Support monolithe poreux d'un élément de filtration et élément de filtration L'invention concerne un support monolithe poreux d'un élément de filtration utilisé pour la mise en oeuvre sur un milieu liquide, d'un procédé de filtration, de microfiltration. d'ultrafiltration, de nanofiitration ou d'osmose in- verse. 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 sé- paration 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 permet et la partie du milieu ñuide arretée par la membrane est appelée rétentat. De manière générale. ta vitesse de passage du perméat à travers la membrane est d'autant plus grande que la membrane présente une épaisseur plus fai- ble. Cependant, une membrane de très faible épaisseur présente une très grande fragilité, de sorte que les membranes de filtration sont géneralement réalisées sous la forme de couches de recouvrement de surfaces d'un sup- port 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 II est connu d'utiliser des éléments de filtration dont les supports mo- nolithes poreux ont une forme tubulaire et une section transversale sensi- blement constante suivant la direction de leur axe Les éléments de filtration peuvent tre constitués par exemple par des tubes à section circulaire dont les surfaces sont revtues par des membranes de filtration et qui sont mon- tés à t intérieur d'une enveloppe pour constituer un module de filtration com- portant 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 materiau 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 été- ment 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 I'axe du support mo- nolithe, 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 cons- tituant les rangées successives sont elles-mmes 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 sup- port 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 monoli. he ne fonctionnent pas de la mme façon et on constate que certains canaux sont sujets à un colmatage préfé- rentiel. 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 I'axe du support monolithe. Les cloisons de séparation des canaux et la cloi- son 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 t'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 multilobée 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 perfor- mances, 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 fiiirante 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 I'axe de l'élément de filtration ayant une section circu- laire 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 transver- sales de forme trapézoïdales ou triangulaires à angles arrondis et ces sec- tions 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 !'élément de filtra- tion.

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 I'axe du support et des rangées de canaux réparties autour du canal central présentent d'autre part une résistance mécanique qui peut tre 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 po- reux d'un élément de filtration ayant une forme tubulaire et une section transversale sensiblement constante suivant la direction de son axe et com- portant une pluralité de canaux séparés les uns des autres par des parois du support poreux, dont les surfaces sont destinées à tre revtues par des membranes de filtration, ces canaux ayant des sections transversales répar- ties dans la section transversale du support, de telle sorte qu'on obtienne de très bonnes performances de filtration et une faible consommation énergéti- que, lors de l'utilisation de l'élément de filtration, le support monolithe pré- sentant 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 analo- gues, dans la partie centrale du support, séparés l'un de l'autre par au moins une paroi de direction sensiblement radiale s'étendant suivant I'axe du sup- port tubulaire et au moins un second ensemble de canaux ayant une dispo- sition 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 I'axe du support monolithe. Une telle structure est appelée structure multilobée.

Dans un mode de réalisation préférentiel, le premier ensemble de ca- naux 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 revtues par des couches de filtration ou membranes, le support monolithe poreux étant réali- sé 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 mo- nolithe poreux suivant l'invention et les caractéristiques de ces supports mo- nolithes suivant l'invention comparées aux caractéristiques de supports mo- nolithes suivant fart 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 cy- lindrique et un axe de symétrie central rectiligne 2.

La section transversale du support 1 est constante dans la direction de I'axe 2, toutes les sections transversales du support, quelle que soit leur position suivant I'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 cé- ramique, peut tre obtenu par un procédé classique d'extrusion d'une ma- tière 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 ca- naux 3 est recouverte d'une couche mince d'une substance permettant d'obtenir par frittage une couche ou membrane de filtration 3'sur la surface des canaux 3.

Pour la mise en oeuvre 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 fil- tration. 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 direc- tion 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 I'axe 2. Ce premier ensem- ble 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 direc- tion radiale ayant en commun une zone centrale suivant I'axe 2 du support monolithe.

Les plans de symétrie des parois 4a, qui ont en commun I'axe 2, font entre eux des angles dièdres de 120°. La trace de ces plans a été repré- sentée 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 fart antérieur.

