WO2000029098A1 - Support monolithe poreux d'un element de filtration et element de filtration - Google Patents

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WO2000029098A1
WO2000029098A1 PCT/FR1999/002832 FR9902832W WO0029098A1 WO 2000029098 A1 WO2000029098 A1 WO 2000029098A1 FR 9902832 W FR9902832 W FR 9902832W WO 0029098 A1 WO0029098 A1 WO 0029098A1
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support
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section
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PCT/FR1999/002832
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Inventor
Jun Kong Liou
Valérie Thoraval
Jean-Pierre Joulin
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Applexion SAS
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Orelis SA
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/066—Tubular membrane modules with a porous block having membrane coated passages

Definitions

  • the invention relates to a porous monolithic support of a filtration element used for the implementation on a liquid medium, of a filtration, microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration or reverse osmosis process in which the fluid medium circulates. in the form of tangential currents in contact with filtration membranes
  • the membranes provide separation of the liquid medium circulating in contact therewith, the fact that they let through certain molecules or particles and are traversed by other fractions of the fluid medium when subjected at a pressure established on either side of the membranes, called transmembrane pressure.
  • the part of the fluid medium passing through the membrane is called the permeate and the part of the fluid medium stopped by the membrane is called the retentate
  • the speed of passage of the permeate through the membrane is greater the thicker the membrane weaker
  • a very thin membrane has a very high brittleness, so that the filtration membranes are generally produced in the form of covering layers of surfaces of a porous monolith support
  • the porous monolith support ensures the resistance mechanics of the filter element so that very thin membranes can be used
  • filtration elements the porous monolithic supports of which have a tubular shape and a substantially constant cross section along the direction of their axis.
  • the filtration elements can be constituted, for example, by tubes of circular section whose surfaces are coated filter membranes and which are mounted inside a casing to constitute a filtration module having a plurality of tubular filtration elements
  • a porous monolith support for a filtration element constituted in the form of a ceramic cylinder with circular section in which are formed rectilinear cylindrical channels whose circular sections are distributed throughout the section of the monolith support porous
  • One of the channels is arranged along the axis of the monolith support, so that its section occupies the central part of the section of the monolith and the other channels are arranged in several rows in which the axes of the channels are arranged on surfaces cylindrical coaxial to the cylindrical monolith element
  • the sections of the channels constituting the successive rows are themselves centered on circles concentric with the cross section of the monolith support
  • the permeate which passes through the filtration membranes, circulates inside the porous walls of the monolithic support to go towards the external surface of the support.
  • the circulation conditions of the permeate are therefore very different, depending on the position in the section of the filtration element, of the channel from which the permeate originates.
  • the walls formed between the circular channels are not of constant thickness.
  • the channels located in different zones of the monol support. the do not work in the same way and it can be seen that certain channels are subject to preferential clogging
  • such filtration elements are not suitable in the case of viscous fluids which may contain solid matter.
  • a porous monolith support for filtration membranes comprising channels having substantially similar sections separately rees by radial partitions having a common zone located along the axis of the monolithic support
  • the partition walls of the channels and the partition of the support delimiting the channels towards the outside have substantially identical thicknesses
  • the sections of the channels have the shape general of polygons with rounded angles
  • a support has been proposed for a filtration element comprising three channels, the sections of which have the form of circular sectors. res with rounded angles which are separated by radial walls having a rectilinear part
  • Such a section is generally designated as a three-lobed section
  • the section of such filtration elements or their monolithic supports will be designated as a multi-lobed section
  • Such a section for a filtration element is particularly well suited to the tangential filtration of viscous fluids and / or containing solid materials such as fibers.
  • This section also has the advantage of having only one set of identical channels, so that preferential clogging effects are avoided in certain areas of the filter element.
  • the flow section is increased in similar proportions, so that the Sf / Se ratio is not significantly improved.
  • the performance of the filter elements is not significantly improved compared to the filtration elements.
  • the supports for multi-channel filtration elements comprising a central channel along the axis of the support and rows of channels distributed around the central channel have, on the other hand, a mechanical resistance which may be insufficient, when the number and the section are increased transverse channels, to increase the filtering surface
  • the object of the invention is therefore to provide a porous monolith support for a filter element having a tubular shape and a substantially constant cross section along the direction of its axis and comprising a plurality of channels separated from each other by walls porous support, the surfaces of which are intended to be coated with filtration membranes, these channels having cross sections distributed in the cross section of the support, so that very good filtration performance and low energy consumption are obtained , when using the filter element, the monolith support further having good mechanical strength
  • the porous monolith support according to the invention comprises a first set of at least two channels having similar sections, in the central part of the support, separated from each other by at least one substantially direction wall radial extending along the axis of the tubular support and at least a second set of channels having a peripheral arrangement around the first set of channels
  • the first set of channels comprises a plurality of identical channels separated from each other by radial walls having in common a partition part extending along the axis of the monolith support.
  • Such a structure is called a multi-lobed structure.
  • the first set of channels has three channels and has a three-lobed structure
  • the channels of the first and second assemblies have similar or identical sections.
  • the invention also relates to a filtration element having a porous monolith support, the walls of the channels of which are coated with filtration layers or membranes. , the porous monolith support being produced according to the invention
  • Figure 1 is a cross-sectional view of a monolith support according to the invention and according to a first embodiment
  • Figure 2 is a cross-sectional view of a porous monolith support according to the invention and according to a second embodiment
  • Figure 3 is a cross-sectional view of a porous monolithic support according to a first variant of the second embodiment
  • Figure 4 is a cross-sectional view of a porous monolithic support according to a second variant of the second embodiment
  • FIG. 1 we see a porous monolith support of a filter element generally designated by the reference 1
  • the support for the filter element has a cylindrical tubular shape and a straight central axis of symmetry 2
  • the cross section of the support 1 is constant in the direction of the axis 2, all the cross sections of the support, whatever their position along the axis 2 having the shape shown in FIG. 1
  • the support 1 is traversed, along its entire length in the axial direction 2, by channels which will be generally designated by the reference 3
  • the channels are separated from each other by walls which will be designated generally by the reference 4 and which together constitute the body of porous material of the monolithic support.
  • the monolithic support which is preferably made of ceramic material, can be obtained by a conventional method of extruding a ceramic material through a die of suitable shape forming the network of walls 4 for separation of the channels 3
  • the inner surface of the channels 3 is covered with a thin layer of a substance which makes it possible to obtain by filtration a filtration layer or membrane 3 ′ on the surface of the channels 3.
