ES2989871T3 - Estructura de filtración de membrana monolítica - Google Patents

Abstract

Estructura de filtración por membrana monolítica para filtrar líquidos, que comprende un soporte formado por un material inorgánico poroso de permeabilidad Ks, teniendo dicho soporte una forma generalmente tubular que presenta un eje principal, una base aguas arriba, una base aguas abajo, una pared periférica que delimita una porción interior y una pluralidad de canales paralelos al eje principal del soporte, formados en la porción interior del soporte, una membrana de permeabilidad Km y espesor medio tm que recubre la superficie interior de los canales, satisfaciendo el diámetro hidráulico exterior de dicha estructura la relación: Øf = α x [A + B x log10 (Ks x tm/Km)] (1) en la que α es un coeficiente de entre 0,85 y 1,15 y la fórmula (A); B = -11760 x D hxe int + 9,7 xe int + 3,1 xe ext + 0,04517 donde: D h es el diámetro hidráulico medio de los canales e int es el espesor mínimo de las paredes interiores entre los canales e ext es el espesor mínimo de la pared periférica del filtro, tm, Øf, eint, eext y Dh se expresan en metros y Ks y Km se expresan en m 2 . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Estructura de filtración de membrana monolítica

La invención se refiere al campo de las estructuras de filtro hechas de material inorgánico y destinadas a filtrar líquidos, en particular estructuras porosas recubiertas con una membrana para separar partículas o moléculas de un líquido, más particularmente del agua, en particular del agua de producción derivada de la extracción de petróleo o gases del esquisto. También encuentra aplicación en diversos procedimientos industriales para la purificación y/o separación de líquidos en las industrias química, farmacéutica, alimentaria o agroalimentaria.

Los filtros que emplean membranas cerámicas o de otro tipo para filtrar fluidos variados, en particular aguas contaminadas, se conocen desde hace mucho tiempo.

Los filtros generalmente se producen a partir de soportes tubulares fabricados de un material inorgánico poroso formado por paredes que delimitan pasos longitudinales paralelos al eje de dichos soportes. La superficie interna de los pasos está cubierta con una membrana de separación. Esta membrana comprende un material, normalmente inorgánico, cuya naturaleza y morfología son adecuadas para retener las moléculas o partículas contaminantes, en la medida en que su tamaño sea del orden de la mediana del diámetro de los poros de dicha membrana.

Se conoce una primera técnica, conocida como filtración frontal, que consiste en hacer pasar el fluido que va a tratarse a través de un medio filtrante, perpendicular a su superficie. Los filtros frontales normalmente comprenden una porción de los pasos que están taponados en su cara frontal y una porción de los pasos que están taponados en su cara posterior, para formar pasos de entrada y pasos de salida que están separados por paredes de filtro a través de las cuales tiene que pasar el líquido que va a filtrarse. Este líquido a medida que pasa descarga de sus moléculas o partículas a través de las paredes y la membrana, formando de este modo el retenido que después se acumula en los pasos de entrada, mientras que el líquido purificado se escapa por los pasos de salida o incluso en parte por la periferia del filtro si esta periferia está libre. Esta técnica está limitada por la acumulación de partículas y la formación de una torta en la superficie del medio filtrante. Normalmente, los pasos de entrada están abiertos al paso del líquido que va a filtrarse en la cara corriente arriba (o parte delantera) del filtro, con referencia a la dirección en la que circula el líquido que va a filtrarse. Estos pasos de entrada pueden estar taponados en la cara corriente abajo (o cara opuesta) de dicho filtro en la dirección de circulación del líquido. Los pasos o pasos de salida a través de los cuales se extrae el líquido filtrado pueden, por otro lado, estar taponados en la cara corriente arriba del filtro y abrirse en la cara corriente abajo del filtro.

Según otra técnica a la que se refiere asimismo la presente invención, se utiliza la filtración tangencial que, por otro lado, hace posible limitar la acumulación de partículas gracias a la circulación longitudinal del fluido en la superficie de la membrana. Las partículas permanecen en el flujo circulante, mientras el líquido puede pasar a través de la membrana por efecto de la diferencia de presión. Esta técnica proporciona estabilidad en el rendimiento y en el nivel de filtración. Se recomienda particularmente para filtrar fluidos muy cargados de partículas y/o moléculas.

Por lo tanto, los puntos fuertes de la filtración tangencial son su facilidad de implementación, su fiabilidad, gracias al uso de las membranas cuya porosidad se adapta para realizar dicha filtración, y su funcionamiento continuo.

La filtración tangencial requiere poco o ningún adyuvante y suministra dos fluidos separados que pueden utilizarse de manera rentable: el concentrado (también denominado retenido) y el filtrado (también denominado permeado): es un método limpio que respeta el medio ambiente.

Los principios de filtración y la eficiencia de dichos filtros se basan en la aplicación de una diferencia de presión dentro de la estructura para permitir que el fluido pase a través de las paredes porosas. Sin embargo, la resistencia al flujo del líquido limita el flujo de filtrado obtenido.

Se han propuesto diversas geometrías para mejorar las propiedades de servicio de dichos filtros de membrana. El documento US 4069157, por ejemplo, describe una estructura de múltiples pasos en la que el área superficial, la densidad de pasos y la porosidad del soporte se optimizan para aumentar el flujo y, al mismo tiempo, minimizar el tamaño (es decir, el diámetro) del filtro. Para reducir la resistencia al flujo del filtro, se ha propuesto que las ranuras o pasos de descarga estén provistos de diferentes geometrías (US 4781831, US 5855781,<u>S 6077436, EP 1457243, EP 1607129). Las ranuras pueden crearse mecanizando el filtro después del curado o durante la extrusión, tal como se propone más particularmente en el documento US 2001/0020756.

El problema de la resistencia al flujo provocado por el paso de los fluidos a través de las paredes porosas surge en particular en el caso de filtros tangenciales de gran diámetro en los que el líquido que pasa a través de los pasos más centrales se filtra con mucha menos eficacia que el líquido que pasa a través de los pasos más periféricos del filtro.

Para aliviar este problema, la solicitud de patente WO2017/103473 describe una estructura en la que se hacen ranuras de descarga hasta el centro de la estructura y se tapan determinados pasos para que el permeado que proviene de la parte central del filtro pueda recogerse más fácilmente hacia la periferia del filtro. El filtro según esa publicación, a diferencia de la presente invención, requiere que algunos de los pasos pasantes estén taponados tanto en sus extremos corriente arriba como corriente abajo para obtener pasos de extracción para recoger el fluido y extraerlo a través de las ranuras hechas lateralmente en el filtro (véase la figura 1).