Le support monolithe 1 comporte un second ensemble de canaux 3b disposés à la périphérie de 1'ensemble de canaux 3a et présentant des sec- tions transversales en forme de secteurs annulaires trapézoïdaux à angles arrondis, qui sont toutes identiques. Les sections des canaux 3b constituent une couronne circulaire entourant 1'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 I'axe 2 se déduisant l'une de l'autre par une rotation de 30° autour de I'axe 2 du support.

Les canaux 3b sont séparés les uns des autres par des parois radia- les 4b et sont délimités vers t'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 cir- culaire 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 tre recouverte par des membranes de filtration 3'.

Les canaux 3c sont séparés les uns des autres par des parois radia- les 4c et délimités vers t'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 ca- naux 3 et des parois 4 sont données par les paramètres dimensionnels 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 mme 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, 94mm ; d=2, 16mm ; 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 I'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-'.

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 fart 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'tre décrit présente une bonne résistance mécanique due en particu- lier à la présence de parois radiales solidaires l'une de I'autre dans une zone commune disposée suivant I'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 sup- port 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 pré- sente 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 sup- port 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 I'axe 7.

Le support 6 comporte de plus, dans une disposition périphérique autour des canaux 8a, un ensemble de canaux 8b dont les sections trans- versales 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 I'axe 7. L'ensemble de canaux 8b com- porte 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 repré- sente 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 I'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 symé- trie 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° I'un de l'autre autour de I'axe 7'.

Le support monolithe 6'comporte donc vingt-sept canaux dont les sections sont identiques et présentent la forme de secteurs circulaires à an- gles arrondis, délimités par deux segments rectilignes 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 ensem- bles 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 mono- lithe 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 1'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 symé- trie 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 mono- lithe.

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 dimensionnels 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 I'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 ensem- ble de canaux central 8'a ou 8"a et les structures trilobées du second en- semble 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 ca- nal.

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, 50mm ; r = 3, 02 mm ; e1 = 2,51 mm ; e2 = 0, 92 mm f1 =0, 92mm ; f2 = 0, 92 mm h = 2,49 mm.

On a calculé la surface filtrante de l'élément de filtration qui peut tre 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-'.

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'écoutement de quatre éléments de filtration comparatifs réalisés à partir de support monolithes s vant fart antérieur. On désigne par les références KBW et KBX des modules de filtration comportant des sup- ports 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 intermé- diaires 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 fil- tration comportant un canal central à section circulaire et sept canaux péri- phériques 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 périphé- riques disposés de manière concentrique autour des canaux intermédiaires.

Dans tous les cas les supports présentent le mme rayon externe de 12,50 mm et la mme longueur L.

TABLEAU PROFIL SF/L (mm2/mm) Se (mm) SF/L. Se (mm-) KBZ 338, 92 244, 42 1,39 KBT 280, 70 188, 56 1, 49 KBX 131, 95 197, 92 0, 67 KBW 208, 92 1 82, 80 1, 14 T8c 165, 42 250 0, 66 T23c289, 50238, 89121

II apparait sur le tableau que les éléments de filtration dont les mono- lithes 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 correspon- dante soit inférieure à la surface d'écoulement du profil T8c et très peu supé- rieure à la surface d'écoulement de la membrane T23c. il en résulte que le rapport SF/L. Se du profil KBZ est considérable- ment plus élevé que le rapport SF/L. Se du profil T8c et sensiblement supé- rieur au rapport SF/L. Se du profil T23c.

II en est de mme 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 sensible- ment 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 ca- ractéristiques permettant la réalisation d'éléments de filtration ayant des performances de filtration améliorées et assurant une consommation éner- gétique 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 intért 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 fil- tration 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/consommation énergétique.

De mme, 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 ca- naux 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 pro- fil 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 trilobée suivant toute la section du support, le support suivant l'invention possède une surface filtrante beau- coup 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 sup- port 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 effec- tuer la filtration tangentielle d'un milieu liquide.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation qui ont été dé- crits.

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 I'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 diffé- rentes 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 pos- sible 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 2non 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 !'élément de filtration.

L'invention s'applique à tout procédé de filtration à circulation tangen- tielle 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.