  • a filtration operation in a filtration element constituted by the monolith support whose surfaces of the channels 3 have been covered with filtration membranes the liquid medium to be filtered is circulated in the axial direction inside the channels 3
  • a fraction of the liquid medium to be filtered crosses the filtration membranes of the channels to impregnate the material porous walls 4
  • This fraction of the medium to be filtered or permeate circulates inside the walls towards the porous external surface of the monolit support he 1 of the filter element
  • the monolith support 1 comprises a first set of channels 3a disposed at the central part of the support around the axis 2
  • This first set of channels comprises three channels 3a having the form of circular sectors res with rounded angles separated from each other by walls 4a of radial direction having in common a central zone along the axis 2 of the monolithic support
  • the channels 3a are delimited towards the outside of the monolith support by a tubular wall with circular section 5a having parts common with the external end parts of the walls 4a
  • the first set of channels 3a constitutes a three-lobed section similar to the support section filtration elements according to anté ⁇ eyr art
  • the monolith support 1 comprises a second set of channels 3b disposed at the periphery of the set of channels 3a and having cross sections in the form of annular trapezoidal sectors with rounded angles, which are all identical
  • the sections of the channels 3b constitute a circular crown surrounding all the sections of the channels 3a
  • each of the cylinder sectors delimited by the extension of the radial walls 4a at 120 ° are arranged four channels 3b, so that the support 1 comprises twelve channels 3b, in arrangements around the axis 2 deducing one from the other by a rotation of 30 ° around axis 2 of the support
  • the channels 3b are separated from each other by radial walls 4b and are delimited towards the outside by a circular tubular wall 5b Three walls 4b constitute the extension of the radial walls 4a
  • the monolith support 1 comprises a third set of channels
  • the sections of the channels 3c are arranged in a circular row at the periphery of the sections of the channels 3b and in a radiating arrangement with the channels 3b
  • each of the cylinder sectors delimited by the extension of two radial walls 4a at 120 ° are arranged four channels 3c, so that the monolith support 1 has twelve channels 3c
  • the entire monolith 1 therefore comprises twenty-seven channels 3, the surface of which can be covered by filtration membranes 3 '
  • the channels 3c are separated from each other by radial walls 4c and delimited towards the outside by a tubular wall with circular section 5c constituting the external wall of the monolith support 1
  • the dimensional characteristics of the monolith support 1, of the channels 3 and of the walls 4 are given by the dimensional parameters which will be defined below and which are represented in FIG. 1
  • R external radius of the monolith support
  • h maximum dimension in the direction radial of the sections of the channels 3a
  • g dimension in the radial direction of the sections of the channels 3b
  • d dimension in the radial direction of the sections of the channels 3c
  • e1 thickness of the wall 5c
  • e2 thickness of the wall 5b
  • e3 thickness of the wall 5a
  • f thickness of the radial walls 4a, 4b and 4c
  • the radial walls all have the same thickness but the coaxial tubular walls 5a, 5b and 5c can have different thicknesses
  • the monolith support shown in Figure 1 will be designated as a KBZ profile support or by the simple KBZ reference
  • the filtering surface was calculated per unit length of a filter element comprising the monolith support 1 shown in FIG. 1 and having the dimensional characteristics indicated above.
  • the filtering surface consists of the total surface of the walls of channels per unit length of the monolith support 1 in the axial direction 2
  • This filtering surface SF reduced to the length L of the monolith is 338.92 mm 2 / mm
  • the area of the flow section of a fluid in the filtration element comprising the monolith support has also been calculated.
  • This section consists of the sum of the cross-sections of the channels
  • the flow section Se is 244.42 mm 2
  • the ratio SF / L Se is then 1.39 mm "1
  • the network of walls constituting the body of the monolith which has just been described has good mechanical resistance due in particular to the presence of radial walls integral with one another in a common area arranged along the axis of the monolith support having a reinforcing role
  • a drawback of the KBZ type monolith support shown in FIG. 1 is however that the channels of the three assemblies have different shapes. The conditions of tangential flow of the liquid medium in these different channels are therefore also different.
  • FIG. 2 there is shown a porous monolith support of a filter element, generally designated by the reference 6, which comprises channels 8 whose cross sections are all similar and in the form of circular sectors at angles channels 8 have shapes similar to channels 3a of the first set of channels of the KBZ type monolith support shown in FIG. 1
  • the channels 8 are also grouped three by three so as to constitute three-lobed sections in which each of the channels 8 has a cross section having the shape of a circular sector at 120 °.
  • the monolith support 6 shown in Figure 2 has the general shape of a circular section cylinder having a rectilinear axis 7. The support 6 is traversed along its entire length by the channels 8 of axial direction, so that the monolith support has a tubular structure.
  • the support 6 comprises a first set of channels comprising three channels 8a constituting a three-lobed structure arranged symmetrically around the axis 7.
  • the support 6 further comprises, in a peripheral arrangement around the channels 8a, a set of channels 8b, the cross sections of which have shapes similar to the cross sections of the channels 8a.
  • the channels 8b are grouped three by three so that their sections constitute three-lobed structures which are distributed at regular distance on a circle centered on the axis 7.
  • the set of channels 8b comprises six groups of three channels whose sections constitute a three-lobed structure, i.e. eighteen identical channels. In FIG.
  • a monolith support 6 ′ has been represented comprising, at its central part, around its axis 7 ′, a first set of channels 8 ′ a identical to the set of central channels 8 a of the monolith support 6 shown on Figure 2 and a second set of channels 8'b identical to the second set of channels 8b of the monolith support 6.
  • the monolith support 6 'further comprises a third set of channels 8'c placed at the periphery of the assembly 8'b channels and aligned on a circle centered on the axis 7 'of the support 6'.
  • Channels 8'c have a cross section identical to the section of channels 8'a and 8'b, these sections being aligned in the radial direction and each arranged symmetrically, with respect to a plane of symmetry of a radial wall separating two channels 8'a from the first set.
  • the channels of the second set of channels 8'b constitute trilo- open spaces which are arranged two by two symmetrically with respect to the planes of symmetry of the radial walls of the channels of the first set
  • the third set of channels 8 ′ c comprises six channels placed at 60 ° from one another around the axis 7 ′.
  • the monolith support 6 ′ therefore comprises twenty-seven channels whose sections are identical and have the form of circular sectors with rounded angles, delimited by two straight segments making an angle of 120 °
  • FIG 4 there is shown a monolith support 6 "substantially similar to the support 6 'shown in Figure 3 which comprises three sets of channels 8" a, 8 “b and 8" c having shapes identical to the channels of the support 6 'shown in Figure 3
  • the channel sections of the sets 8 "b and 8" c have identical arrangements to the arrangement of the sets of channels 8'b and 8'c of the monolith support 6' shown in Figure 3
  • the only difference between the arrangement of the channels of the monolith support and of the 6 "monolith support relates to the first set of channels 8" a which is rotated by an angle of 30 °, relative to the arrangement of the central channel set 8'a of the monolithic support 6 'As a result, the sections of the third set of channels 8 "c are placed in pairs symmetrically with respect to the planes of symmetry of the radial walls separating the channels 8" a and the three-lobed structures of the second set are symmetrical with respect to the planes of symmetry of the walls of the first set of channels
  • the monolithic supports the sections of which are shown in FIGS.
  • R external radius of the monolithic support
  • r radius of the area occupied by three sections of channels constituting a three-lobed structure
  • e1 distance between the circle centered on the axis of the support, tangent to the three-lobed structures of the channels 8'b or 8 "b and the external surface of the support
  • e2 radial distance between the three-lobed structures of the first set of central channels 8'a or 8" a and the three-lobed structures of the second set of channels 8'b or 8 "b
  • f1 minimum wall thickness between the three-lobed structures of the second sets of channels 8'b and 8" b
  • f2 thickness of the radial walls between the channels of the three-lobed structures
  • h maximum radial dimension of a cross section d 'a canal
  • a monolithic support for filtration elements was produced having a KBT type profile, the dimensional parameters of which are as follows
  • This surface SF reduced to the length L of monolith is 280.70 mm 2 / mm
  • the ratio SF / L Se has been calculated This ratio is 1.49 mm "1
  • the table given below is plotted the filtering surface and the flow section of the filter elements made from the sup port KBZ ⁇ monoliths and KBT profiles and compared, the surface wire ⁇ trante and section flow of four comparative filtration elements made from monolithic supports ⁇ before the prior art
  • the references KBW and KBX designate filtration modules comprising monolithic supports whose channels all have circular sections
  • the KBX reference corresponds to a monolith support with seven circular section channels including a central channel and six peripheral channels
  • the KBW reference relates to a monolith support comprising nineteen circular section channels including a central channel, six intermediate channels arranged concentrically around of the central channel and twelve peripheral channels arranged concentrically around the intermediate channels
  • the reference T8c relates to the monolith support of a filtration element comprising a central channel of circular section and seven peripheral channels of triangular section with rounded angles
  • the reference T23c relates to a monolith support for a filter element comprising a central channel with circular section, six intermediate channels with trapezoidal section with rounded angles arranged concentrically around the central channel and sixteen peripheral trapezoidal channels arranged concentrically around intermediate channels
  • the KBZ profile with twenty-seven channels according to the invention, makes it possible to obtain the largest filtering surface, although the corresponding flow section is less than the flow surface of the T8c profile and very little greater than the surface T23c membrane flow
  • the SF / L Se ratio of the KBZ profile is considerably higher than the SF / L Se ratio of the T8c profile and significantly higher than the SF / L Se ratio of the T23c profile.