También se conoce, por la solicitud WO2017/085551A1, un dispositivo de filtración producido a partir del ensamblaje de varios elementos filtrantes cerámicos monolíticos en forma de panal, preferiblemente dispuestos sustancialmente en paralelo, comprendiendo cada elemento una pluralidad de conductos paralelos. Una construcción de este tipo permite limitar el tamaño individual de las estructuras de filtración utilizadas y, por lo tanto, garantizar la máxima eficacia de filtración dentro de cada unidad. Con una construcción de este tipo, es posible obtener filtros de gran tamaño sin recurrir al mecanizado y, en última instancia, aumentar el área superficial periférica a través de la cual se retira el permeado. Sin embargo, una construcción de este tipo presenta una serie de inconvenientes: en primer lugar, este dispositivo tiene el efecto de requerir un mayor número de sellos y de aumentar el riesgo de fugas o de paso del líquido que va a filtrarse a través del permeado. Además, en comparación con una estructura de filtro monolítica del mismo tamaño (o volumen total), una solución de este tipo basada en el ensamblaje de una pluralidad de pequeñas estructuras de filtración individuales genera una pérdida significativa en el volumen de filtración total del filtro debido al espacio necesario entre cada una de dichas unidades. Además, el coste de la solución de filtro o elemento de múltiples filtros ensamblada resulta ser notablemente más alto que el de un filtro monolítico.

Las solicitudes WO2015/177476 y WO2016/097661 describen filtros tangenciales de forma tubular que comprenden elementos que delimitan una colección de pasos paralelos, al menos algunos de los cuales están cubiertos con una capa de separación. Según los datos suministrados en estas publicaciones, la empresa solicitante ha podido determinar que los diámetros de los elementos descritos en estas publicaciones no eran, sin embargo, óptimos para obtener el mejor rendimiento del filtro obtenido en última instancia, tal como se indica en los ejemplos que siguen.

Por lo tanto, en la actualidad existe la necesidad de una estructura de filtro monolítica que comprenda una membrana para la filtración tangencial de líquido, es decir, una estructura de filtro que comprenda un único soporte poroso en cuyas paredes se aplique una membrana de filtro, que tenga la máxima eficacia de filtración, es decir, que tenga un flujo optimizado y maximizado del filtrado, para el mismo tamaño y para las mismas características esenciales de la pared del soporte y de la membrana.

Lo que se entiende por estructura monolítica es una estructura formada por un único soporte poroso que permite procesar todo el líquido que va a filtrarse dentro de un filtro. Por el contrario, un filtro no monolítico o de múltiples elementos puede estar formado por una pluralidad que comprende una pluralidad de soportes, constituyendo cada soporte de este modo una estructura de filtro individual, realizándose la filtración del líquido parcialmente por cada una de las unidades. La solicitud WO2017/085551 describe un filtro de múltiples elementos de este tipo.

En particular, la empresa solicitante ha descubierto que la optimización del flujo de filtrado de esta manera depende de una adaptación combinada de los diversos elementos que componen la estructura de filtro monolítica. Dicho de otro modo, se ha descubierto que las características físicas del soporte y las características físicas de la membrana deben ajustarse entre sí para obtener la máxima eficacia de filtración.

A diferencia de las soluciones anteriores que proponen diversas configuraciones que solo tienen en cuenta las características geométricas de los filtros, la presente invención se basa, por lo tanto, en el principio de establecer una correlación entre dichas características geométricas y determinadas características esenciales de la membrana para determinar la configuración óptima para la estructura del filtro. Una correlación de este tipo nunca se ha descrito hasta ahora.

Por lo tanto, los inventores descubrieron que era posible, para un tamaño equivalente, maximizar el flujo de permeado filtrado de una estructura monolítica o un monoelemento de filtro tangencial en comparación con estructuras de múltiples elementos, es decir, estructuras que comprenden varios de los elementos de filtro.

Más particularmente, los inventores descubrieron que existe un diámetro óptimo de la estructura de filtro monolítica que puede determinarse teniendo en cuenta las características geométricas y físicas del soporte y de la membrana por debajo de las cuales la solución monolítica funciona mejor que una solución de múltiples elementos. Por lo tanto, al aplicar la presente invención, es posible seleccionar un dominio en el que la estructura de filtro monolítica sea la solución óptima en cuanto a flujo y, al mismo tiempo, siga siendo menos compleja y menos costosa de implementar que un filtro obtenido del ensamblaje de una pluralidad de elementos.

Más específicamente, la presente invención se refiere a una estructura de filtración de tipo membrana monolítica para filtrar tangencialmente líquidos, que comprende:

- un soporte formado por un material inorgánico poroso de permeabilidad Ks, teniendo dicho soporte una forma general tubular con un eje principal, una base corriente arriba, una base corriente abajo, una pared periférica que delimita una parte interna;

- una pluralidad de pasos paralelos al eje principal del soporte, formados en la parte interna del soporte, estando dichos pasos separados entre sí por paredes internas formadas por el material inorgánico poroso;

- estando dichos pasos abiertos en sus extremos corriente arriba o corriente abajo, abiertos ventajosamente tanto en sus extremos corriente arriba como corriente abajo, en la dirección en la que circula dicho líquido,

- retirándose el líquido filtrado a través de dicha pared periférica,

- una membrana de permeabilidad Km y de grosor medio tm que cubre la superficie interna de los pasos; caracterizado porque el diámetro hidráulico externo 0f de dicha estructura de filtro satisface la relación (1):

0f= a x [A B x logi0 (Ks x tm/Km)] (1)

en la que a es un coeficiente comprendido entre 0,85 y 1,15, y

<A =>-21570 X e<fnt.>-18,6 X<Dh +>19,0 X<eint. ->2,5 X e<exL>0,1244

<B =>-11760 X D<h X>e<int 9,7 X>e<int>+ 3,1 X<ee>*.+ 0,04517 en la que:

Dh es el diámetro hidráulico medio de los pasos,

eint. es el grosor mínimo de las paredes internas entre los pasos,

eext. es el grosor mínimo de la pared periférica del filtro,

tm, 0f, eint., eext. y Dh se expresan en metros y Ks y Km se expresan en m2.

