido para um segundo liquido.

A extração liquido-liquido é uma técnica comumen- te empregada para transferência de um soluto dissolvido em um primeiro liquido para um segundo liquido, que seja es- sencialmente imiscível no primeiro liquido. A solução do soluto no primeiro liquido é geralmente chamada de uma "so- lução de alimentação" e o segundo liquido é geralmente cha- mado um "extratante" ou "extratante liquido". 0 soluto ten- de a se distribuir entre os dois líquidos de acordo com a solubilidade relativa do soluto nos dois líquidos quando a solução de alimentação é trazida em contato com o extratan- te líquido.

Uma abordagem convencional para se obter a extração líquido-líquido é misturar diretamente a solução de alimenta- ção e o extratante líquido. Lamentavelmente, esta técnica freqüentemente proporciona elevações à formação de uma dis- persão ou emulsão persistente dentro da mistura, resultando em um processo de extração altamente ineficiente, em termos tanto com relação a tempo quanto a resultado final.

Uma metodologia de extração por membrana micropo- rosa tem sido desenvolvida para lidar com as preocupações sobre dispersão citadas acima. Em particular, um lado de uma membrana microporosa é normalmente colocado em contato com a solução de alimentação e o lado oposto da membrana micropo- rosa com o extratante líquido. Uma interface liquido- líquido, pela qual o soluto é transferido, é assim formada entre a solução de alimentação e o extratante líquido, den- tro dos microporos da membrana microporosa.

O conceito de fornecer uma separação bruta entre a solução de alimentação e o extratante líquido através de uma membrana microporosa provou ser viável. Entretanto, a viabi- lidade da extração líquido-líquido por membrana microporosa em um ambiente industrial normalmente depende da taxa de ex- tração (que, por sua vez, é uma função da área de superfície da interface líquido-líquido fornecida pela membrana micro- porosa) e da facilidade de substituição da membrana, que de- ve se tornar danificada ou estragada. Aparelhos e métodos convencionais de extração líquido-líquido por membrana mi- croporosa utilizam projetos com área de superfície da inter- face líquido-líquido limitada e que não facilitam a substi- tuição da membrana. Esta ineficiências inerentes têm impedi- do a implantação comercial de grande escala da extração por membrana microporosa.

Muitas aplicações comerciais, como, por exemplo, obtenção de etanol a partir de um caldo de alimentação fer- mentado, poderiam ser benéficas para o uso de uma técnica de extração líquido-líquido por membrana microporosa. Como tal, existe a necessidade por alta produtividade de siste- mas de extração líquido-líquido que incorporam uma membrana microporosa adaptada para ser mantida em uma base de baixo custo.

SUMÁRIO A presente descrição refere-se a módulos de mem- brana de fluxo cruzado e sistemas que usam esta para extrair um soluto dissolvido de um primeiro liquido em um segundo liquido. Em algumas modalidades, estes módulos de membrana são úteis para extração de um soluto dissolvido, como eta- nol, a partir de um primeiro liquido, como água, de prefe- rência em um segundo liquido.

Um aspecto da presente invenção refere-se a um e- lemento de extração liquido-liquido que inclui um primeiro par de camadas e um segundo par de camadas disposto de ma- neira adjacente ao primeiro par de camadas formando uma pi- lha de camadas. O primeiro par de camadas inclui uma primei- ra membrana microporosa polimérica, e uma primeira camada de canais de fluxo orientada em uma primeira direção do fluxo possuindo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dis- postas em primeiros lados opostos do elemento de extração. 0 segundo par de camadas inclui uma segunda membrana micropo- rosa polimérica e uma segunda camada de canais de fluxo ori- entada em uma segunda direção de fluxo diferente da primeira direção de fluxo e possuindo uma entrada de fluido e uma sa- ida de fluido dispostas nos segundos lados opostos do ele- mento de extração. A primeira membrana microporosa está dis- posta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo.

Um outro aspecto da presente invenção refere-se a um método de extração de um soluto dissolvido a partir de um primeiro liquido em um segundo liquido. 0 método inclui fornecer um elemento de extração liquido-liquido, fazer fluir um primeiro liquido tendo um soluto dissolvido atra- vés da primeira camada com canais de fluxo, fazer fluir um segundo liquido através da segunda camada com canais de fluxo e que transfere o soluto do primeiro liquido para o segundo liquido, ao longo das primeira e segunda membranas microporosas. O elemento de extração inclui uma pluralidade de primeiros pares de camadas e uma pluralidade de segundos pares de camadas, cada segundo par de camadas intercalado entre os primeiros pares de camadas e formando uma pilha de camadas. O primeiro par de camadas inclui uma primeira mem- brana microporosa polimérica, e uma primeira camada de ca- nais de fluxo orientada em uma primeira direção do fluxo possuindo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dis- postas em primeiros lados opostos do elemento de extração. O segundo par de camadas inclui uma segunda membrana micro- porosa polimérica e uma segunda camada de canais de fluxo orientada em uma segunda direção de fluxo diferente da pri- meira direção de fluxo e possuindo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas nos segundos lados opostos do elemento de extração. A primeira membrana microporosa está disposta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo.

O resumo acima não se destina a descrever cada uma das modalidades apresentadas ou todas as implementações da presente descrição. As Figuras, a Descrição Detalhada e os Exemplos a seguir, exemplificam mais particularmente es- sas modalidades.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A descrição pode ser mais completamente entendida levando-se em consideração a seguinte descrição detalhada das várias modalidades junto com os desenhos em anexo:

A Figura 1 é uma vista esquemática em perspectiva de um módulo de membrana de fluxo cruzado ilustrativo;

A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de um módulo de membrana de fluxo cruzado ilustrativo, dis- posto dentro de uma armação;

A Figura 3A é uma vista esquemática em seção transversal de um alojamento do módulo de membrana de fluxo cruzado ilustrativo;

A Figura 3B é uma vista esquemática em seção transversal de um módulo de membrana de fluxo cruzado ilus- trativo disposto dentro de um alojamento do módulo; e

A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático de um processo de extração líquido-líquido ilustrativo.

Embora a invenção seja adaptável à várias modifi- cações e formas alternativas, as especificações da mesma são mostradas a titulo de exemplo nos desenhos e serão descritas em detalhes. Deve-se compreender, no entanto, que a intenção não é limitar a invenção às modalidades especificas descri- tas. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as modifica- ções, equivalentes e alternativas que caiam dentro do espi- rito e escopo da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A presente descrição refere-se a módulos de mem- brana de fluxo cruzado e sistemas que usam esta para extra- ir um soluto dissolvido de um primeiro liquido em um segun- do liquido.

Para os termos definidos a seguir, essas defini- ções devem ser aplicadas, a não ser que uma definição dife- rente seja proporcionada nas reivindicações ou em alguma parte deste relatório descritivo.

A menção de faixas numéricas pelas extremidades engloba todos os números incluídos nesta faixa (por exemplo, 1 a 5 inclui 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3, 80, 4 e 5).

Conforme usado neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, as formas singulares "um", "uma", "o" e "a" incluem referências aos plurais, exceto em que o conteúdo determina claramente o contrário. Portanto, por e- xemplo, a referência a uma composição contendo "uma camada" abrange modalidades tendo duas ou mais camadas. Conforme usa- do neste relatório descritivo e nas reivindicações em anexo, o termo "ou" é genericamente empregado em seu sentido inclu- indo "e/ou" exceto em que o conteúdo determina claramente o contrário.