  • the KBT profile makes it possible to obtain a very slightly lower filtering surface and a considerably smaller flow section than that obtained in the case of the T23c profile. As a result, the ratio SF / L Se is significantly higher in the case of the profile. KBT only in the case of the T23c profile
  • the KBZ profile makes it possible to obtain a larger filtering surface than the KBT profile, the SF / L Se ratio being however higher in the case of the KBT profile.
  • the KBT profile therefore has a certain advantage, in addition to the fact that its channels all have identical sections
  • An advantage of the KBZ profile according to the invention compared to a profile such as the KBW profile with circular section channels, is that the surface area of the channels directed towards the outside is developed, which increases the filtration performance of the device The flow rate filtration increases.
  • the ratio R SF / L Se increases, which results in an increase in the filtration performance / energy consumption ratio.
  • the KBT profile as shown in FIGS. 3 and 4, makes it possible to obtain a development of the surface of the channels directed towards the outside and therefore an increase in the filtration rate.
  • the KBT profile makes it possible to obtain a higher filtering surface SF for a similar flow section Se or even a flow section Weaker for a similar SF filtering surface, which results in a lower energy cost when using a KBT type profile
  • a KBT profile according to the invention makes it possible to obtain a greater flow surface and also a much larger filter surface.
  • the filtration rate is also higher, since the filtering surface and the external developed surface are larger
  • the support according to the invention has a much larger filter area for a similar flow area
  • the KBT profile makes it possible to obtain a monolithic support having a much greater compactness than that of a support comprising a simple three-lobed structure. This results in better mechanical resistance of the support according to the invention.
  • the profile according to the invention such as the KBT profile makes it possible to obtain better drainage by the liquid medium than in the case of supports according to the prior art.
  • the filtration element it is observed fewer stagnation zones and therefore reduced clogging
  • the porous monolith support according to the invention therefore has numerous advantages for the production of filtration elements for effecting tangential filtration of a liquid medium.
  • the first set of channels can have a number of channels greater than three and constitute a multi-lobed structure or, on the contrary, only two channels. In all cases, the channels of the first set are separated from each other by walls. radials having a common area extending along the axis of the monolith support
  • the monolith support can comprise a single peripheral set of channels or, preferably, several peripheral sets of channels, the sections of which can have identical shapes or different shapes from one set to another. has a circular sector shape at 120 °, placed in a three-lobed arrangement has many advantages, it is possible to use peripheral sets of channels having different shapes and arrangements It is also possible to design monolithic supports whose channels are grouped in the form of multilobed structures with n channels which then have the form of circular sectors delimited by walls forming an angle of 2 ⁇ / n radians
  • the aim is a radiating arrangement of the channels such that the channels have a large surface directed towards the external surface of the monolith support of the filter element.
  • the invention applies to any tangential circulation filtration process of a liquid medium and in particular to microfiltration, nanofiltration to ultrafiltration and reverse osmosis, of a liquid medium

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Abstract

Le support comporte un premier ensemble de canaux (8'a) ayant des sections analogues, dans la partie centrale du support (6'), séparés les uns des autres par des parois de direction sensiblement radiale présentant une zone commune suivant l'axe (7') du support (6') et au moins un second ensemble de canaux (8'b, 8'c) ayant une disposition périphérique autour du premier ensemble de canaux (8'a). De préférence, les canaux du premier et du second ensembles (8'a, 8'b, 8'c) ont des sections identiques. Les sections des canaux peuvent présenter la forme de secteurs circulaires à 120° groupés trois par trois sous la forme de structures trilobées.

Description

Support monolithe poreux d 'un élément de filtration et élément de tiltration
L'invention concerne un support monolithe poreux d'un élément de filtration utilisé pour la mise en œuvre sur un milieu liquide, d'un procédé de filtration, de microfiltration d'ultrafiltration de nanofiltration ou d'osmose inverse dans lequel le milieu fluide circule sous la forme de courants tangen- tiels au contact de membranes de filtration
Dans de tels procédés de filtration, les membranes assurent une séparation sur le milieu liquide en circulation à leur contact, du fait qu'elles laissent passer certaines molécules ou particules et sont traversées par d'autres fractions du milieu fluide, lorsqu'elles sont soumises à une pression établie de part et d'autre des membranes, appelée pression transmembra- naire. La partie du milieu fluide traversant la membrane est appelée perméat et la partie du milieu fluide arrêtée par la membrane est appelée rétentat De manière générale, la vitesse de passage du perméat à travers la membrane est d'autant plus grande que la membrane présente une épaisseur plus fai- bie Cependant, une membrane de très faible épaisseur présente une très grande fragilité, de sorte que les membranes de filtration sont généralement réalisées sous la forme de couches de recouvrement de surfaces d'un support monolithe poreux Le support monolithe poreux assure la résistance mécanique de l'élément de filtration de sorte qu'on peut utiliser des mem- branes de très faible épaisseur
Il est connu d'utiliser des éléments de filtration dont les supports monolithes poreux ont une forme tubulaire et une section transversale sensiblement constante suivant la direction de leur axe Les éléments de filtration peuvent être constitués par exemple par des tubes à section circulaire dont les surfaces sont revêtues par des membranes de filtration et qui sont montés à l'intérieur d'une enveloppe pour constituer un module de filtration comportant une pluralité d'éléments de filtration tubulaires
De manière à obtenir une grande surface d'échange des membranes par unité de volume de l'élément de filtration et un très bon facteur de per- méabilité, on a proposé d'utiliser des supports monolithes de forme tubulaire ayant une pluralité de canaux de direction axiale qui sont séparés les uns des autres par des cloisons constituées du matériau poreux du monolithe par exemple une céramique, et dont les surfaces sont recouvertes par des membranes de filtration
On a par exemple proposé un support monolithe poreux pour un élément de filtration constitué sous la forme d'un cylindre en céramique à sec- tion circulaire dans lequel sont ménagés des canaux rectilignes cylindriques dont les sections circulaires sont réparties dans toute la section du support monolithe poreux L'un des canaux est disposé suivant l'axe du support monolithe, de sorte que sa section occupe la partie centrale de la section du monolithe et les autres canaux sont disposés suivant plusieurs rangées dans lesquelles les axes des canaux sont disposés sur des surfaces cylindriques coaxiales à l'élément monolithe cylindrique Les sections des canaux constituant les rangées successives sont elles-mêmes centrées sur des cercles concentriques à la section transversale du support monolithe