En la fórmula anterior, se dan las siguientes definiciones:

El diámetro hidráulico 0 f del soporte se calcula, en cualquier plano transversal de la sección P de la estructura tubular, a partir del área superficial de la sección transversal de dicho soporte Sf y del perímetro Pf del mismo, en dicho plano de sección y aplicando la siguiente expresión convencional:

0 f = 4 x Sf/Pf

El diámetro hidráulico Dh de un paso se calcula, en cualquier plano transversal de la sección P de la estructura tubular, a partir del área superficial de la sección transversal del paso Sc de dicho paso y del perímetro Pc del mismo, en dicho plano de sección, y aplicando la siguiente expresión convencional:

Dh = 4 x Sc/Pc

El grosor mínimo eext de la pared periférica se mide entre el perímetro externo de la pared periférica y el borde del paso más cercano, en cualquier plano transversal de la sección P de la estructura tubular, tal como se indica en la figura 1.

El grosor mínimo eint es la distancia más corta medida entre el borde de dos pasos que comparten una pared común en cualquier plano transversal de la sección P de la estructura tubular, tal como se indica en la figura 1.

Según las realizaciones preferidas de la presente invención, que pueden combinarse entre sí cuando sea apropiado: - la razón Ksxtm/Km está comprendida entre 0,01 m y 10 m.

- el diámetro hidráulico externo 0f del soporte está comprendido entre 30 y 100 mm, preferiblemente superior a 40 mm, o incluso superior a 50 mm e inferior a 80 mm.

- el diámetro hidráulico medio de los pasos Dh, en un plano P perpendicular al eje principal de la estructura del filtro, está comprendido entre 0,5 y 7 mm, preferiblemente entre 1 y 5 mm, y más preferiblemente, entre 1,5 y 4 mm, y muy preferiblemente, entre 1,5 y 3,5 mm.

- a está comprendido entre 0,90 y 1,10 y, todavía más preferiblemente, a está comprendido entre 0,95 y 1,05.

- el grosor mínimo de las paredes internas e¡nt de las paredes internas del soporte está comprendido entre 0,3 mm y 3 mm, preferiblemente entre 0,7 mm y 2 mm.

- el soporte tiene bases cuadradas, hexagonales o circulares, preferiblemente bases circulares.

- la estructura tiene una longitud de 200 a 1500 mm, todavía más preferiblemente, comprendida entre 500 y 1100 mm.

- todos los pasos tienen el mismo diámetro hidráulico.

- al menos dos pasos tienen un diámetro hidráulico diferente.

- el grosor mínimo eext de la pared periférica está comprendido entre 0,5 y 4 mm, preferiblemente entre 1 y 2 mm.

- la permeabilidad Ks del material que constituye el soporte está comprendida preferiblemente entre 1,0x10-14 y 1,0x10-11, preferiblemente entre 1,0x10-13 y 1,0x10-11.

- la permeabilidad Km de la membrana está comprendida preferiblemente entre 1,0x10-19 y 1,0x10-14, preferiblemente entre 1,0x10-17 y 1,0x10-15.

- el grosor medio de la membrana tm está comprendido entre 0,1 y 300 pm, preferiblemente entre 10 y 70 pm. - la membrana tiene una mediana de diámetro de poro comprendida entre 50 y 1500 nanómetros, preferiblemente entre 100 y 1000 nanómetros.

- la membrana tiene una porosidad abierta comprendida entre el 10 y el 70 %, preferiblemente entre el 30 y el 50 %.

- la mediana del diámetro de los poros del soporte está comprendida entre 5 y 50 micrómetros, preferiblemente entre 15 y 40 micrómetros, y muy preferiblemente, entre 20 y 30 micrómetro.

- la porosidad del soporte está comprendida entre el 20 y el 60 % y, más preferiblemente, es aún mayor que la de la membrana en al menos un 10 %.

- los pasos son de sección transversal circular o poligonal, en particular de sección transversal cuadrada, hexagonal u octogonal y cuadrada.

La invención también se refiere a un dispositivo de filtración que comprende:

- dicha estructura de filtro

- un cerramiento que se sella alrededor de dicha estructura de filtro, comprendiendo dicho cerramiento: - medios para introducir el líquido que va a filtrarse, en comunicación de fluido con los pasos en la cara corriente arriba de dicha estructura de filtro,

- medios para retirar el permeado en la periferia de la estructura de filtro y en comunicación de fluido con la pared periférica de dicha estructura de filtro,

- medios para retirar el retenido o concentrado en la cara corriente abajo de dicha estructura de filtro.

Según la invención, varios dispositivos de filtración tal como los descritos en la presente memoria anteriormente pueden usarse en particular en serie y/o en paralelo.

Además, la invención se refiere al uso de una estructura de filtro tal como se definió en la presente memoria anteriormente para purificar y/o separar líquidos en la industria química, farmacéutica, alimentaria o agroalimentaria, en biorreactores o en la extracción de petróleo o gases del esquisto.

Finalmente, la presente invención describe un método que hace posible optimizar el tamaño de las estructuras de filtro monolíticas. De una manera no descrita hasta ahora, el presente método propone tener en cuenta no sólo los parámetros intrínsecos del soporte de filtración, sino también determinados parámetros intrínsecos de la membrana de filtro aplicada a las paredes del soporte.

En la relación (1), las magnitudes se expresan de manera convencional en las unidades del sistema SI, es decir, en metros (m) en el caso de las magnitudes tm, 0f, pc, pf, e¡nt, eext y Dh, o alternativamente en metros cuadrados (m2) en el caso de las magnitudes Ks y Km, Sf y Sc.

La permeabilidad del soporte Ks y de la membrana Km se define sobre la base de la relación de Kozeny-Carman mediante la siguiente fórmula: K = (PO3xD502)/[180 x (1-PO)2] en la que PO es la porosidad abierta y D50 es la mediana del diámetro de los poros.

La porosidad abierta y la mediana del diámetro de los poros del soporte según la presente invención se determinan de la manera conocida mediante porosimetría de mercurio. La porosidad, correspondiente al volumen de poro, se mide mediante la intrusión de mercurio a 2000 bar utilizando un porosímetro de mercurio como el porosímetro Autopore IV serie 9500 de Micromeritics, en una muestra de ensayo de 1 cm3 tomada de un bloque del soporte, excluyendo la región de muestra la piel que normalmente se extiende hasta 500 micrómetros por debajo de la superficie del bloque. La norma aplicable es la norma ISO 15901-1.2005 parte 1. El aumento de la presión a una presión alta hace que el mercurio sea “empujado” hacia poros de tamaño cada vez más pequeño. La intrusión del mercurio tiene lugar convencionalmente en dos fases. En una primera fase, la intrusión de mercurio se lleva a cabo a baja presión hasta 44 psia (alrededor de 3 bar), utilizando presión de aire para introducir el mercurio en los poros más grandes (> 4 pm). En una segunda fase, la intrusión a alta presión se realiza usando aceite hasta la presión máxima de 30000 psia (alrededor de 2000 bar). Según la ley de Washburn mencionada en la norma ISO 15901-1.2005, parte 1, un porosímetro de mercurio permite de este modo establecer una distribución del tamaño de poro por volumen. La mediana del diámetro de los poros del soporte corresponde al umbral del 50 % de la población en volumen.