Exceto onde indicado em contrário, todas as refe- rências numéricas que expressam atributos de quantidades, medição de propriedades físicas, etc. usadas no relatório descritivo e nas reivindicações devem ser compreendidas no sentido de serem modificadas em todas as instâncias pelo termo "cerca de". Conseqüentemente, exceto onde indicado em contrário, os parâmetros numéricos estabelecidos no relató- rio descritivo anteriormente mencionado e nas reivindica- ções em anexo são aproximações que podem variar dependendo das propriedades desejadas que os versados na técnica pre- tendem obter através da utilização das técnicas da presente invenção. No mínimo, e não como uma tentativa de limitar a aplicação da doutrina de equivalentes ao escopo das reivin- dicações, cada parâmetro numérico deve, pelo menos, ser construído à luz do número de algarismos significativos re- latados e através da aplicação de técnicas de arredondamen- to ordinárias. Não obstante os intervalos e parâmetros nu- méricos que estabelecem o amplo escopo da invenção serem aproximações, os valores numéricos estabelecidos nos exem- plos específicos são relatados da forma mais precisa possí- vel. Entretanto, todo valor numérico inerentemente contém determinados erros que resultam necessariamente dos desvios padrão encontrados em suas respectivas medições de teste.

Em muitas modalidades, os módulos de extração lí- quido-líquido incluem folhas de membrana porosa que ficam em camadas alternativamente com folhas de película corrugada pa- ra formar uma pilha. As corrugações nas camadas espaçadoras podem servir como canais de fluxo para a passagem de fluidos em ambos os lados da membrana porosa e são abertas para o la- do externo da pilha. Em algumas modalidades, cada camada cor- rugada é orientada em noventa graus com relação à camada cor- rugada imediatamente acima e abaixo da camada corrugada. Os lacres laterais, formados entre a membrana porosa de uma ca- mada e a camada corrugada abaixo desta (na direção de um sul- co corrugado e junto com os lados opostos) canaliza o fluxo na direção do sulco e evita o fluxo na direção transversal. Em algumas modalidades, os lacres de borda entre as camadas podem ser microesferas de adesivo ou lacrados por ultra-som ou termolacrados. Dessa forma, um módulo de fluxo de extração liquido-liquido bidirecional pode ser criado, no qual um pri- meiro fluido flui através do módulo em uma primeira direção, passando através dos espaçadores corrugados e da membrana po- rosa de cada outra camada, entrando em contato com as camadas de membrana porosa uniformemente em um lado; e um segundo fluido é encaminhado ao fluxo através do módulo de extração liquida em uma segunda direção (freqüentemente ortogonal) à primeira direção, passando através dos espaçadores corrugados das camadas alternadas à primeira, entrando em contato com as camadas de membrana uniformemente no outro lado.

Em muitas modalidades, o módulo de extração liquida é projetado e configurado para encaixar em uma armação e/ou alojamento quadrado com tubulações em quatro faces laterais (borda) do módulo de extração liquida. Os fluidos entrando no alojamento em dois lados ortogonais podem se distribuir em todas as camadas nas tubulações de entrada, passando através do módulo de extração liquida e sendo coletados nas tubula- ções de saida. Os lacres podem ser formados ao longo dos can- tos situados entre o módulo de extração liquida e o alojamen- to, para evitar que os dois fluidos ultrapassem e entrem em contato diretamente um com outro. Os lacres podem ser, por exemplo, uma espuma ou borracha macia injetadas. Dessa forma, os dois fluidos entrarão em contato um com outro somente a- través dos poros da membrana porosa.

Em muitas modalidades, as trajetórias da solução de alimentação e dos extratantes são uniformes por toda a seção transversal do módulo de extração líquida. Em algumas modalidades, o alojamento é rígido e o módulo é encaixado dentro do alojamento de modo que haja uma expansão mínima do módulo, na medida em que a pressão hidrostática é aplicada.

Duas pressões diferentes podem ser mantidas para cada flui- do. Para a extração por membrana com líquidos imiscíveis, uma pressão mais alta é mantida no fluido que não molha a membrana porosa.

Com um módulo de extração projetado conforme des- crito acima, áreas de superfície da membrana porosa são pos- síveis no mínimo custo, permitindo uma máxima transferência de massa de um soluto entre as fases de alimentação e extra- ção. Estes módulos de extração são convenientes para carga e descarga de um alojamento. A capacidade de produção em um processo pode ser ajustada pela adição ou subtração de módu- los .

A estrutura do módulo de extração presta-se a uma montagem automatizada. As camadas podem ser montadas por uma pluralidade de técnicas, descritas a seguir. Em muitas moda- lidades, durante a montagem, a delicada membrana porosa é somente manipulada quando esta está empilhada e com as bor- das lacradas, dessa forma reduzindo possíveis danos às mem- branas porosas dentro do módulo de extração.

Uma relação parcial de fluidos exemplificadores que podem ser usados com este módulo de extração incluem solventes como álcool decila, 2,6-dimetila-4-heptanol, do- decano ou misturas destes e, fluidos aquosos como etanol ou água, amina aquosa ou cultura em fermentação. Em uma moda- lidade, a membrana de extração transfere etanol de prefe- rência a partir de uma fase aquosa a uma fase de solvente.

Uma modalidade de um módulo de membrana de fluxo cruzado é mostrada na Figura 1. Este módulo de membrana de fluxo cruzado ou elemento de extração liquido-liquido 100 inclui um primeiro par de camadas 110 e um segundo par de camadas 120. O segundo par de camadas 120 é disposto de ma- neira adjacente ao primeiro par de camadas 110 formando uma pilha de camadas 150. A pilha de camadas 150 tem eixos x, y e z, conforme mostrado na Figura 1. O eixo ζ é a direção da espessura da pilha de camadas 150. 0 eixo χ e o eixo y estão ambos em eixos planos da pilha de camadas 150 e são ortogo- nais um em relação ao outro.

O primeiro par de camadas 110 inclui uma primeira membrana microporosa polimérica 112 e uma primeira camada de canais de fluxo 114 orientada em uma primeira direção de fluxo Fi (ao longo do eixo χ da Figura 1) tendo uma entrada para fluidos 116 e uma saida para fluidos 118 dispostas so- bre os primeiros lados opostos do elemento de extração 100 (ao longo do eixo y da Figura 1). Dessa forma, na modalidade ilustrativa mostrada na Figura 1, a primeira direção de flu- xo Fi é ortogonal em relação aos primeiros lados opostos do elemento de extração liquido-liquido 100.

O segundo par de camadas 120 inclui uma segunda membrana microporosa polimérica 122 e uma segunda camada de canais de fluxo 124 orientada em uma segunda direção de fluxo F2 (ao longo do eixo y da Figura 1) diferente da primeira di- reção de fluxo Fi e tem uma entrada para fluidos 12 6 e uma saída para fluidos 128 dispostas sobre os segundos lados o- postos (ao longo do eixo χ da Figura 1) do elemento de extra- ção 100. Dessa forma, na modalidade ilustrativa mostrada na Figura 1, a segunda direção de fluxo F2 é ortogonal em rela- ção aos segundos lados opostos do elemento de extração líqui- do-líquido 100. A primeira membrana microporosa 112 é mostra- da disposta entre a primeira camada com canais de fluxo 114 e a segunda camada com canais de fluxo 124. Em uma modalidade, a primeira direção de fluxo Fi é ortogonal em relação à se- gunda direção de fluxo F2, mas não é requerida.