Dans un tel élément de filtration multicanal, le perméat, qui traverse les membranes de filtration, circule à l'intérieur des parois poreuses du support monolithe pour se diriger vers la surface extérieure du support Les conditions de circulation du perméat sont donc très différentes, suivant la position dans la section de l'élément de filtration, du canal duquel provient le perméat En outre, les parois ménagées entre les canaux circulaires ne sont pas d'épaisseur constante De manière générale, les canaux situés dans des zones différentes du support monol.the ne fonctionnent pas de la même façon et on constate que certains canaux sont sujets à un colmatage préférentiel En outre, de tels éléments de filtration ne sont pas adaptés dans le cas de fluides visqueux pouvant contenir des matières solides On a donc proposé de réaliser un support monolithe poreux pour des membranes de filtration comportant des canaux ayant des sections sensiblement analogues séparées par des cloisons radiales ayant une zone commune située suivant l'axe du support monolithe Les cloisons de séparation des canaux et la cloison du support délimitant les canaux vers l'extérieur ont des épaisseurs sensiblement identiques De plus, les sections des canaux présentent la forme générale de polygones à angles arrondis
En particulier, on a proposé un support pour un élément de filtration comportant trois canaux dont les sections ont la forme de secteurs circulai- res à angles arrondis qui sont séparés par des parois radiales présentant une partie rectiligne Une telle section est généralement désignée comme section trilobée Plus généralement, on peut envisager l'utilisation d'éléments de filtration comportant un nombre quelconque de canaux, par exemple supérieur à 3, séparés par des parois radiales La section de tels éléments de filtration ou de leurs supports monolithes sera désignée comme section multilobée
Une telle section pour un élément de filtration est particulièrement bien adaptée à la filtration tangentielle de fluides visqueux et/ou contenant des matières solides telles que des fibres
Cette section présente également l'avantage de ne comporter qu'un ensemble de canaux identiques, si bien qu'on évite des effets de colmatage préférentiels dans certaines zones de l'élément de filtration
Toutefois, une telle section trilobée ou multi lobée ou toute autre sec- tion comportant un seul ensemble de canaux identiques séparés par des parois radiales ne permet pas toujours d'atteindre de très bonnes performances, en ce qui concerne le rendement de la filtration et la consommation énergétique, dans certaines opérations de filtration, de microfiltration, de nanofiltration, d'ultrafiltration ou d'osmose inverse En effet, les performances d'un élément de filtration dépendent dans une large part de la surface filtrante de l'élément, c'est-à-dire de la surface totale exposée au fluide des membranes de filtration ou plus exactement du rapport de la surface filtrante à la section d'écoulement du milieu liquide dans l'élément de filtration De manière à accroître les performances de l'élément de filtration et à diminuer la consommation énergétique nécessaire pour mettre le fluide en circulation et récupérer le perméat, il est avantageux d'utiliser des éléments de filtration dont le rapport R = Sf/Se soit le plus grand possible, avec Sf = surface filtrante et Se = section d'écoulement ou de passage de fluide On a également proposé d'accroître la surface filtrante des éléments de filtration en réalisant des éléments de filtration multicanaux comportant un canal central suivant l'axe de l'élément de filtration ayant une section circulaire et un ou plusieurs ensembles de canaux à section non circulaire dont les axes sont disposés sur des cylindres coaxiaux à l'élément de filtration Ces canaux non circulaires présentent généralement des sections transversales de forme trapézoïdales ou triangulaires à angles arrondis et ces sections constituent une ou plusieurs rangées circulaires autour du canal cen- tral Les sections transversales des canaux sont différentes d'une rangée à la suivante et ont généralement une section décroissante de l'extérieur vers l'intérieur de l'élément de filtration De tels éléments de filtration multicanaux peuvent présenter une surface filtrante accrue par rapport aux éléments de filtration à section trilobée ou multilobée et par rapport aux éléments de fil- tration multicanaux comportant des canaux identiques à section circulaire répartis suivant des rangées circulaires de la section de l'élément de filtra¬
Cependant, la section d'écoulement est accrue dans des proportions semblables, de sorte que le rapport Sf/Se n'est pas sensiblement amélioré II en résulte que les performances des éléments de filtration ne sont pas sensiblement améliorées par rapport aux éléments de filtration à section trilobée ou comportant des canaux à section circulaire
Les supports d'éléments de filtration multicanaux comportant un canal central suivant l'axe du support et des rangées de canaux réparties autour du canal central présentent d'autre part une résistance mécanique qui peut être insuffisante, lorsqu'on augmente le nombre et la section transversale des canaux, pour accroître la surface filtrante
Le but de l'invention est donc de proposer un support monolithe poreux d'un élément de filtration ayant une forme tubulaire et une section transversale sensiblement constante suivant la direction de son axe et comportant une pluralité de canaux séparés les uns des autres par des parois du support poreux, dont les surfaces sont destinées à être revêtues par des membranes de filtration, ces canaux ayant des sections transversales réparties dans la section transversale du support, de telle sorte qu'on obtienne de très bonnes performances de filtration et une faible consommation énergétique, lors de l'utilisation de l'élément de filtration, le support monolithe présentant en outre une bonne résistance mécanique Dans ce but, le support monolithe poreux suivant l'invention comporte un premier ensemble d'au moins deux canaux ayant des sections analogues, dans la partie centrale du support, séparés l'un de l'autre par au moins une paroi de direction sensiblement radiale s'étendant suivant l'axe du sup- port tubulaire et au moins un second ensemble de canaux ayant une disposition périphérique autour du premier ensemble de canaux
De manière générale, le premier ensemble de canaux comporte une pluralité de canaux identiques séparés les uns des autres par des parois radiales ayant en commun une partie de cloison s'étendant suivant l'axe du support monolithe Une telle structure est appelée structure multilobée
Dans un mode de réalisation préférentiel, le premier ensemble de canaux comporte trois canaux et présente une structure trilobée
Egalement dans une disposition préférentielle, les canaux du premier et du second ensembles présentent des sections analogues ou identiques L'invention est également relative à un élément de filtration ayant un support monolithe poreux dont les parois des canaux sont revêtues par des couches de filtration ou membranes, le support monolithe poreux étant réalisé suivant l'invention
Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemple non limitatif, plusieurs modes de réalisation d'un support monolithe poreux suivant l'invention et les caractéristiques de ces supports monolithes suivant l'invention comparées aux caractéristiques de supports monolithes suivant l'art antérieur
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un support monolithe suivant l'invention et suivant un premier mode de réalisation
La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un support monolithe poreux suivant l'invention et suivant un second mode de réalisation
La figure 3 est une vue en coupe transversale d'un support monolithe poreux suivant une première variante du second mode de réalisation La figure 4 est une vue en coupe transversale d'un support monolithe poreux suivant une seconde variante du second mode de réalisation
Sur la figure 1 , on voit un support monolithe poreux d'un élément de filtration désigné de manière générale par le repère 1 Le support de l'élément de filtration présente une forme tubulaire cylindrique et un axe de symétrie central rectiligne 2
La section transversale du support 1 est constante dans la direction de l'axe 2, toutes les sections transversales du support, quelle que soit leur position suivant l'axe 2 ayant la forme représentée sur la figure 1