La porosidad de la membrana, que corresponde al volumen total de los poros de la membrana, y la mediana del diámetro de los poros de la membrana se determinan ventajosamente según la invención usando un microscopio electrónico de barrido. En el contexto de la presente invención, la porosidad obtenida para la membrana usando este método se considera comparable a la porosidad abierta. Normalmente, las secciones de una pared del soporte se toman en sección transversal para observar todo el grosor del recubrimiento a lo largo de una longitud acumulada de al menos 1,5 cm. La adquisición de imágenes se realiza en una muestra de al menos 50 granos, preferiblemente de al menos 100 granos. El área superficial y el diámetro equivalente de cada uno de los poros se obtienen a partir de tomas mediante técnicas de análisis de imágenes convencionales, posiblemente después de que la imagen se haya binarizado con el fin de aumentar su contraste. Por lo tanto, se deduce una distribución de diámetros equivalentes a partir de la cual se obtiene la mediana del diámetro de los poros. La porosidad de la membrana se obtiene integrando la curva de distribución del diámetro de poro equivalente. Del mismo modo, este método puede usarse para determinar una mediana del tamaño para las partículas que forman la capa de membrana. Un ejemplo de determinación de la mediana del diámetro de poro o de la mediana del tamaño de las partículas que constituyen la capa de membrana, a modo de ilustración, comprende la secuencia de las siguientes etapas, que es convencional en el campo:

Se realiza una serie de tomas de SEM del soporte con su capa de membrana tal como se observa a lo largo de una sección transversal (es decir, sobre la totalidad del grosor de una pared). Para mayor nitidez, las tomas se realizan en una sección pulida del material. La adquisición de imágenes se realiza sobre una longitud acumulada de la capa de membrana al menos igual a 1,5 cm, para obtener valores representativos de toda la muestra.

Las tomas se someten preferiblemente a técnicas de binarización bien conocidas en técnicas de procesamiento de imágenes para aumentar el contraste del contorno de las partículas o poros.

Para cada partícula o cada poro que forma la capa de membrana, se mide su área. Se determina un diámetro de poro o diámetro de grano equivalente, esto corresponde al diámetro de un disco perfecto de la misma área superficial que la medida para dicha partícula o para dicho poro (esta operación puede posiblemente llevarse a cabo utilizando un software dedicado, en particular el software Visilog® comercializado por Noesis). Se obtiene, por lo tanto, una distribución de tamaño de partícula o tamaño de grano o de diámetro de poro según una curva de convencional que proporciona una distribución por número y una mediana de tamaño de las partículas y/o una mediana del diámetro de los poros que constituyen la capa de membrana que se determinan de este modo, correspondiendo esta mediana del tamaño o esta mediana del diámetro, respectivamente, al diámetro equivalente que divide dicha distribución en una primera población, que contiene solo partículas o poros con un diámetro equivalente mayor o igual que esta mediana del tamaño, y una segunda población, que contiene solo partículas con un diámetro equivalente menor que esta mediana del tamaño o esta mediana del diámetro.

La forma del soporte define la forma general de la estructura de filtro y su tamaño, más o menos, de los sellos, tal como se indica en la figura 2 (sello 17). Tiene una forma tubular alargada a lo largo de un eje principal y comprende una base corriente arriba, una base corriente abajo, una superficie periférica y una porción interna. Las bases corriente arriba y corriente abajo, de formas y tamaños idénticos, pueden tener una forma variada, por ejemplo, cuadrada, hexagonal o circular. Son preferiblemente circulares. La cara corriente abajo (o base) está diseñada para estar posicionada orientada hacia el flujo entrante de líquido (líquido que va a filtrarse) y la cara corriente arriba (o base) está destinada a estar posicionada en el lado opuesto al flujo entrante de líquido.

En la porción interna del soporte se forma una pluralidad de pasos paralelos al eje principal del soporte. Estos pasos, también denominados pasos de filtro, están abiertos en ambos extremos en la dirección del flujo de los fluidos.

La forma de los pasos no está limitada y estos pueden tener una sección transversal poligonal, en particular hexagonal o cuadrada u octogonal/cuadrada o, alternativamente, circular, pero preferiblemente tienen una sección transversal circular o cuadrada. El diámetro hidráulico medio de los pasos Dh se ha descrito anteriormente en la presente memoria. El filtro puede contener varias categorías de pasos, aparte de los pasos periféricos que pueden estar truncados para adaptar las dimensiones del filtro. Una categoría de pasos se define como un conjunto de pasos que tienen la misma forma y el mismo diámetro hidráulico, con un margen de /- 5 %. Preferiblemente, los pasos no periféricos son redondos y de la misma categoría. Por ejemplo, el filtro puede comprender una primera categoría de pasos formados por pasos situados cerca de la superficie periférica del filtro, y una segunda categoría formada por pasos situados en el centro del filtro, teniendo los pasos de la primera categoría un diámetro hidráulico mayor que los de la segunda categoría. Sin embargo, preferiblemente, el filtro comprende solo una única categoría de pasos.

Los pasos están separados entre sí por paredes internas formadas por el material inorgánico poroso del soporte. El grosor medio de las paredes internas es normalmente de desde 0,3 hasta 3 mm, preferiblemente entre 0,7 y 2 mm, o incluso entre 0,4 y 1,4 mm.

Por ejemplo, el grosor medio de la pared periférica está comprendido entre 1 y 5 mm, preferiblemente entre 1,5 y 3 mm.

El soporte está hecho de un material inorgánico poroso, en particular un material cerámico sin óxido tal como SiC, particularmente SiC recristalizado, Si3N4, Si2ON2, SiAlON, BN o una combinación de estos. Su porosidad es normalmente de desde el 20 hasta el 70 %, preferiblemente desde el 40 hasta el 50 %, y la mediana del diámetro de los poros desde 5 nm hasta 50 micrómetros, preferiblemente desde 100 nm hasta 40 micrómetros, más preferiblemente desde 5 hasta 30 micrómetros, preferiblemente de entre 20 y 40 micrómetros. La permeabilidad del soporte Ks está comprendida preferiblemente entre 1,0x10-14 y 1,0x10-11, preferiblemente entre 1,0x10-13 y 1,0x10-12 m2.