Em muitas modalidades, o elemento de extração lí- quido-líquido 100 inclui uma pluralidade (dois ou mais) dos primeiros pares de camadas 110 e dos segundos pares de cama- das 120 alternadas. Em algumas modalidades, o elemento de extração líquido-líquido 100 inclui de 10 a 2000, ou 25 a 1000, ou 50 a 500 primeiros pares de camadas 110 e segundos pares de camadas 120 alternadas empilhados em alinhamento vertical (ao longo do eixo z) em que a primeira direção de fluxo Fi (ao longo do eixo x) é ortogonal em relação à se- gunda direção de fluxo F2 (ao longo do eixo y).

As camadas com canais de fluxo 114 e 124 e as ca- madas de membrana microporosa 112 e 122 têm espessuras de camada (ao longo do eixo z) de qualquer valor útil. Em mui- tas modalidades, a primeira camada com canais de fluxo 114 e a segunda camada com canais de fluxo 124, cada tem uma es- pessura em uma faixa de 10 a 250 ou 25 a 150 micrômetros. Em muitas modalidades, cada uma da primeira membrana microporo- sa polimérica 112 e da segunda membrana microporosa polimé- rica 122 tem uma espessura em uma faixa de 1 a 200 ou 10 a 100 micrômetros. O elemento de extração liquido-liquido 100 tem uma espessura total (ao longo do eixo z) de qualquer va- lor útil. Em algumas modalidades, o elemento de extração Ii- quido-liquido 100 tem uma espessura total (ao longo do eixo z) em uma faixa de 5 a 100 ou 10 a 50 centímetros.

O elemento de extração liquido-liquido 100 pode ter qualquer formato útil. Em muitas modalidades, o elemento de extração liquido-liquido 100 tem um formato. 0 elemento de extração liquido-liquido 100 tem uma largura (ao longo do eixo y) e um comprimento (ao longo do eixo x) de qualquer valor útil. Em algumas modalidades, o elemento de extração liquido-liquido 100 tem uma largura total (ao longo do eixo y) em uma faixa de 10 a 300 ou 50 a 250 centímetros. Em al- gumas modalidades, o elemento de extração liquido-liquido 100 tem uma largura total (ao longo do eixo x) em uma faixa de 10 a 300 ou 50 a 250 centímetros. Em uma modalidade, o comprimento do elemento de extração liquido-liquido 100 é igual ou substancialmente igual a sua largura.

A primeira e a segunda camadas com canais de fluxo 114 e 124 podem ser formadas do mesmo ou de material dife- rente e adotar as mesmas ou diferentes formas,, conforme de- sejado. A primeira e a segunda camadas com canais de fluxo 114, 124 podem permitir que o líquido flua entre a primeira e a segunda membranas microporosas 112 e 122. Em muitas mo- dalidades, a primeira e a segunda camadas com canais de flu- xo 114 e 124 podem ser estruturadas de modo que a primeira e a segunda camadas com canais de fluxo 114 e 124 formem ca- nais de fluxo entre as membranas microporosas 112, 122. Em algumas modalidades, a primeira e a segunda camadas com ca- nais de fluxo 114, 124 são não-porosas e formadas de um ma- terial polimérico como, por exemplo, uma poliolefina.

Em algumas modalidades, a primeira e a segunda camadas com canais de fluxo 114 e 124 são corrugadas (tendo picos e sulcos alternantes paralelos) para fornecer canais de fluxo entre as membranas microporosas 112 e 122. Em mui- tas modalidades, as corrugações fornecem canais de fluxo que são paralelos à direção de fluxo. Estas corrugações po- dem ter qualquer intervalo útil (distância entre picos ou sulcos adjacentes) . Em algumas modalidades, as corrugações têm um intervalo em uma faixa de 0,05 a 1 ou de 0,1 a 0,7 centímetro. As corrugações podem ser formadas por qual- quer método útil como, por exemplo, gofragem, moldagem e similares.

Conforme mostrado na Figura 1, um exemplo de confi- guração do elemento de extração líquido-líquido 100 inclui um primeiro par de camadas 110 que tem uma membrana microporosa polimérica plana 112 e uma primeira camada com canais de flu- xo corrugada 114 orientada em uma primeira direção de fluxo Fi (ao longo do eixo χ da Figura 1) . Dessa forma, na modali- dade ilustrativa mostrada na Figura 1, a primeira direção de fluxo Fi é paralela às corrugações da primeira camada com ca- nais de fluxo corrugada 114. O segundo par de camadas 120 in- clui uma segunda membrana microporosa polimérica plana 122 e uma segunda camada com canais de fluxo corrugada 124 orienta- da em uma segunda direção de fluxo F2 (ao longo do eixo y da Figura 1) ortogonal em relação à primeira direção de fluxo Fi e paralela às corrugações da segunda camada com canais de fluxo corrugada 124. Dessa forma, na modalidade ilustrativa mostrada, a primeira direção de fluxo Fi é ortogonal em rela- ção à segunda direção de fluxo F2 e as corrugações da primei- ra camada com canais de fluxo corrugada 114 são ortogonais em relação às corrugações da segunda camada com canais de fluxo corrugada 124.

0 elemento de extração liquido-liquido 100 pode, opcionalmente, incluir lacres de camada 130, 140 dispostos ao longo das bordas selecionadas do elemento de extração liquido-liquido 100. Os primeiros lacres de camada 130 po- dem ser formados entre a membrana porosa de uma camada e a camada com canais de fluxo abaixo desta (na direção de flu- xo desta camada com canais de fluxo) ao longo dos lados o- postos do elemento de extração liquido-liquido 100. Os se- gundos lacres de camada 140 podem ser formados entre a mem- brana porosa de uma camada e a camada com canais de fluxo abaixo desta (na direção de fluxo desta camada com canais de fluxo) ao longo dos lados opostos do elemento de extra- ção liquido-liquido 100. Em muitas modalidades, o primeiro e o segundo lacres de camada, 130 e 140 alternam nos lados opostos, conforme mostrado na Figura 1.

Em algumas modalidades, os lacres de camada 130 e 140 entre as camadas podem ser microesferas de adesivo, ou um ultra-som ou um termolacre. Dessa forma, um módulo de fluxo de extração liquido-liquido bidirecional pode ser cri- ado, no qual um primeiro fluido flui através do módulo em uma primeira direção, passando através dos espaçadores cor- rugados e da membrana porosa de cada outra camada, entrando em contato com as camadas de membrana porosa uniformemente em um lado; 100 e um segundo fluido é encaminhado ao fluxo através do módulo de extração liquida em uma segunda direção (freqüentemente ortogonal) à primeira direção, passando a- través dos espaçadores corrugados das camadas alternadas primeiro, entrando em contato com as camadas de membrana u- niformemente no outro lado.