Le support 1 est traversé, suivant toute sa longueur dans la direction axiale 2, par des canaux qui seront désignés de manière générale par le repère 3
Les canaux sont séparés les uns des autres par des parois qui seront désignées de manière générale par le repère 4 et qui constituent dans leur ensemble, le corps en matière poreuse du support monolithe
Le support monolithe, qui est de préférence réalisé en matériau céramique, peut être obtenu par un procédé classique d'extrusion d'une matière céramique à travers une filière de forme adaptée réalisant le formage du réseau de parois 4 de séparation des canaux 3
Après cuisson de la matière céramique, la surface intérieure des canaux 3 est recouverte d'une couche mince d'une substance permettant d'obtenir par fπttage une couche ou membrane de filtration 3' sur la surface des canaux 3 Pour la mise en œuvre d'une opération de filtration dans un élément de filtration constitué par le support monolithe dont les surfaces des canaux 3 ont été recouvertes de membranes de filtration, on fait circuler le milieu liquide à filtrer, dans la direction axiale à l'intérieur des canaux 3 On établit une différence de pression entre la partie interne de l'élément de filtration constitué par l'ensemble des canaux et le milieu extérieur à l'élément de filtration Une fraction du milieu liquide à filtrer traverse les membranes de filtration des canaux pour imprégner la matière poreuse des parois 4 Cette fraction du milieu à filtrer ou perméat circule à l'intérieur des parois en direction de la surface externe poreuse du support monolithe 1 de l'élément de filtration
Le support monolithe 1 comporte un premier ensemble de canaux 3a disposé à la partie centrale du support autour de l'axe 2 Ce premier ensemble de canaux comporte trois canaux 3a ayant la forme de secteurs circulai- res à angles arrondis séparés les uns des autres par des parois 4a de direction radiale ayant en commun une zone centrale suivant l'axe 2 du support monolithe
Les plans de symétrie des parois 4a, qui ont en commun l'axe 2, font entre eux des angles dièdres de 120° La trace de ces plans a été représentée en traits interrompus sur la figure 1
Les canaux 3a sont délimités vers l'extérieur du support monolithe par une paroi tubulaire à section circulaire 5a ayant des parties communes avec les parties d'extrémité externes des parois 4a Le premier ensemble de canaux 3a constitue une section trilobée analogue à la section de support d'éléments de filtration selon l'art antéπeyr Le support monolithe 1 comporte un second ensemble de canaux 3b disposés à la périphérie de l'ensemble de canaux 3a et présentant des sections transversales en forme de secteurs annulaires trapézoïdaux à angles arrondis, qui sont toutes identiques Les sections des canaux 3b constituent une couronne circulaire entourant l'ensemble des sections des canaux 3a
Dans chacun des secteurs de cylindre délimités par le prolongement des parois radiales 4a à 120°, sont disposés quatre canaux 3b, de sorte que le support 1 comporte douze canaux 3b, dans des dispositions autour de l'axe 2 se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 30° autour de l'axe 2 du support
Les canaux 3b sont séparés les uns des autres par des parois radiales 4b et sont délimités vers l'extérieur par une paroi tubulaire circulaire 5b Trois parois 4b constituent le prolongement des parois radiales 4a Le support monolithe 1 comporte un troisième ensemble de canaux
3c dont les sections présentent la forme générale de secteurs annulaires trapézoïdaux à angles arrondis
Les sections des canaux 3c sont disposées suivant une rangée circulaire à la périphérie des sections des canaux 3b et dans une disposition rayonnante avec les canaux 3b
Dans chacun des secteurs de cylindres délimités par le prolongement de deux parois radiales 4a à 120°, sont disposés quatre canaux 3c, de sorte que le support monolithe 1 comporte douze canaux 3c L'ensemble du monolithe 1 comporte donc vingt-sept canaux 3 dont la surface peut être recouverte par des membranes de filtration 3'
Les canaux 3c sont séparés les uns des autres par des parois radiales 4c et délimités vers l'extérieur par une paroi tubulaire à section circulaire 5c constituant la paroi externe du support monolithe 1
Les caractéristiques dimensionnelles du support monolithe 1 , des canaux 3 et des parois 4 sont données par les paramètres dimensioπnels qui seront définis ci-dessous et qui sont représentés sur la figure 1 R = rayon externe du support monolithe, h = dimension maximale dans la direction radiale des sections des canaux 3a, g = dimension dans la direction radiale des sections des canaux 3b, d = dimension dans la direction radiale des sections des canaux 3c, e1 = épaisseur de la paroi 5c, e2 = épaisseur de la paroi 5b, e3 = épaisseur de la paroi 5a, f = épaisseur des parois radiales 4a, 4b et 4c Généralement, les parois radiales ont toutes une même épaisseur mais les parois tubulaires coaxiales 5a, 5b et 5c peuvent présenter des épaisseurs différentes
Le support monolithe représenté sur la figure 1 sera désigné comme support à profil KBZ ou par la simple référence KBZ
Un tel support à profil KBZ peut présenter les caractéristiques dimen- sionnelles suivantes R = 12,50 mm , h = 2,69 mm , g = 3,94 mm d = 2,16 mm , e1 = 1 ,35 mm , e2 = 0,92 mm , e3 = 0,92 mm , f = 0,92 mm On a effectué le calcul de la surface filtrante par unité de longueur d'un élément de filtration comportant le support monolithe 1 représenté sur la figure 1 et présentant les caractéristiques dimensionnelles indiquées ci- dessus La surface filtrante est constituée par la surface totale des parois de canaux par unité de longueur du support monolithe 1 dans la direction axiale 2
Cette surface filtrante SF ramenée à la longueur L du monolithe est de 338,92 mm2/mm On a également calculé l'aire de la section d'écoulement d'un fluide dans l'élément de filtration comportant le support monolithe 1 Cette section est constituée par la somme des sections transversales des canaux La section d'écoulement Se est de 244,42 mm2 Le rapport SF/L Se est alors de 1 ,39 mm"1 On verra par la suite, en comparant les paramètres SF, Se et SF/L Se d'un support de type KBZ avec les paramètres correspondants de supports suivant l'art antérieur que le support de type KBZ représenté sur la figure 1 permet d'obtenir une amélioration sensible de ces paramètres
En outre, le réseau de parois constituant le corps du monolithe qui vient d'être décrit présente une bonne résistance mécanique due en particulier à la présence de parois radiales solidaires l'une de l'autre dans une zone commune disposée suivant l'axe du support monolithe ayant un rôle de renfort
Un inconvénient du support monolithe de type KBZ représenté sur la figure 1 est cependant que les canaux des trois ensembles présentent des formes différentes Les conditions d'écoulement tangentiel du milieu liquide dans ces différents canaux sont donc également différentes
Sur la figure 2, on a représenté un support monolithe poreux d'un élément de filtration, désigné de manière générale par le repère 6, qui com- porte des canaux 8 dont les sections transversales sont toutes analogues et en forme de secteurs circulaires à angles arrondis Les canaux 8 ont des formes analogues aux canaux 3a du premier ensemble de canaux du support monolithe de type KBZ représenté sur la figure 1 Les canaux 8 sont également groupés trois par trois de manière à constituer des sections trilobées dans lesquelles chacun des canaux 8 présente une section transversale ayant la forme d'un secteur circulaire à 120°. Le support monolithe 6 représenté sur la figure 2 présente la forme générale d'un cylindre à section circulaire ayant un axe rectiligne 7. Le support 6 est traversé suivant toute sa longueur par les canaux 8 de direction axiale, de sorte que le support monolithe présente une structure tubulaire.
Le support 6 comporte un premier ensemble de canaux comportant trois canaux 8a constituant une structure trilobée disposée symétriquement autour de l'axe 7.