La estructura de filtro monolítica según la invención también comprende una membrana que cubre la superficie interna de los pasos. Esta formado de un material inorgánico poroso, en particular un material cerámico sin óxido tal como SiC, particularmente SiC recristalizado, Si3N4, Si2ON2, SiAlON, BN o una combinación de estos. Su porosidad es normalmente de desde el 10 hasta el 70 % y la mediana del diámetro de los poros de desde 10 nm hasta 5 pm. La permeabilidad de la membrana Km es preferiblemente de desde 10-19 hasta 10-14 m2, preferiblemente entre 1,0x10-17 y 1,0x10-16 m2. Normalmente tiene un grosor medio tm de desde 0,1 hasta 300 pm, preferiblemente desde 1 hasta 200 pm, más preferiblemente desde 10 hasta 70 pm.

La estructura de filtro según la invención puede obtenerse mediante cualquier técnica bien conocida por los expertos en la técnica. Un procedimiento de fabricación convencional generalmente comprende las etapas principales de fabricar el soporte y después depositar la membrana.

El soporte se obtiene preferiblemente extruyendo una pasta a través de una boquilla, seguida de un secado y una cocción para sinterizar el material del soporte y obtener las características de porosidad y resistencia mecánica necesarias para la aplicación. Por ejemplo, en el caso de un soporte hecho de SiC recristalizado, puede obtenerse en particular según las siguientes etapas de fabricación:

- amasar una mezcla que contenga partículas de carburo de silicio de una pureza superior al 98 % y que tenga una distribución del tamaño de partícula tal que el 75 % en masa de las partículas tengan un diámetro superior a 30 pm, siendo la mediana del diámetro en masa de esta fracción de tamaño de partícula tal como se mide mediante granulometría láser inferior a 300 pm. La mezcla también contiene un aglutinante orgánico del tipo derivado de la celulosa. Se añade agua y se amasa la mezcla hasta obtener una pasta homogénea cuya plasticidad permita la extrusión, configurándose la boquilla para obtener monolitos según la invención,

- secar los monolitos en bruto usando microondas durante el tiempo suficiente para reducir el contenido de agua no ligada químicamente a menos del 1 % en masa,

- cocción a una temperatura de al menos 1900 0C e inferior a 2400 0C, temperatura que normalmente se mantiene durante al menos 1 hora y preferiblemente durante al menos 3 horas. El material obtenido tiene una porosidad abierta del 20 al 70 %, preferiblemente del 40 al 50 % en volumen y una mediana del diámetro de poro del orden de 10 nm a 50 micrómetros, preferiblemente de 10 nm a 40 micrómetros, más preferiblemente, de 20 a 30 micrómetros.

Después se recubre el soporte de filtro con una membrana. La membrana puede aplicarse usando diversas técnicas conocidas por los expertos en la técnica: depositada a partir de suspensiones o suspensiones espesas, deposición química en fase de vapor (CVD) o deposición por pulverización térmica, por ejemplo, pulverización por plasma. Preferiblemente, las capas de membrana se aplican mediante recubrimiento a partir de suspensiones o suspensiones espesas. La membrana puede obtenerse aplicando varias capas sucesivas. La membrana generalmente comprende una primera capa, denominada capa de imprimación, aplicada en contacto directo con el sustrato. La imprimación actúa como una capa clave. La suspensión espesa utilizada para aplicar la imprimación contiene preferiblemente entre el 30 y el 100 % en peso de granos de SiC que tienen una mediana del diámetro de 1 a 30 pm, siendo el complemento, por ejemplo, un polvo de silicio metálico, sílice y/o un polvo de carbono. A esta mezcla de polvos se le añade una masa de agua desionizada que corresponde a del 80 al 120 % de la masa total de los polvos. La membrana también comprende una capa de separación aplicada a la capa de imprimación. Es en esta capa de separación donde se controla la porosidad para dar al filtro su selectividad. La suspensión espesa utilizada para aplicar la capa de separación puede contener entre un 30 y un 70 % en peso de granos de SiC que tienen una mediana de diámetro de 0,5 a 20 pm o entre un 30 y un 70 % en peso, en total, de una mezcla de silicio metálico, sílice y carbono, siendo el complemento agua desionizada. Pueden añadirse determinados aditivos tales como espesantes, aglutinantes y/o dispersantes a las suspensiones espesas para, en particular, controlar su reología. La viscosidad de las suspensiones espesas es normalmente de desde 0,01 hasta 0,8 Pa.s, preferiblemente desde 0,05 hasta 0,7 Pa.s, medida a 22 °C bajo un gradiente de cizalladura de 1 s-1 según la norma DIN -53019-1:2008. Las suspensiones espesas pueden contener normalmente desde el 0,1 hasta el 1 % de la masa de agua en espesantes seleccionados preferiblemente entre derivados de celulosa. Por lo general, pueden contener desde el 0,1 hasta el 5 % de la masa de polvo de SiC en aglutinantes seleccionados preferiblemente de poli(alcohol vinílico) (PVA) o derivados de acrílico. Las suspensiones espesas también pueden contener desde el 0,01 hasta el 1 % de la masa de polvo de SiC en dispersantes seleccionados preferiblemente entre poli(metacrilato de amonio). Pueden aplicarse una o más capas de suspensión espesa para formar la membrana. La aplicación de una capa de suspensión espesa normalmente permite obtener una membrana con un grosor de 0,1 a 80 pm, pero pueden obtenerse membranas más gruesas, normalmente de desde 100 hasta 300 pm, aplicando varias capas sucesivas de suspensión espesa.

El soporte de este modo recubierto se seca después a temperatura ambiental normalmente durante al menos 30 minutos y después a 60 0C durante al menos 24 horas. Los soportes de este modo secados se sinterizan a una temperatura de cocción normalmente comprendida entre 1000 y 2200 0C en una atmósfera no oxidante, preferiblemente bajo argón, para obtener una porosidad de la membrana, medida mediante análisis de imágenes, del 10 al 70 % en volumen y una mediana del diámetro de poro equivalente, medida mediante análisis de imágenes, de 10 nm a 5 pm.

La estructura de filtrado según la invención puede usarse para diversas aplicaciones para purificar líquidos y/o separar partículas o moléculas de un líquido. La estructura de filtrado según la invención puede usarse para diversas aplicaciones para la purificación de líquidos según la invención y permite maximizar el flujo de filtrado independientemente de la viscosidad del líquido que va a filtrarse. Puede usarse para filtrar líquidos que, por ejemplo, tienen una viscosidad dinámica de 0,1 a 20 mPa.s, o incluso 50 mPa.s. La viscosidad dinámica del fluido que va a filtrarse puede medirse a 20 °C, bajo un gradiente de cizalladura de 1 s-1 según la norma DIN 53019-1:2008. La presente invención se refiere en particular al uso de una estructura de filtrado tal como se describió anteriormente en la presente memoria para purificar el agua de producción derivada de la extracción de petróleo o gases del esquisto. También encuentra aplicación en diversos procedimientos industriales para la purificación y/o separación de líquidos en las industrias química, farmacéutica, alimentaria o agroalimentaria o en biorreactores, y en aguas de piscinas.