Em algumas modalidades, uma primeira camada não- tecida porosa (não mostrada) está disposta entre a primeira membrana microporosa polimérica 112 e a primeira camada com canais de fluxo 114 e uma segunda camada não-tecida porosa (não mostrada) está disposta entre a segunda membrana mi- croporosa polimérica 122 e a segunda camada com canais de fluxo 124. Esta camada não-tecida porosa pode ajudar no re- forço da camada da membrana microporosa e/ou da camada com canais de fluxo. A camada não-tecida porosa pode ser de qualquer material útil como, por exemplo, uma camada de fi- ação continua ("spun bond"). Esta camada não-tecida porosa pode ser opcionalmente fixada (adesivo, lacre ultra-sônico, termolacre e similares) à membrana microporosa polimérica e/ou à camada com canais de fluxo.

O material usado para a membrana microporosa pode assumir uma ampla variedade de formas. Os materiais da mem- brana microporosa, normalmente, têm poros dimensionados por micrômetro ou sub-micrômetros (isto é, microporos) que se estendem entre as superfícies principais da membrana. Os mi- croporos podem ser, por exemplo, isolados ou interconectados. O material da membrana microporosa pode ser formado de qual- quer material que tenha microporos através do mesmo, por e- xemplo, um polímero termoplástico microporoso. 0 material da membrana microporosa pode ser flexível ou rígido.

Quando utilizada como uma membrana de extração lí- quida, a composição, tamanho e espessura dos microporos da membrana microporosa podem determinar a taxa de extração. 0 tamanho dos microporos da membrana microporosa deve ser grande o bastante para possibilitar o contato entre a solu- ção de alimentação e o líquido extratante dentro dos micro- poros, porém não tão grande a ponto de ocorrer o transborda- mento da solução de alimentação através da membrana micropo- rosa no extratante.

Materiais da membrana microporosa úteis incluem, por exemplo, materiais hidrofílicos ou hidrofóbicos. As membranas microporosas podem ser preparadas por métodos descritos, por exemplo, na patente de n° US 3.801.404 (Dru- in et al.); 3.839.516 (Williams et al.); 3.843.761 (Bieren- baum et al.); 4.255.376 (Soehngen et al.); 4.257.997 (So- ehngen et al.); 4.276.179 (Soehngen); 4.973.434 (Sirkar et al.), e/ou são amplamente disponíveis comercialmente junto à fornecedores como, por exemplo, Celgard, Inc. (Charlotte, North Carolina, EUA), Tetratec, Inc. (Ivyland, Pensilvania, EUA), Nadir Filtration GmbH (Wiesbaden, Alemanha), ou Mem- brana, GmbH (Wuppertal, Alemanha). As membranas hidrofíli- cas exemplificadoras incluem membranas de poliamida porosa (por exemplo, náilon poroso), policarbonato poroso, copolí- mero de álcool vinila etileno poroso e polipropileno hidro- filico poroso. As membranas hidrofóbicas exemplificadoras incluem membranas de polietileno poroso, polipropileno po- roso (por exemplo, polipropileno poroso com separação de fases termicamente induzidas) e politetrafluoro etileno po- roso .

O tamanho médio dos poros dos materiais úteis da membrana microporosa (por exemplo, conforme medida de acordo com ASTM E1294-89 (1999) "Standard Test Method for Pore Size Characteristics of Membrane Filters Using Automated Liquid Porosimeter") pode ser maior que cerca de 0,07 micrômetro (por exemplo, maior que cerca de 0,1 micrômetro ou maior que cerca de 0,25 micrômetro), e pode ser menor que cerca de 1,4 micrômetros (por exemplo, menor que cerca de 0,4 micrômetro ou menor que cerca de 0,3 micrômetro), embora as membranas microporosas tenham tamanhos médios de poros maiores ou menores que também podem ser usados. Com o obje- tivo de reduzir a formação de emulsão e/ou encharcamento ao longo da membrana, a membrana microporosa pode ser substan- cialmente isenta de poros, fendas ou outros orifícios que excedem cerca de 100 micrômetros em diâmetro.

Em muitas modalidades, os materiais da membrana microporosa têm uma porosidade na faixa de ao menos cerca de 20 por cento (por exemplo, ao menos cerca de 30 por cento ou ao menos cerca de 40 por cento) até cerca de 80 por cento, cerca de 87 por cento, ou mesmo cerca de 95 por cento, com base no volume do material da membrana microporosa. Embora os materiais da membrana microporosa de qualquer espessura possam ser usados, conforme descrito a- cima, em muitas modalidades, as membranas microporosas têm uma espessura de ao menos cerca de 10 micrômetros (por e- xemplo, ao menos cerca de 25 micrômetros ou pelo menos 35 micrômetros ou pelo menos cerca de 40 micrômetros) , e/ou têm uma espessura menor que cerca de 120 micrômetros (por exemplo, menos que cerca de 80 micrômetros ou mesmo menos que cerca de 60 micrômetros) . A membrana microporosa pode ser mecanicamente forte o bastante, sozinha ou em combina- ção com um elemento de suporte poroso opcional, para supor- tar qualquer diferença de pressão que possa ser imposta ao longo da membrana microporosa sob as condições de operação pretendidas.

Em muitas modalidades, a membrana microporosa in- clui, ao menos, um material hidrofóbico (isto é, que não seja espontaneamente molhado por água). Os materiais hidrofóbicos exemplificadores incluem poliolefinas (por exemplo, polipro- pileno, polietileno, polibutileno, copolimeros de qualquer um dos anteriormente mencionados e, opcionalmente, uma monômero etilenicamente insaturado) e combinações destes. Se o materi- al da membrana microporosa for hidrofóbico, uma pressão posi- tiva pode ser aplicada à solução de alimentação contida em relação ao liquido extratante para auxiliar na molhagem da membrana microporosa.

Em algumas modalidades, a membrana microporosa é hidrofilica, por exemplo, um material de membrana hidrofilico de polipropileno poroso que tem um tamanho de poros médio no- minai na faixa de 0,2 a 0,45 micrômetros (por exemplo, como comercializado sob a designação comercial "GH POLYPRO MEMBRANE" de Pall Life Sciences, Inc., Ann Arbor, Michigan, EUA) . Se o material da membrana microporosa for hidrofilico, uma pressão positiva pode ser aplicada ao liquido extratante contido em relação à solução de alimentação contida para fa- cilitar a imobilização da interface liquido-liquido dentro da membrana microporosa. Em algumas modalidades, as membranas microporosas úteis incluem membranas microporosas conforme descrito nas patentes US n°s 3.801.404 (Druin et al.); 3.839.516 (Williams et al.); 3.843.761 (Bierenbaum et al.); 4.255.376 (Soehngen et al.) 4.257.997 (Soehngen et al.) e 4.276.179 (Soehngen); 4.726.989 (Mrozinski); 5.120.594 (Mro- zinski); e 5.238.623 (Mrozinski), estando as descrições das mesmas aqui incorporadas, a titulo de referência.