Le support 6 comporte de plus, dans une disposition périphérique autour des canaux 8a, un ensemble de canaux 8b dont les sections transversales ont des formes analogues aux sections transversales des canaux 8a. Les canaux 8b sont regroupés trois par trois de manière que leurs sections constituent des structures trilobées qui sont réparties à distance régulière sur un cercle centré sur l'axe 7. L'ensemble de canaux 8b comporte six groupes de trois canaux dont les sections constituent une structure trilobée, soit dix-huit canaux identiques. Sur la figure 3, on a représenté un support monolithe 6' comportant, à sa partie centrale, autour de son axe 7', un premier ensemble de canaux 8'a identique à l'ensemble de canaux centraux 8a du support monolithe 6 représenté sur la figure 2 ainsi qu'un second ensemble de canaux 8'b identique au second ensemble de canaux 8b du support monolithe 6. Le support monolithe 6' comporte de plus un troisième ensemble de canaux 8'c placé à la périphérie de l'ensemble de canaux 8'b et aligné sur un cercle centré sur l'axe 7' du support 6'.
Les canaux 8'c ont une section transversale identique à la section des canaux 8'a et 8'b, ces sections étant alignées dans la direction radiale et disposées chacune de manière symétrique, par rapport à un plan de symétrie d'une paroi radiale séparant deux canaux 8'a du premier ensemble. Les canaux du second ensemble de canaux 8'b constituent des structures trilo- bées qui sont disposées deux à deux de manière symétrique par rapport aux plans de symétrie des parois radiales des canaux du premier ensemble
Le troisième ensemble de canaux 8'c comporte six canaux placés à 60° l'un de l'autre autour de l'axe 7' Le support monolithe 6' comporte donc vingt-sept canaux dont les sections sont identiques et présentent la forme de secteurs circulaires à angles arrondis, délimités par deux segments recti gnes faisant un angle de 120°
Sur la figure 4, on a représenté un support monolithe 6" sensiblement analogue au support 6' représenté sur la figure 3 qui comporte trois ensembles de canaux 8"a, 8"b et 8"c ayant des formes identiques aux canaux du support 6' représenté sur la figure 3 En outre, les sections des canaux des ensembles 8"b et 8"c ont des dispositions identiques à la disposition des ensembles de canaux 8'b et 8'c du support monolithe 6' représenté sur la figure 3
La seule différente entre la disposition des canaux du support monolithe et du support monolithe 6" est relative au premier ensemble de canaux 8"a qui est tourné d'un angle de 30°, par rapport à la disposition de l'ensemble de canaux central 8'a du support monolithe 6' De ce fait, les sections du troisième ensemble de canaux 8"c sont placées deux à deux de manière symétrique par rapport aux plans de symétrie des parois radiales séparant les canaux 8"a et les structures trilobées du second ensemble sont symétriques par rapport aux plans de symétrie des parois du premier ensemble de canaux Les supports monolithes dont les sections sont représentées sur les figures 3 et 4 présentent des caractéristiques et performances très proches, dans la mesure où seule la partie centrale comportant les canaux 8'a ou 8"a diffère dans le cas des deux variantes de réalisation Cette partie centrale comportant les canaux 8'a ou 8"a ne représente qu'environ 10 % de la sur- face filtrante totale de l'élément de filtration réalisé à partir du support monolithe
Les supports monolithes dont les sections sont représentées sur les figures 3 et 4 seront désignés par la suite par la référence de profil KBT Les supports monolithes présentant une section transversale ayant le profil KBT sont définis par les paramètres dimensionnels qui seront indiqués ci-dessous et qui sont représentés sur les figures 3 et 4
Ces paramètres dimensioπnels sont les suivants R = rayon externe du support monolithe, r = rayon de la zone occupée par trois sections de canaux constituant une structure trilobée, e1 = distance entre le cercle centré sur l'axe du support, tangent aux structures trilobées des canaux 8'b ou 8"b et la surface externe du support, e2 = distance radiale entre les structures trilobées du premier ensemble de canaux central 8'a ou 8"a et les structures trilobées du second ensemble de canaux 8'b ou 8"b, f1 = épaisseur minimale de paroi entre les structures trilobées des seconds ensembles de canaux 8'b et 8"b, f2 = épaisseur des parois radiales entre les canaux des structures trilobées, h = dimension maximale radiale d'une section transversale d'un canal
On a réalisé un support monolithe d'éléments de filtration ayant un profil de type KBT dont les paramètres dimensionnels sont les suivants
R = 12,50 mm , r = 3,02 mm , e1 = 2,51 mm , e2 = 0,92 mm , f1 = 0,92 mm , f2 = 0,92 mm , h = 2,49 mm
On a calculé la surface filtrante de l'élément de filtration qui peut être réalisé à partir du support monolithe Cette surface SF ramenée à la lon- gueur L de monolithe est de 280,70 mm2/mm
On a également calculé l'aire de la section d'écoulement du support monolithe Cette section est de 188,56 mm2
On a calculé le rapport SF/L Se Ce rapport est de 1 ,49 mm"1 Dans le tableau donné ci-dessous, on a reporté la surface filtrante et la section d'écoulement des éléments de filtration réalisés à partir des sup¬ port monolithes de profils KBZ et KBT et, comparativement, la surface fil¬ trante et la section d'écoulement de quatre éléments de filtration comparatifs réalisés à partir de support monolithes ε vant l'art antérieur On désigne par les références KBW et KBX des modules de filtration comportant des supports monolithes dont les canaux ont tous des sections circulaires
La référence KBX correspond à un support monolithe à sept canaux à section circulaire dont un canal central et six canaux périphériques La référence KBW concerne un support monolithe comportant dix- neuf canaux à section circulaire dont un canal central, six canaux intermédiaires disposés de manière concentrique autour du canal central et douze canaux périphériques disposés de manière concentrique autour des canaux intermédiaires La référence T8c concerne le support monolithe d'un élément de filtration comportant un canal central à section circulaire et sept canaux périphériques à section triangulaire à angles arrondis
La référence T23c concerne un support monolithe d'un élément de filtration comportant un canal central à section circulaire, six canaux inter- médiaires à section trapézoïdale à angles arrondis disposés de manière concentrique autour du canal central et seize canaux trapézoïdaux périphériques disposés de manière concentrique autour des canaux intermédiaires
Dans tous les cas les supports présentent le même rayon externe de 12,50 mm et la même longueur L TABLEAU
Figure imgf000015_0001
Il apparaît sur le tableau que les éléments de filtration dont les monolithes présentent le plus faible nombre de canaux (KBX et T8c) ont la plus faible surface filtrante et le plus faible rapport SF/L Se
Le profil KBZ, à vingt-sept canaux suivant l'invention, permet d'obtenir la plus grande surface filtrante, bien que la section d'écoulement correspondante soit inférieure à la surface d'écoulement du profil T8c et très peu supérieure à la surface d'écoulement de la membrane T23c
Il en résulte que le rapport SF/L Se du profil KBZ est considérablement plus élevé que le rapport SF/L Se du profil T8c et sensiblement supé- rieur au rapport SF/L Se du profil T23c
Il en est de même si l'on compare les caractéristiques du profil KBZ aux caractéristiques correspondantes des profils KBX et KBW à canaux à section circulaire
Le profil KBT permet d'obtenir une surface filtrante très peu inférieure et une section d'écoulement considérablement plus faible que celle obtenue dans le cas du profil T23c II en résulte que le rapport SF/L Se est sensiblement plus élevée dans le cas du profil KBT que dans le cas du profil T23c
Les profils KBZ et KBT suivant l'invention présentent donc des caractéristiques permettant la réalisation d'éléments de filtration ayant des performances de filtration améliorées et assurant une consommation énergétique réduite