Las figuras adjuntas ilustran determinados aspectos de la presente invención con mayor detalle. Sin embargo, la información proporcionada a continuación en la presente memoria no debe considerarse como restrictiva del alcance de la invención, en ninguno de los aspectos de la invención descritos en las figuras.

La figura 1 ilustra una vista general de una estructura de filtro común.

La figura 2 es una vista de la cara corriente arriba de una estructura de filtro que explica cómo se miden los parámetros medidos según la invención.

La figura 3 es una vista frontal de la cara corriente arriba de un filtro de filtración, cuyos pasos de entrada y salida son de sección transversal redonda.

Las figuras 4 y 5 representan dos configuraciones completas de la cara frontal de un filtro según la presente invención. En estas figuras, las dimensiones se indican en milímetros.

La figura 1 ilustra una estructura de filtración tangencial que comprende un soporte 1 de forma cilíndrica que tiene un eje principal (X), una cara corriente arriba 2 y una cara corriente abajo 3, según la dirección en la que circula el líquido que va a filtrarse. Una pluralidad de pasos 4, paralelos al eje principal (X), están formados en la parte interna 8 del soporte y separados entre sí por paredes internas porosas 5. Las paredes periféricas 7 separan del exterior los pasos situados en la parte interna 8 del soporte. Los pasos 4 están abiertos en la cara corriente arriba y en la cara corriente abajo, en la dirección en la que circula el líquido que va a filtrarse. Los pasos 4 están cubiertos en su superficie interna por una membrana 6 (representada en la figura 1 en un solo paso para mayor claridad). Durante el funcionamiento, el líquido se lleva a la cara corriente abajo y pasa a través de la estructura a través de los pasos 4. Según los principios de la filtración tangencial, parte del líquido pasa a través de las paredes porosas 5 de la estructura 1 y se filtra a través de la membrana 6 aplicada a las paredes. El líquido filtrado (filtrado) se recupera en la periferia del filtro después de haber atravesado la pared periférica 7, mediante medios de recuperación conocidos de por sí (y no representados en la figura 1), por ejemplo del tipo de los descritos en la publicación WO2017/085551, y el líquido (retenido) que queda en los pasos se retira por la cara corriente arriba de la estructura, por ejemplo, hacia otras unidades de filtrado del mismo tipo.

Como regla general, tal como se representa en la figura 2, la estructura de filtrado descrita anteriormente en la presente memoria se inserta en un dispositivo de filtración 10 que comprende un cerramiento 11 que se sella alrededor de dicha estructura de filtrado. El cerramiento comprende en particular medios 12 para introducir el líquido 15 que va a filtrarse, en comunicación de fluido con los pasos en la cara corriente arriba de dicha estructura de filtro, medios 13 para retirar el permeado 9 en la periferia de la estructura de filtro y en comunicación de fluido con la pared periférica de dicha estructura de filtro, y medios 16 para retirar el retenido o el concentrado 14 en la cara corriente abajo de dicha estructura de filtro y sellos 17, tal como se ilustra en la figura 2..

La figura 3 es una vista frontal de la cara corriente arriba de un filtro de filtración cuyos pasos de entrada y salida son de sección transversal redonda. La figura 3 representa los parámetros en (el grosor mínimo de las paredes internas entre los pasos), eext (el grosor mínimo de la pared periférica del filtro), tm y Dh descritos anteriormente en la presente memoria.

La presente invención se ilustra usando los siguientes ejemplos no limitativos, junto con las figuras 1 a 5 adjuntas.

Ejemplos

A- Primera serie de ejemplos

Se preparó una primera serie de ejemplos de estructuras según la invención (ejemplo 1) y estructuras comparativas (ejemplos C11 a C16) según los métodos descritos a continuación en la presente memoria.

Ejemplo 1 (invención)

Se produjo un soporte según técnicas bien conocidas por los expertos en la técnica mediante la formación de un panal de carburo de silicio. Para ello, se mezcló lo siguiente en una mezcladora:

- 3000 g de una mezcla de los dos polvos de partículas de carburo de silicio con una pureza superior al 98 %, que contiene el 75 % en peso de un primer polvo de granos con una mediana del diámetro de alrededor de 60 pm y el 25 % en peso de un segundo polvo de granos con una mediana del diámetro de aproximadamente 2,0 pm; y

- 300 g de un aglomerante orgánico del tipo de derivado de celulosa.

Se añadió aproximadamente el 25 % en peso de agua con respecto a la masa de SiC y de aglutinante orgánico y se mezcló la mezcla para formar una pasta homogénea cuya plasticidad permite la extrusión para obtener un soporte que presenta una porosidad del 40 %.

Se extruyó el soporte a partir de esta pasta utilizando una boquilla para obtener un bloque monolítico en bruto cilíndrico con un diámetro de 51 mm y una longitud de 300 mm, cuya parte interna tenía una pluralidad de pasos de sección transversal circular. La forma de la boquilla era adecuada para obtener pasos de sección transversal circular con un diámetro hidráulico de 3 mm y paredes internas con un grosor mínimo de 1200 micrómetros, según la figura 4.

Después se secó el soporte en bruto obtenido para reducir el contenido de agua no unida químicamente a menos del 1 % en peso, y después se coció bajo argón a una temperatura de 2100 0C que se mantuvo durante 5 horas. El soporte obtenido tenía una porosidad abierta del 40 % y una mediana del diámetro de los poros de aproximadamente 25 micrómetros, tal como se mide por porosimetría de mercurio.

Después se aplicó una membrana de filtración a la superficie interna de los pasos. Se aplicó la membrana mediante recubrimiento en suspensión espesa. Para ello, se formó en primer lugar una imprimación por transmisión de membrana, a partir de una suspensión espesa cuya formulación mineral contenía un 50 % en peso de un polvo de granos de SiC negro con una mediana del diámetro D50 de aproximadamente 20 micrómetros y un 50 % de agua desionizada.

Después se aplicó una capa de separación a la capa de imprimación a partir de una suspensión espesa que contenía un 50 % en peso de granos de SiC que tenía una mediana del diámetro de aproximadamente 1 pm y un 50 % de agua desionizada. La viscosidad de las suspensiones espesas, medida a 22 0C bajo un gradiente de cizalladura de 1 s_1 según la norma DINC33-53019-1:2008, se ajustó a 0,1 Pa.s usando aditivos bien conocidos por los expertos en la técnica.