A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de um módulo de membrana de fluxo cruzado ilustrativo 100 disposto dentro de uma armação 255. 0 módulo de membrana de fluxo cruzado 100 é descrito acima. Em muitas modalidades, a armação 255 fornece manuseio e proteção do módulo de extra- ção liquido-liquido 100 aprimoradas, enquanto permite, ain- da, que o liquido flua através dos lados do módulo de extra- ção liquido-liquido 100. Em algumas modalidades, a armação 255 coopera com um módulo de alojamento (descrito a seguir) para formar um tipo de encaixe de construção "chave e fecha- dura" para isolar as fases de extração liquido-liquido (Fi e F2) de uma à outra durante o funcionamento do módulo de mem- brana de fluxo cruzado 100. A armação 255 inclui uma pluralidade elementos de armação 260 dispostos em torno do módulo de extração liquido- liquido 100. Conforme mostrado na Figura 2, a pluralidade de elementos de armação 2 60 pode estar disposta ao longo das oi- to bordas laterais do módulo de extração liquido-liquido 100 e é fixada à cada uma para formar um elemento de armação uni- tário 255 em torno do módulo de extração liquido-liquido 100. Em muitas modalidades, os primeiros lacres laterais 201 estão dispostos sobre os primeiros lados opostos da armação 255 que corresponde à primeira direção de fluxo F1 e assistem no iso- lamento da primeira direção de fluxo Fi do fluxo de fluidos. Em muitas modalidades, os segundos lacres laterais 202 estão dispostos sobre os segundos lados opostos da armação 255 que corresponde à segunda direção de fluxo F2 e assistem no iso- lamento da segunda direção de fluxo F2 do fluxo de fluidos.

Os primeiros lacres laterais 201 podem ser forma- dos de qualquer material útil como um material rigido ou conformável ou uma combinação de rigido e conformável. Em uma modalidade, o primeiro lacre lateral 201 é uma crista de neopreno de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em outra modalidade, o primeiro la- cre lateral 201 é uma crista de plástico rigido (por exem- plo, ABS) de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em uma outra modalidade, o primeiro lacre lateral 201 é uma crista plástica que tem uma camada externa formada de um material conformável (por exemplo, neopreno) que tem uma altura e uma largura total na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Os segundos lacres laterais 202 podem ser formados de qualquer material útil como um material rígido ou confor- mável ou uma combinação de rígido e conformável. Em uma mo- dalidade, o segundo lacre lateral 202 é uma crista de neo- preno de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em outra modalidade, o segundo lacre late- ral 202 é uma crista de plástico rígido (por exemplo, ABS) de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em uma outra modalidade, o segundo lacre lateral 202 é uma crista plástica que tem uma camada externa formada de um material conformável (por exemplo, neopreno) que tem uma altura e uma largura total na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em algumas modalidades, o segundo lacre lateral 202 pode, tam- bém, funcionar com um trilho de guia ou curso para assistir a colocação e remoção e/ou alinhamento do módulo 100 dentro do alojamento do módulo (descrito a seguir).

A armação 255 pode ser formada de qualquer mate- rial útil. Em algumas modalidades, a estrutura 255 é forma- da de um material polimérico rígido como, por exemplo, ABS. Cada elemento da armação 2 60 pode independentemente ter qualquer dimensão útil. Em algumas modalidades, cada ele- mento da estrutura 260 tem uma espessura na faixa de 1 a 15 centímetros e uma largura na faixa de 1 a 15 centímetros e um comprimento suficiente para se estender ao longo da borda lateral adjacente correspondente do módulo de extra- ção líquido-líquido 100.

A Figura 3A é uma vista esquemática em seção transversal de um módulo de membrana de fluxo cruzado ilus- trativo 300. O alojamento do módulo 300 é dimensionado e configurado para permitir que o módulo de membrana de fluxo cruzado 100 se encaixe dentro do alojamento do módulo 300. O alojamento do módulo 300 pode ser formado de qualquer ma- terial útil, como material metálico ou polimérico. Em mui- tas modalidades, o alojamento do módulo 300 tem uma porção removível ou acesso 301 para permitir que o módulo de ex- tração líquido-líquido 100 seja removido de dentro do alo- jamento do módulo 300. O alojamento do módulo 300 inclui uma primeira entrada para fluxo de líquidos 316 em conexão fluida com uma primeira saída para fluxo de líquidos 318. O alojamento do módulo 300 inclui uma segunda entrada para fluxo de líquidos 326 em conexão fluida com uma segunda sa- ída para fluxo de líquidos 328. Em muitas modalidades, o alojamento do módulo 300 inclui uma porção removível 303 que permite que o módulo de extração líquido-líquido 100 seja inserido, removido e/ou substituído dentro do aloja- mento do módulo 300.

Em muitas modalidades, os primeiros lacres laterais 301 estão dispostos sobre os primeiros lados opostos do alo- jamento do módulo 300 que corresponde à primeira direção de fluxo F1 e assistem no isolamento da primeira direção de fluxo Fi do fluxo de fluidos. Em muitas modalidades, os segundos la- cres laterais 302 estão dispostos sobre os segundos lados o- postos do alojamento do módulo 300 que corresponde à segunda direção de fluxo F2 e assistem no isolamento da segunda dire- ção de fluxo F2 do fluxo de fluidos. Os primeiros lacres laterais 301 podem ser forma- dos de qualquer material útil como um material rígido ou conformável ou uma combinação de rígido e conformável. Em uma modalidade, o primeiro lacre lateral 301 é uma crista de neopreno de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em outra modalidade, o primeiro lacre lateral 301 é uma crista de plástico rígido (por exemplo, ABS) de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em uma outra modalidade, o primeiro lacre lateral 301 é uma crista plástica que tem uma camada externa formada de um material conformável (por exemplo, neopreno) que tem uma altura e uma largura total na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Os primeiros lacres laterais 301 podem ser dimensio- nados e configurados para se encaixarem (por exemplo, um en- caixe chave e fechadura) com os primeiros lacres laterais 201 do módulo da membrana 200.

Os segundos lacres laterais 302 podem ser formados de qualquer material útil como um material rígido ou confor- mável ou uma combinação de rígido e conformável. Em uma mo- dalidade, o segundo lacre lateral 302 é uma crista de neo- preno de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em outra modalidade, o segundo lacre late- ral 302 é uma crista de plástico rígido (por exemplo, ABS) de material que tem uma altura e uma largura na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em uma outra modalidade, o segundo lacre lateral 302 é uma crista plástica que tem uma camada externa formada de um material conformável (por exemplo, neopreno) que tem uma altura e uma largura total na faixa de 0,5 a 1,5 cm. Em algumas modalidades, o segundo lacre lateral 302 pode, tam- bém, funcionar com um trilho de guia ou curso para assistir a colocação e remoção e/ou alinhamento do módulo 100 dentro do alojamento do módulo (descrito a seguir). Os segundos Ia- cres laterais 302 podem ser dimensionados e configurados pa- ra se encaixarem com os segundos lacres laterais 202 do mó- dulo de membrana 200.

A Figura 3B é uma vista esquemática em seção trans- versal de um módulo de membrana de fluxo cruzado 100 disposto dentro de um alojamento do módulo 300. Quando o módulo de ex- tração liquido-liquido 100 está disposto dentro do alojamento do módulo 300, a primeira entrada para fluxo de líquidos 316 está em conexão fluida com a primeira entrada da camada com canais de fluxo 116, que está em comunicação fluida com a primeira saída da camada com canais de fluxo 118, que está em comunicação fluida com a primeira saída para fluxo de líqui- dos 318. Quando o módulo de extração líquido-líquido 100 está disposto dentro do alojamento do módulo 300, a segunda entra- da para fluxo de líquidos 326 está em conexão fluida com a segunda entrada da camada com canais de fluxo 126, que está em comunicação fluida com a segunda saída da camada com ca- nais de fluxo 128, que está em comunicação fluida com a se- gunda saída para fluxo de líquidos 328. Em muitas modalida- des, o módulo da membrana 200 inclui uma armação 255 que se encaixa com o interior do alojamento do módulo 300, conforme descrito acima.