En comparant les deux profils suivant l'invention, on s'aperçoit que le profil KBZ permet d'obtenir une surface filtrante plus importante que le profil KBT le rapport SF/L Se étant cependant supérieur dans le cas du profil KBT
Le profil KBT présente donc un certain avantage, en plus du fait que ses canaux ont tous des sections identiques
Un intérêt du profil KBZ suivant l'invention comparé à un profil tel que le profil KBW à canaux à section circulaire, est qu'on développe la surface des canaux dirigée vers l'extérieur, ce qui augmente la performance de filtration du dispositif Le débit de filtration augmente De plus, comme indiqué plus haut, le rapport R = SF/L Se augmente, ce qui se traduit par une augmentation du rapport performance de filtra- tion/coπsommation énergétique
De même, le profil KBT, tel que représenté sur les figures 3 et 4, per- met d'obtenir un développement de la surface des canaux dirigée vers l'extérieur et donc une augmentation du débit de filtration
Par rapport à un profil selon l'art antérieur, tel que le profil KBW à canaux à section circulaire, le profil KBT permet d'obtenir une surface filtrante SF plus élevée pour une section d'écoulement Se similaire ou encore une section d'écoulement Se plus faible pour une surface filtrante SF similaire, ce qui permet d'obtenir un coût énergétique moindre lorsqu'on utilise un profil du type KBT
Par rapport à un profil à canaux circulaires ayant un faible nombre de canaux, tel que le profil KBX, un profil KBT suivant l'invention permet d'obtenir une surface d'écoulement supérieure et également une surface filtrante beaucoup plus importante Le débit de filtration est également plus élevé, du fait que la surface filtrante et la surface développée extérieure sont plus importantes
En outre, si l'on compare un profil de type KBT comportant une partie centrale trilobée et des canaux périphériques à disposition trilobée à un support ne comportant qu'une structure tnlobee suivant toute la section du support, le support suivant l'invention possède une surface filtrante beaucoup plus importante pour une surface d'écoulement similaire
Le profil KBT permet d'obtenir un support monolithe ayant une com- pacité bien plus grande que celle d'un support comportant une simple structure trilobée II en résulte une meilleure résistance mécanique du support suivant l'invention
Enfin, le profil selon l'invention tel que le profil KBT permet d'obtenir un meilleur drainage par le milieu liquide que dans le cas des supports sui- vant l'art antérieur Pendant l'utilisation de l'élément de filtration, on observe moins de zones de stagnation et donc un colmatage réduit Le support monolithe poreux suivant l'invention présente donc de nombreux avantages pour la réalisation d'éléments de filtration pour effectuer la filtration tangentielle d'un milieu liquide
L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été dé- cπts
C'est ainsi que le premier ensemble de canaux peut comporter un nombre de canaux supérieur à trois et constituer une structure multilobée ou, au contraire seulement deux canaux Dans tous les cas, les canaux du premier ensemble sont séparés les uns des autres par des parois radiales ayant une zone commune s'étendant suivant l'axe du support monolithe
Le support monolithe peut comporter un seul ensemble périphérique de canaux ou, de préférence, plusieurs ensembles périphériques de canaux dont les sections peuvent avoir des formes identiques ou des formes différentes d'un ensemble à un autre Bien que l'utilisation de canaux dont la section a une forme de secteur circulaire à 120°, placés dans une disposition trilobée présente de nombreux avantages, il est possible d'utiliser des ensembles périphériques de canaux présentant des formes et des dispositions différentes II est également possible de concevoir des supports monolithes dont les canaux sont groupés sous la forme de structures multilobées à n canaux qui ont alors la forme de secteurs circulaires délimités par des parois faisant entre elles un angle de 2π/n radians
Dans tous les cas, on vise une disposition rayonnante des canaux telle que les canaux présentent une surface importante dirigée vers la sur- face extérieure du support monolithe de l'élément de filtration
L'invention s applique à tout procédé de filtration à circulation tangentielle d'un milieu liquide et en particulier à la microfiltration, à la nanofiltration à l'ultrafiltration et à l'osmose inverse, d'un milieu liquide

Claims

REVENDICATIONS
1 - Support monolithe poreux d'un élément de filtration ayant une forme tubulaire et une section transversale sensiblement constante suivant la direction de son axe (2, 7, 7', 7") et comportant une pluralité de canaux (3, 8) séparés les uns des autres par des parois (4) du support poreux (1 , 6, 6', 6") dont les surfaces sont destinées à être revêtues par des membranes de filtration, ces canaux ayant des sections transversales réparties dans la section transversale du support (1 , 6, 6', 6") caractérisé par le fait qu'il comporte un premier ensemble d'au moins deux canaux (3a, 8a, 8'a, 8"a) ayant des sections analogues, dans la partie centrale du support (1 , 6, 6', 6 ") séparés l'un de l'autre par au moins une paroi (4a) de direction sensiblement radiale s'étendant suivant l'axe (2, 7, 7', 7") du support monolithe poreux et au moins un second ensemble de canaux (3b, 3c, 8b, 8'b, 8'c, 8"b, 8"c) ayant une disposition périphérique autour du premier ensemble de canaux (3a, 8a, 8'a, 8"a)
2 - Support suivant la revendication 1 , caractérisé par le fait que le premier ensemble de canaux comporte une pluralité de canaux (3a, 8a, 8'a, 8"a) dont les sections ont la forme de secteurs circulaires, séparés les uns des autres par des parois radiales ayant en commun une partie de paroi dis- posée suivant l'axe (2, 7, 7', 7") du support (1 , 6, 6', 6"), le premier ensemble présentant une structure appelée structure multilobée
3 - Support suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que le premier ensemble de canaux comporte trois canaux (3a, 8a, 8'a, 8"a) ayant sensiblement la forme de secteurs circulaires à 120° séparés les uns des autres par trois parois radiales (4a) placées à 120° l'une par rapport à l'autre ayant une zone commune suivant l'axe (2, 7, 7', 7") du support (1 , 6, 6', 6"), le premier ensemble présentant une structure appelée structure trilobée
4 - Support suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un second ensemble de canaux (3b) ayant des sections en forme de secteurs annulaires trapézoïdaux à angles arrondis répartis autour du premier ensemble de canaux (3a) et un troisième ensemble de canaux (3c) ayant des sections en forme de secteurs annulaires trapézoïdaux à angles arrondis répartis autour du second ensemble de canaux (3b)
5 - Support suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le second ensemble de canaux (3b) et le troisième ensemble de canaux (3c) comportent chacun douze canaux
6 - Support suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les canaux de chacun du second et du troisième ensembles de canaux (3b, 3c) sont séparés les uns des autres par des parois rectilignes radiales (4b, 4c) ayant toutes une même épaisseur 7 - Support suivant l'une quelconque des revendications 4, 5 et 6, caractérisé par le fait que les canaux du second et du troisième ensembles de canaux (3b, 3c) sont délimités vers l'intérieur et vers l'extérieur du support monolithe poreux (1 ) par des parois annulaires à section circulaire (5a, 5b, 5c) 8 - Support suivant la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte un second ensemble de canaux (8b, 8'b, 8"b) dont la section présente la forme de secteurs circulaires à 120°, groupés trois par trois, sous la forme de structures trilobées réparties autour des sections du premier ensemble de canaux (8a, 8'a, 8"a) 9 - Support suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le second ensemble de canaux (8b, 8'b, 8"b) comporte dix-huit canaux dont les sections sont groupées trois par trois sous la forme de six structures trilobées réparties autour des sections des canaux (8a) du premier ensemble