La imprimación y la membrana se aplicaron usando el mismo método. Se introdujo la suspensión espesa en un tanque con agitación a 20 revoluciones/min. Tras una fase de eliminación del aire bajo un ligero vacío, normalmente 25 mbar, con la agitación mantenida, se sometió el depósito a una ligera sobrepresión de alrededor de 1 bar para poder recubrir el interior del soporte desde la parte inferior hasta la parte superior. Esta operación dura solo unos segundos para un soporte de 300 mm de longitud. La suspensión espesa recubre la pared interna de los pasos del elemento de filtro y después se elimina el exceso por gravedad inmediatamente después de la deposición.

Después se secó el soporte recubierto a temperatura ambiental durante 30 minutos y después a 60 0C durante 30 h. Después se sinterizó el soporte recubierto de este modo secado a una temperatura de 1400 °C bajo una atmósfera de argón durante 4 horas para obtener una porosidad de membrana del 40 % con una mediana del diámetro de los poros de 250 nm.

La estructura de filtro de este modo obtenida tenía las características indicadas en la tabla 1 adjunta. Su diámetro 0f satisface la relación (1) según la presente invención.

Ejemplos comparativos C11 y C12

A diferencia del ejemplo según la invención, se modificó la boquilla para obtener soportes de menor diámetro para formar un filtro de múltiples elementos con el mismo diámetro 0f que el filtro según el ejemplo 1, permaneciendo todos los demás parámetros estructurales sin cambios por lo demás. Se ensamblaron tres unidades según los principios descritos en la solicitud WO2017/085551 para constituir el filtro según el ejemplo C11, y se ensamblaron cuatro unidades según los principios descritos en la solicitud WO2017/085551 para constituir el filtro según el ejemplo C12. La separación entre cada unidad en el filtro ensamblado era igual a 3 mm.

Ejemplos comparativos C13 y C14

Los soportes y las membranas se produjeron de la misma manera que en el ejemplo según la invención. A diferencia del ejemplo 1 según la invención, se modificó la boquilla para obtener soportes monolíticos para los ejemplos C13 y C14 con diámetros 0f de 40 mm y 62 mm respectivamente, permaneciendo todos los demás parámetros estructurales sin cambios. Por lo tanto, los diámetros de estas dos estructuras están fuera, respectivamente, por debajo y por encima del intervalo definido por la aplicación de la fórmula (1) según la invención.

Ejemplos comparativos C15 y C16

Los filtros según los ejemplos C15 y C16 tenían el mismo diámetro que el ejemplo comparativo C14, pero se fabricaron ensamblando, según los principios de la solicitud WO2017/085551, unidades para formar un filtro de múltiples elementos con el mismo diámetro 0f que la estructura de filtro monolítica según C14, permaneciendo todos los demás parámetros estructurales sin cambios por lo demás con respecto a ese ejemplo. La separación entre cada unidad en el filtro ensamblado era igual a 3 mm.

Todos los datos y resultados obtenidos para los ejemplos 1 y C11 a C16 se presentan en la tabla 1 siguiente.

B- Segunda serie de ejemplos

Según esta segunda serie de ejemplos, las estructuras según la invención (ejemplos 2) y las estructuras comparativas (C21 a C26) se prepararon usando los mismos métodos y los mismos principios que los que se describen a continuación en la presente memoria. En esta segunda serie de ejemplos, se varió la permeabilidad del soporte Ks del soporte.

Ejemplo 2 según la invención:

Para obtener otro valor para la permeabilidad Ks, a diferencia del ejemplo 1, para esta segunda serie de ejemplos, el soporte se produjo a partir de una mezcla de dos polvos de partículas de carburo de silicio de una pureza superior al 98 % que contenían el 70 % en peso de un primer polvo de granos que tenía una mediana del diámetro de aproximadamente 11 pm y el 30 % en peso de un segundo polvo de granos que tenía una mediana del diámetro de aproximadamente 0,5 pm.

Después se secó el soporte en bruto obtenido para reducir el contenido de agua no unida químicamente a menos del 1 % en peso, y después se coció bajo argón a una temperatura de 2150 0C que se mantuvo durante 5 horas. El soporte obtenido tenía una porosidad abierta del 40 % y una mediana del diámetro de los poros de aproximadamente 15 micrómetros, tal como se mide por porosimetría de mercurio.

De este modo, se obtuvieron soportes cuya permeabilidad era inferior a la medida en la primera serie de ejemplos, tal como se indica en la tabla 2. A continuación, se usó el mismo procedimiento que el usado para el ejemplo para aplicar la misma membrana asociada con la misma imprimación que con la estructura según el ejemplo 1.

Ejemplos comparativos C21 a C26:

Los ejemplos C21 a C26 corresponden respectivamente a los ejemplos C11 a C16, con la diferencia de que se usaron soportes de menor permeabilidad, según el ejemplo 2, para formar los filtros en estos ejemplos.

Todos los resultados y datos obtenidos se proporcionan en la tabla 2 a continuación.

Tabla de pruebas y resultados:

Para cada una de estas estructuras de filtro monolíticas o de múltiples elementos, se determinó la razón O/Omáx., donde O es el flujo característico de la estructura de filtro en cuestión y Omáx. es el flujo medido para la estructura de filtro según el ejemplo 1 según la invención para la primera serie de ejemplos o según el ejemplo 2 según la invención para la segunda serie de ejemplos, a la que se asigna una eficacia del 100 %. El flujo característico de un filtro se evaluó usando el siguiente método: a una temperatura de 25 0C, se alimenta un fluido hecho de agua desmineralizada a los filtros que van a evaluarse a una presión transmembrana de 0,5 bar y una velocidad de flujo a lo largo de los pasos de 2 m/s. El permeado se recupera en la periferia del filtro. La medición del flujo característico del filtro se expresa en l/h/m/bar después de 20 h de filtración. Los resultados obtenidos, junto con todas las características dimensionales relevantes de los filtros de este modo obtenidos, se resumen en la tabla 1 siguiente.

Interpretación de los resultados:

Con respecto a la primera serie de ejemplos (ejemplo 1 según la invención y C11 a C16):

Los filtros de múltiples elementos según los ejemplos C11 y C12 tienen una capacidad de filtración inferior a la de la estructura monolítica según el ejemplo 1 según la invención, tal como se indica mediante la razón de los flujos mencionada en la tabla 1.