Em uso, um módulo de extração líquido-líquido 100 descrito acima, pode ser carregado em um alojamento do mó- dulo 300 e utilizado na extração de um soluto dissolvido a partir de um primeiro liquido a um segundo liquido pelo fluxo de um primeiro liquido que tem um soluto dissolvido através da primeira camada com canais de fluxo, fluindo um segundo liquido através da segunda camada com canais de fluxo e transferindo o soluto do primeiro liquido para o segundo liquido ao longo da primeira e segunda membranas microporosas. 0 módulo de extração liquido-liquido 100 pode ser substituído com um outro módulo de extração liquido- líquido 100 pela remoção da porção removível 303 do aloja- mento externo 300, substituindo o módulo de extração liqui- do-liquido 100 com um segundo módulo de extração líquido- líquido 100, e substituindo a porção removível 303 no alo- jamento externo 300.

A Figura 4 é um diagrama de fluxo esquemático de um processo de extração líquido-líquido ilustrativo 400. Uma extração de etanol ilustrativa de um caldo de fermentação é descrita abaixo, entretanto, o módulo de extração líquido- líquido aqui descrito é aplicável para qualquer processo de extração líquido-líquido.

A matéria prima 410 (por exemplo, água, microorga- nismos e material fermentável) é colocada em um fermentador 420 e é deixada para formar um caldo de fermentação 422. 0 caldo de fermentação 422 pode conter, por exemplo, água e um soluto como etanol. O material insolúvel 423 no caldo de fer- mentação pode ser opcionalmente removido (por exemplo, pela sedimentação e/ou filtração) com uma unidade de purificação 430 e a solução de alimentação resultante 440 é transportada ao módulo de extração líquido-líquido 450. No módulo de ex- tração liquido-liquido 450, a solução de alimentação 440 e o extratante (ou solvente) 460 são trazidos para contato intimo um com o outro de modo que o etanol se divida entre a solução de alimentação 440 e o extratante 460. Os solventes ou extra- tantes adequados 470 para esta modalidade especifica são a- presentados na patente US 2004/0181101 e estão incorporados a titulo de referência na presente invenção, nos limites em que não entre em conflito com a presente descrição. O extrato 470, que contém extratante 460 e etanol, é, então, transpor- tado à unidade de recuperação 480 em que o etanol 495, opcio- nalmente misturado com água, é removido do extrato 470 (por exemplo, pela destilação a vácuo) de modo que o extratante 460 é regenerado e reciclado no módulo de extração liquido- liquido 450. Do mesmo modo, a solução de alimentação extraída 490 retorna ao fermentador 420, que é periodicamente restau- rado com matéria prima adicional 410, conforme seja necessá- rio substituir os componentes que foram removidos durante o processo.

As soluções de alimentação 440 para esta modali- dade ilustrativa podem incluir água e etanol, e podem ser sob a forma de uma solução, suspensão, dispersão ou simila- res. Em adição ao etanol e água, a solução de alimentação pode, opcionalmente, conter componentes solúveis ou insolú- veis (por exemplo, açúcares fermentáveis, sacarídeos ou po- lissacarídeos, microorganismos, biomassa). Exemplos de bio- massa adequada para o processo de fermentação incluem mate- riais baseados em açúcar (por exemplo, melado, cana de açú- car e beterrabas sacarina); e materiais baseados em amido (por exemplo, milho, trigo, mandioca, cevada, centeio e a- veias). Biomassa celulósica que contém primariamente celu- lose, hemicelulose, e lignina mais teores variáveis de ou- tros materiais também podem ser usadas. Semelhantemente, o microorganismo em fermentação empregado em conexão com a modalidade ilustrativa pode ser qualquer microorganismo co- nhecido usado no processo de fermentação, incluindo várias espécies de álcool que produzem fungos conhecidos como le- vedura, bactéria termofilica e várias cepas de bactéria zy- raomonas.

Para os propósitos desta modalidade ilustrativa, caldos de fermentação úteis podem conter etanol em uma quantidade de, ao menos, 0,5 porcento peso, 2 porcento em peso ou 4 porcento em peso, até, ao menos, 10 porcento em peso com base no peso total do caldo de fermentação, embora concentrações mais altas e mais baixas de etanol possam, também, ser usadas.

Os processos para preparação de caldos de fermen- tação são bem conhecidos. Os caldos de fermentação podem ser preparados pela combinação de água, um açúcar fermentável (ou precursor do mesmo) e um microorganismo como, por exem- plo, levedura de cerveja em um vaso (por exemplo, fermenta- dor, cuba), e mantendo-se a mistura a uma temperatura na qual a fermentação possa ocorrer (por exemplo, na faixa de cerca de 15 graus centígrados a cerca de 45 graus centígra- dos). Os fermentadores estão comercialmente disponíveis am- piamente e · são descritos, por exemplo, na patente n° US 4.298.693.

Não se deve considerar a presente invenção limi- tada aos exemplos particulares aqui descritos, porém, de certa forma, deve ser compreendida de modo a cobrir todos os aspectos da invenção razoavelmente estipulados nas rei- vindicações em anexo. Várias modificações, processos equi- valentes, bem como numerosas estruturas para quais é possí- vel a aplicação da presente invenção ficarão imediatamente evidentes para os versados na técnica a que se destina a presente invenção, mediante a revisão do presente relatório descritivo.

EXEMPLOS Exemplo 1

Preparação de uma Pilha de Membrana com Camadas Vedadas com Adesivo Termofusivel

Uma película de polipropileno que tem uma espessura nominal de 0,076 mm (0,003 polegadas) foi gofrada em uma pe- lícula corrugada que tem canais com profundidade de 1,27 mm (0, 05 polegada) com um espaçamento de canais de 3,56 mm (0,14 polegada). Uma manta de polipropileno de fiação contí- nua (16,96 gramas por metro quadrado (0,5 onças por jardas quadradas)), disponível junto à Hanes Companies, Inc., Cono- ver, NC, EUA) foi selada sonicamente às cristas de um lado da película corrugada em intervalos de 1,59 mm (0,063 polegadas). O lado de fiação contínua deste par soni- camente selado foi laminado a uma membrana de polipropileno microporosa que tem um tamanho dos poros médios de aproxima- damente 0,35 micrômetros (preparado conforme descrito na pa- tentes n° US 4.726.989 e 5.120.594) usando um adesivo de man- ta termofusível (PE-85-20, produzido pela Bostik, Inc., Wau- watosa, WI, EUA) para formar um par de camadas. Folhas qua- drados de 0,686 metros por 0,686 metros (27 polegadas por 27 polegadas) foram cortadas com facas deste par de camadas. Um adesivo termofusível de microesfera (Polibuteno-1 DP 8910 PC, disponível junto à Basell North America, Inc., Elkton, MD, EUA) foi aplicado ao longo de cada uma das duas bordas opostas da camada corrugada de um primeiro par de camadas, aproximadamente 38 mm (1,5 polegadas) de cada borda, na dire- ção dos canais da película corrugada. Uma segunda folha qua- drada de 0,686 metro por 0,686 metro (27 polegadas por 27 polegada) do par de camadas foi orientada de modo que os canais na película corrugada fossem ortogonais em relação à este primeiro par de camadas, e a segunda folha do par de ca- madas foi pressionada sobre a primeira folha do par de cama- das para formar um par de pilhas com duas camadas. 0 processo foi repetido com o adesivo termofusível adicional e folhas adicionais do par de camadas, com os canais na película cor- rugada das folhas adicionais do par de camadas sendo ortogo- nais em relação à esta folha do par de camadas precedente, até que a pilha fosse grossa com aproximadamente 149,4 mm (5,88 polegadas).