10 - Support suivant l'une quelconque des revendications 8 et 9, ca- racténsé par le fait qu'il comporte un troisième ensemble de canaux (8'c,
8"c) dont les sections présentent la forme de secteurs circulaires à 120° répartis autour du second ensemble de canaux (8'b, 8"b)
11 - Support suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que les sections des canaux (8'b) du second ensemble constituent des structures trilobées qui sont disposées deux à deux de manière symétrique par rapport aux plans de symétrie des parois radiales du premier ensemble de canaux (8'a) et que les sections des canaux (8'c) du troisième ensemble de canaux sont alignées, dans la direction radiale, suivant des plans de symétrie des parois radiales séparant les canaux (8'a) du premier ensemble de canaux et symétriques par rapport à ces plans de symétrie
12 - Support suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que les sections des canaux (8"b) du second ensemble constituent des structures trilobées qui sont symétriques par rapport aux plans de symétrie des parois du premier ensemble de canaux et que les sections des canaux (8"c) du troisième ensemble de canaux sont disposées deux à deux de manière symétrique par rapport à des plans de symétrie des parois radiales de séparation des canaux (8"a) du premier ensemble de canaux 13 - Elément de filtration comprenant un support monolithe poreux ayant une forme tubulaire et une section transversale sensiblement constante suivant la direction de son axe (2, 7, 7', 7") et comportant une pluralité de canaux (3, 8) séparés les uns des autres par des parois (4) du support poreux (1 , 6, 6', 6") dont les surfaces sont revêtues par des membranes de filtration, ces canaux ayant des sections transversales réparties dans la section transversale du support (1 , 6, 6', 6"), caractérisé par le fait que le support monolithe poreux (1 , 6, 6', 6") est réalisé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005079962A1 (fr) * 2004-01-21 2005-09-01 Valerio Vernocchi Module a support non deformable pour elements de filtre du type a cloison et membrane
FR2876922A1 (fr) * 2004-10-27 2006-04-28 Orelis Sa Support monolithe poreux d'un element de filtration
WO2011110780A1 (fr) * 2010-03-10 2011-09-15 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Geometrie de support pour une membrane de filtration
WO2012095611A1 (fr) 2011-01-13 2012-07-19 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Nouvelle geometrie d'elements de filtration
WO2015177476A1 (fr) 2014-05-22 2015-11-26 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Filtre tangentiel avec un élément support comprenant un ensemble de canaux
US10195567B2 (en) 2011-05-17 2019-02-05 Natrix Separations Inc. Layered tubular membranes for chromatography, and methods of use thereof
US10800808B2 (en) 2008-09-02 2020-10-13 Merck Millipore Ltd. Chromatography membranes, devices containing them, and methods of use thereof
WO2023126608A1 (fr) 2021-12-30 2023-07-06 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Dispositif et procédé pour la fabrication par extrusion d'un support poreux avec un canal central rectiligne et des canaux non rectilignes

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7169213B2 (en) 2004-10-29 2007-01-30 Corning Incorporated Multi-channel cross-flow porous device
US20060090649A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Wei Liu High separation area membrane module
US7575793B2 (en) * 2006-03-31 2009-08-18 Corning Incorporated Radial cell ceramic honeycomb structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134223C1 (fr) * 1991-10-16 1992-11-12 Stora Feldmuehle Ag, 4000 Duesseldorf, De
EP0704236A1 (fr) * 1994-09-28 1996-04-03 Tech-Sep Support monolithe poreux pour membrane de filtration
EP0778073A1 (fr) * 1995-12-05 1997-06-11 T.A.M.I. Industries Elément tubulaire inorganique de filtration présentant une surface de filtration et une résistance mécanique accrues
EP0778074A2 (fr) * 1995-12-05 1997-06-11 T.A.M.I. Industries Elément tubulaire inorganique de filtration comportant des canaux de section non circulaire présentant des profils optimisés

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4134223C1 (fr) * 1991-10-16 1992-11-12 Stora Feldmuehle Ag, 4000 Duesseldorf, De
EP0704236A1 (fr) * 1994-09-28 1996-04-03 Tech-Sep Support monolithe poreux pour membrane de filtration
EP0778073A1 (fr) * 1995-12-05 1997-06-11 T.A.M.I. Industries Elément tubulaire inorganique de filtration présentant une surface de filtration et une résistance mécanique accrues
EP0778074A2 (fr) * 1995-12-05 1997-06-11 T.A.M.I. Industries Elément tubulaire inorganique de filtration comportant des canaux de section non circulaire présentant des profils optimisés

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005079962A1 (fr) * 2004-01-21 2005-09-01 Valerio Vernocchi Module a support non deformable pour elements de filtre du type a cloison et membrane
FR2876922A1 (fr) * 2004-10-27 2006-04-28 Orelis Sa Support monolithe poreux d'un element de filtration
WO2006045933A1 (fr) * 2004-10-27 2006-05-04 Orelis Support monolithe poreux d'un element de filtration
US11884701B2 (en) 2008-09-02 2024-01-30 Merck Millipore Ltd. Chromatography membranes, devices containing them, and methods of use thereof
US10981949B2 (en) 2008-09-02 2021-04-20 Merck Millipore Ltd. Chromatography membranes, devices containing them, and methods of use thereof
US10800808B2 (en) 2008-09-02 2020-10-13 Merck Millipore Ltd. Chromatography membranes, devices containing them, and methods of use thereof
CN102858438B (zh) * 2010-03-10 2016-01-20 高技术与膜工业公司 用于过滤薄膜的衬底几何结构
FR2957267A1 (fr) * 2010-03-10 2011-09-16 Technologies Avancees Et Membranes Ind Nouvelle geometrie de support et membrane de filtration
JP2013521124A (ja) * 2010-03-10 2013-06-10 テクノロジ アバンセ エ メンブラン アンデュストリエレ 濾過支持体の幾何学的形状及び膜
US20130199991A1 (en) * 2010-03-10 2013-08-08 Technologies Avancees et Membrances Industrielles Filtration support geometry and membrane
AU2011225913B2 (en) * 2010-03-10 2014-01-23 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Substrate geometry for a filtration membrane
WO2011110780A1 (fr) * 2010-03-10 2011-09-15 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Geometrie de support pour une membrane de filtration
JP2016101587A (ja) * 2010-03-10 2016-06-02 テクノロジ アバンセ エ メンブラン アンデュストリエレ 濾過支持体の幾何学的形状及び膜
US9731229B2 (en) 2010-03-10 2017-08-15 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Filtration support geometry and membrane
FR2957274A1 (fr) * 2010-03-10 2011-09-16 Technologies Avancees Et Membranes Ind Nouvelle geometrie de support et membrane de filtration
CN102858438A (zh) * 2010-03-10 2013-01-02 高技术与膜工业公司 用于过滤薄膜的衬底几何结构
WO2012095611A1 (fr) 2011-01-13 2012-07-19 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Nouvelle geometrie d'elements de filtration
US9522351B2 (en) 2011-01-13 2016-12-20 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Shape of filtering elements
US10874990B2 (en) 2011-05-17 2020-12-29 Merck Millipore Ltd. Layered tubular membranes for chromatography, and methods of use thereof
US10195567B2 (en) 2011-05-17 2019-02-05 Natrix Separations Inc. Layered tubular membranes for chromatography, and methods of use thereof
US10245561B2 (en) 2014-05-22 2019-04-02 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Tangential filter with a supporting element including a set of channels
WO2015177476A1 (fr) 2014-05-22 2015-11-26 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Filtre tangentiel avec un élément support comprenant un ensemble de canaux
WO2023126608A1 (fr) 2021-12-30 2023-07-06 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Dispositif et procédé pour la fabrication par extrusion d'un support poreux avec un canal central rectiligne et des canaux non rectilignes
FR3131544A1 (fr) 2021-12-30 2023-07-07 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Dispositif et procédé pour la fabrication par extrusion d’un support poreux avec un canal central rectiligne et des canaux non rectilignes

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