Las estructuras de filtro monolíticas según el ejemplo C13, cuyo diámetro no está según la invención, muestran flujos que están muy degradados en comparación con la estructura de referencia.

La comparación de los ejemplos C14 con C16 permite demostrar que la estructura de filtro monolítica seleccionada según la invención presenta unas capacidades de flujo y filtración que son óptimas, teniendo en cuenta las características estructurales combinadas del soporte y de la membrana de filtro. En particular, los flujos medidos según los filtros obtenidos al ensamblar varias unidades de filtro (ejemplos C15 y C16) parecen funcionar mejor que los de la estructura monolítica del mismo diámetro (ejemplo C14). En tal circunstancia, el filtro de múltiples elementos parece funcionar mejor, aunque es más complejo de implementar.

El ejemplo 2 muestra que una permeabilidad de soporte inferior Ks requiere un diámetro inferior 0f de la estructura de filtro monolítica, mediante la aplicación de la presente invención.

De la misma manera que en la primera serie de ejemplos, se ha descubierto que es posible, aplicando la misma fórmula (1) según la invención, optimizar el diámetro del filtro según los parámetros estructurales tanto del soporte como de la membrana.

También se estudiaron los diversos filtros descritos en las solicitudes WO2015/177476A1 (D1) y WO2016/097661 (D2), presentadas igualmente por la presente empresa solicitante. Los resultados de las pruebas y los cálculos se presentan en la tabla 3 siguiente. Puede observarse que el valor del diámetro de las estructuras descritas en estos ejemplos no es óptimo y no cumple los criterios de la presente invención tal como se describe en particular en las reivindicaciones que siguen.

Tabla 1

Tabla 2

Tabla 3

Claims (17)

1. REIVINDICACIONES

   i. Una estructura de filtración de tipo membrana monolítica para filtrar líquidos, que comprende:

   -un soporte formado por un material inorgánico poroso de permeabilidad Ks, teniendo dicho soporte una forma general tubular con un eje principal, una base corriente arriba, una base corriente abajo, una pared periférica que delimita una parte interna;

   -una pluralidad de pasos paralelos al eje principal del soporte, formados en la parte interna del soporte, estando dichos pasos separados entre sí por paredes internas formadas por el material inorgánico poroso;

   -estando todos dichos pasos abiertos en sus extremos corriente arriba o corriente abajo en la dirección en la que circula dicho líquido,

   -retirándose el líquido filtrado a través de dicha pared periférica,

   -una membrana de permeabilidad Km y de grosor medio tm que cubre la superficie interna de los pasos;

   caracterizada porque su diámetro hidráulico externo 0f satisface la relación (1):

   0f= a x [A B x logi0 (Ks x tm/Km)] (1)

   en la que a es un coeficiente comprendido entre 0,85 y 1,15, y

   <A =>-21570 X efnt. -18,6 X<Dh +>19,0 X<eint. ->2,5 X eexL<+>0,1244

   <B =>-11760 X Dh<X>ei<nt 9,7 X>eint 3,1 X<ee,t>+ 0,04517

   en la que:

   Dhes el diámetro hidráulico medio de los pasos,

   eint.es el grosor mínimo de las paredes internas entre los pasos,

   eext.es el grosor mínimo de la pared periférica del filtro,

   tm, 0f, eint, eext y Dh se expresan en metros y Ks y Km se expresan en m2

   definiéndose las permeabilidades del soporte Ks y la membrana Km sobre la base de la relación de Kozeny-Carman mediante la siguiente fórmula: K = (PO3xD5ü2)/[180 x (1-PO)2] donde PO es la porosidad abierta y D50 es la mediana del diámetro de los poros, determinándose dicha porosidad abierta y dicha mediana del diámetro de los poros mediante porosimetría de mercurio según la presente descripción.
2. 2. La estructura de filtración según la reivindicación 1, en la que la razón Ksxtm/Km está comprendida entre 0,01 m y 10 m.
3. 3. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el diámetro hidráulico externo 0f del soporte está comprendido entre 30 y 100 mm, preferiblemente mayor de 50 mm e inferior a 80 mm.
4. 4. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el diámetro hidráulico medio de los pasos dhestá comprendido entre 0,5 y 7 mm, preferiblemente entre 1 y 5 mm, y más preferiblemente, entre 1,5 y 3,5 mm.
5. 5. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el grosor mínimo de las paredes internas eint del soporte está comprendido entre 0,3 mm y 3 mm, preferiblemente entre 0,7 mm y 2 mm.
6. 6. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el soporte tiene bases cuadradas, hexagonales o circulares, preferiblemente bases circulares.
7. 7. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque todos los pasos tienen el mismo diámetro hidráulico.
8. 8. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque al menos dos pasos tienen un diámetro hidráulico diferente.
9. 9. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el grosor mínimo eext de la pared periférica del filtro está comprendido entre 0,5 y 4 mm, preferiblemente entre 1 y 2 mm.
10. 10. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la permeabilidad Ks del soporte está comprendida preferiblemente entre 1,0x10-14 y 1,0x10-11.
11. 11. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la permeabilidad Km de la membrana está comprendida preferiblemente entre 1,0x10-19 y 1,0x10-14.
12. 12. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el grosor medio de la membrana tm está comprendido en un intervalo que oscila entre 0,1 y 300 pm, preferiblemente entre 10 y 70 pm.
13. 13. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la membrana tiene una porosidad abierta comprendida entre el 10 y el 70 %, preferiblemente entre el 30 y el 50 %.
14. 14. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la mediana del diámetro de los poros del soporte está comprendida entre 20 y 50 micrómetros.
15. 15. La estructura de filtración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los pasos son de sección transversal circular o poligonal, particularmente de sección transversal cuadrada, hexagonal u octogonal y cuadrada.
16. 16. Un dispositivo de filtración que comprende:

    -la estructura de filtración según una de las reivindicaciones anteriores,

    -un cerramiento que se sella alrededor de dicha estructura de filtro, comprendiendo dicho cerramiento:

    -medios para introducir el líquido que va a filtrarse, en comunicación de fluido con los pasos situados en la cara corriente arriba de dicha estructura de filtro,

    -medios para retirar el permeado en la periferia de la estructura de filtro y en comunicación de fluido con la pared periférica de dicha estructura de filtro,

    -medios para retirar el retenido o concentrado en la cara corriente abajo de dicha estructura de filtro.
17. 17. El uso de una estructura de filtración según una de las reivindicaciones 1 a 15 o de un dispositivo de filtración según la reivindicación anterior para purificar y/o separar líquidos en la industria química, farmacéutica, alimentaria o agroalimentaria, en biorreactores o en la extracción de petróleo o gases del esquisto.