Cada parte de uma estrutura, que foi usinada com resina acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), foi encaixada em torno da pilha e aderida à cada borda da pilha usando o Adesivo/SeIante SILASTIC 732 RTV (disponível junto à Dow Corning Corp., Midland, MI, EUA) junto com cada borda da pi- lha. A estrutura teve dois lados opostos e, cada lado adja- cente, duas extremidades opostas. Os dois lados opostos da armação foram fresados para ter um guia protuberante para encaixar uma trilha correspondente em cada lado do alojamen- to. As duas extremidades opostas da armação foram fresados para ter um flange protuberante continuo, de modo à se en- caixarem em um lacre de borracha entre cada extremidade da armação e cada extremidade do alojamento.

Exemplo 2

Preparação de uma Pilha de Membrana com Camadas Termolacradas

Uma folha de 222,3 mm por 222, 3 mm (8,75 polegadas por 8,7 5 polegadas) de uma membrana de polipropileno micropo- rosa que tem um tamanho do poro médio de aproximadamente 0,35 micrômetros (preparado conforme descrito na patentes n° US 4.726.989 e 5.120.594) foi colocada no topo de uma outra folha da membrana que tem as mesmas dimensões e, as duas fo- lhas foram termolacradas juntas, formando lacres laterais, usando um termolacrador Model MP-16 Midwest Pacific, disponí- vel junto à Grainger, Inc., St. Paul, MN, EUA com cerca de 25 mm (1 polegada) de ambas as duas bordas opostas. Este pro- cesso foi repetido com treze pares de folhas da membrana adi- cionais, para fornecer quatorze pares de membranas. Um par de membranas foi colocado no topo de um outro par de modo que as bordas lacradas estivessem alinhadas e, então, cada borda não-selada da folha inferior par superior foi termolacrada à borda não-selada da folha superior do par inferior. Este pro- cesso foi repetido com os doze pares de folhas restantes para fornecer uma pilha de quatorze pares (vinte e oito folhas), nos quais haviam canais de fluxo continuas intercalados (isto é, ortogonais) entre as folhas sucessivas na pilha. Cada can- to da pilha foi cortado para formar um entalhe quadrado de 25 mm (uma polegada) fornecendo um encaixe em um alojamento de policarbonato, conforme descrito abaixo.

Uma película de polipropileno que tem uma espessura nominal de 0,075 mm (0,003 polegadas) foi gofrada em uma pe- licula corrugada que tem canais com profundidade de 1,27 mm (0,05 polegada) com um espaçamento de canais de 3,56 mm (0,14 polegada). A película gofrada foi cortada em tiras com dimensões de 222,3 mm (8,75 polegadas) por aproximadamente 165 mm (6,5 polegadas), e estas tiras foram inseridas nos ca- nais de fluxo contínuas entre as folhas na pilha, com os ca- nais na película gofrada estando paralelas aos lacres late- rais. Cada canto desta pilha foi vedado com adesivo à base de epóxi de duas partes (DP-100, disponível junto à 3M Company, St. Paul, MN, EUA) pela injeção do adesivo entre cada camada, incluindo as camadas de polietileno corrugadas.

A pilha de membrana microporosa de polietielno corrugada foi lacrada em uma parte de um alojamento de po- licarbonato retangular pela colocação do adesivo à base de epóxi de duas partes nos cantos do alojamento, colocando a pilha no alojamento, e, então, permitindo que o adesivo à base de epóxi fosse curado em cada um dos quatro cantos. Estes cantos foram, ainda, lacrados pela aplicação do Ade- sivo/Selante SILASTIC 732 RTV (disponível junto à Dow Cor- ning Corp., Midland, MI, EUA) junto com cada borda do ade- sivo à base de epóxi curado no alojamento. Uma guarnição em neopreno foi usada para lacrar uma segunda parte do aloja- mento de policarbonato retangular com a primeira parte, as duas partes foram mantidas juntas com cavilhas, para formar um módulo de membrana de fluxo cruzado. Cada lado do aloja- mento teve uma porta rosqueada tendo um diâmetro de aproxi- madamente 12,7 mm (0,5 polegadas) e uma válvula foi encai- xada em cada porta, as válvulas em lados opostos sendo co- nectadas através dos canais de fluxo contínuos entre as fo- lhas na pilha.

Uma solução aquosa de etanol com 10 por cento em peso foi bombeada através da válvula em um lado do módulo (uma válvula de entrada) e foi direcionada através do módulo e através da válvula no lado oposto (uma válvula de saída) . Álcool decila (disponível junto à Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, MO, EUA) foi bombeado através da válvula (uma válvula de entrada) sobre um lado que sustenta a válvula, através da qual a solução de etanol foi bombeada. 0 álcool decila foi direcionado através do módulo e através da válvula (uma vál- vula de saída) no lado oposto. Uma pressão de aproximadamen- te 40 centímetros de água foi mantida na canais de etanol aquoso, enquanto que uma pressão de aproximadamente 30 centímetros de água foi mantida na canais de álcool deci- la, a pressão foi controlada usando as válvulas de saída. Após aproximadamente cinco minutos, a análise do álcool de- cila pela cromatografia à gás indicou que o álcool decila continha etanol. A presente invenção foi descrita com referência à várias modalidades destas. A descrição detalhada anterior- mente mencionada e os exemplos foram fornecidos somente por uma questão de clareza de entendimento e nenhuma limitação desnecessária deve ser inferida das mesmas. Ficará aparente para versados na técnica que muitas alterações podem ser feitas nas modalidades descritas sem que se afaste do esco- po e do espirito da invenção. Dessa forma, o escopo da in- venção não deve ser limitado aos detalhes exatos das compo- sições e estruturas aqui descritas, a não ser pela lingua- gem das reivindicações que seguem. As descrições completas das patentes, dos documentos de patente e das publicações citadas no presente documento estão aqui incorporadas a ti- tulo de referência em sua totalidade como se cada uma esti- vesse individualmente incorporada. Em caso de qualquer con- flito, o presente relatório descritivo, incluindo defini- ções, deve controlar.

Claims

1. Elemento de extração líquido-liquido CARACTERIZADO por compreender: um primeiro par de camadas compreendendo: uma primeira membrana microporosa polimérica; e uma primeira camada de canais de fluxo orientada em uma primeira direção de fluxo possuindo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas em primeiros lados opostos do elemento de extração; um segundo par de camadas disposto adjacente ao primeiro par de camadas formando uma pilha de camadas, o se- gundo par de camadas compreendendo: uma segunda membrana microporosa polimérica; e uma segunda camada de canais de fluxo orientada em uma segunda direção de fluxo diferente da primeira direção de fluxo e possuindo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas sobre os segundos lados opostos do elemento de extração; sendo que, a primeira membrana microporosa está disposta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo.

2. Elemento de extração liquido-liquido, de acor- do com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira direção de fluxo é ortogonal à segunda direção de fluxo.

3. Elemento de extração liquido-liquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fa- to de que compreende uma pluralidade de primeiros pares de camadas e segundos pares de camadas alternantes.

4. Elemento de extração liquido-liquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fa- to de que compreende de 25 a 250 primeiros pares de camadas e segundos pares de camadas alternantes.

5. Elemento de extração liquido-liquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pri- meira camada de canais de fluxo e a segunda camada de canais de fluxo possuem uma estrutura corrugada e a primeira mem- brana microporosa polimérica e a segunda membrana microporo- sa polimérica possuem uma estrutura plana.

6. Elemento de extração liquido-liquido, de acor- do com a reivindicação 1, adicionalmente CARACTERIZADO pelo fato de que compreende um adesivo disposto entre a primeira membrana microporosa polimérica e a primeira camada de ca- nais de fluxo.

7. Elemento de extração liquido-liquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fa- to de que compreende um adesivo disposto dentro da camada do primeira canal de fluxo adjacente e ao longo dos segundos lados opostos e disposto dentro da segunda camada de canais de fluxo adjacente e ao longo dos primeiros lados opostos.

8. Elemento de extração liquido-liquido, de acor- do com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira camada de canais de fluxo é vedada adjacente e ao longo dos segundos lados opostos e a segunda camada de ca- nais de fluxo é vedada adjacente e ao longo dos primeiros lados opostos.

9. Elemento de extração líquido-liquido, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a pri- meira camada de canais de fluxo e a segunda camada de canais de fluxo possuem uma espessura em uma faixa de 25 a -150 micrômetros e a primeira membrana microporosa polimérica e a segunda membrana microporosa polimérica têm uma espessu- ra em uma faixa de 1 a 100 micrômetros.

10. Elemento de extração liquido-liquido, de acordo com a reivindicação· 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende uma primeira camada não-tecida porosa dis- posta entre a primeira membrana microporosa polimérica e a primeira camada de canais de fluxo e uma segunda camada não tecida porosa disposta entre a segunda membrana microporosa polimérica e a segunda camada de canais de fluxo.

11. Elemento de extração liquido-liquido, de acor- do com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende uma armação rígida disposta em torno da pilha de camadas.

12. Elemento de extração liquido-liquido, de a- cordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO adicionalmente pelo fato de que compreende uma armação rígida disposta em torno da pilha de camadas e um alojamento externo rígido disposto em torno da armação rígida e o alojamento externo rígido possuindo uma parte removível para permitir que a armação rígida e a pilha de camadas sejam removidas do alo- jamento externo.

13. Método de extração de um soluto dissolvido a partir de um primeiro liquido para um segundo liquido, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: fornecer um elemento de extração liquido-liquido compreendendo: uma pluralidade de primeiros pares de camadas, ca- da par de camadas compreendendo: uma primeira membrana microporosa polimérica; e uma primeira camada de canais de fluxo orientada em uma primeira direção de fluxo tendo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas em primeiros lados opostos do elemento de extração; uma pluralidade de segundos pares de camadas, cada segundo par de camadas intercalado entre os primeiros pares de camadas e formando uma pilha de camadas, o segundo par de camadas compreendendo: uma segunda membrana microporosa polimérica; e uma segunda camada de canais de fluxo orientada em uma segunda direção de fluxo diferente da primeira direção de fluxo e tendo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas em segundos lados opostos do elemento de extração; sendo que a primeira membrana microporosa é dis- posta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo. fazer fluir um primeiro liquido tendo um soluto dissolvido através da primeira camada de canais de fluxo; fazer fluir de um segundo liquido através da se- gunda camada de canais de fluxo; e transferir o soluto do primeiro líquido para o se- gundo líquido através da primeira e da segunda membranas mi- croporosas.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de fazer fluir um pri- meiro líquido compreende fluir um primeiro líquido tendo um soluto dissolvido através da primeira camada de canais de fluxo, em uma direção ortogonal à direção de fluxo de um se- gundo líquido através da segunda camada de canais de fluxo.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de fornecimento com- preende fornecer um elemento de extração líquido-líquido compreendendo primeiras camadas de canais de fluxo corruga- das e segundas camadas de canais de fluxo corrugadas e pri- meiras membranas microporosas planas e segundas membranas microporosas planas.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de fornecimento com- preende fornecer um elemento de extração líquido-líquido compreendendo primeiras camadas de canais de fluxo que são vedadas adjacente e ao longo dos segundos lados opostos e segundas camadas de canais de fluxo que são vedadas adjacen- te e ao longo dos primeiros lados opostos.

17. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a etapa de fornecimento com- preende fornecer um elemento de extração líquido-líquido com- preendendo ainda uma armação disposta em torno da pilha de camadas e colocar a armação e a pilha de camadas dentro de um alojamento externo, o alojamento externo tendo uma primeira entrada de liquido, uma primeira saida de liquido, uma segun- da entrada de liquido, e uma segunda saida de liquido, e uma porção removível para permitir que a armação rígida e a pilha de camadas sejam removidas do alojamento externo.

18. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda remover a porção removível do alojamento externo, substituir a pilha de camadas por uma segunda pilha de camadas, e recolocar a porção removível no alojamento externo.

19. Sistema de extração líquido-líquido CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: um recipiente de solução de alimentação contendo um volume de uma solução de alimentação, a solução de ali- mentação compreendendo um primeiro líquido tendo um soluto dissolvido; um recipiente de solvente contendo um volume de um solvente; um elemento de extração líquido-líquido compreen- dendo: uma pluralidade de primeiros pares de camadas em comunicação de fluido com o recipiente de solução de alimen- tação, cada par de camadas compreendendo: uma primeira membrana microporosa polimérica; e uma primeira camada de canais de fluxo orientada em uma primeira direção de fluxo tendo uma entrada de fluido e uma saída de fluido dispostas em primeiros lados opostos do elemento de extração; uma pluralidade de segundos pares de camadas em comunicação de fluido com o recipiente de solvente, cada se- gundo par de camadas alternando entre os primeiros pares de camada e formando uma pilha de camadas, o segundo par de ca- madas compreendendo: uma segunda membrana microporosa polimérica; e uma segunda camada de canais de fluxo orientada em uma segunda direção de fluxo diferente da primeira direção de fluxo e tendo uma entrada de fluido e uma saida de fluido dispostas em segundos lados opostos do elemento de extração; sendo que a primeira membrana microporosa é dis- posta entre o primeiro canal de fluxo e o segundo canal de fluxo, e sendo que o soluto da solução de alimentação pode se transferir para o solvente através da primeira e segunda membranas microporosas.

20. Sistema de extração liquido-liquido, de acor- do com a reivindicação 19, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira direção de fluxo é ortogonal à segunda direção de fluxo.