Brevet FR2002349A1 — publié le 19691017

200234-7 Cette invention concerne la formation d'éléments tubulai-reso Plus particulièrement, elle se rapporte à des procédés et à des appareils utilisant les lois de l'hydrodynamique destinés à la formation d'éléments tubulaires, et à l'utilisation de 5 ces éléments dans le dessalement de solutions aqueuses0 On a réalisé des travaux de recherche étendus pour résoudre le problème de l'obtention d'eau douce, de façon économique à partir d'eau salée, comme l'eau de mer ou l'eau saumâtre. Ces travaux de recherche ont entraîné l'étude de nombreuses méthodes 10 de récupération d'eau douce à partir d'eau salée, dont la plupart prévoient des opérations entraînant un transfert de chaleur0 Cependant, la recherche d'une méthode de récupération qui puisse permettre de produire économiquement de grandes quantités d'eau douce se poursuit. 15 Un procédé de récupération d'eau douce prometteur qui a été développé utilise un phénomène connu sous le nom d'osmose inverse. On a trouvé que,lorsque l'eau salée est pressée contre un type particulier de membrane sous une pression hydraulique un peu supérieure à la pression osmotique de la solution salée,l'eau 20 douce traverse la membrane depuis le côté de la solution salée. Les conceptions de base de l'osmose inverse et les compositions qui sont appropriées pour leur utilisation avec des membranes d' osmose inverse sont décrits par exemple dans les brevets des Etais Unis d'Amérique U° 3«133»132 pour "Membranes poreuses à grand dé-25 bit pour la séparation de l'eau de solutions salines" ;H°3133«137 pour "Membranes poreuses à haut débit pour la séparation de l'eau de solutions salines ; U® 3ol70.867 pour "Propriétés de dessalement de membranes poreuses à haut débit lors de traitement sous pression utilisant l'ion aluminium; 3J® 3.310o488 pour "Méthode de 30 dessalement de l'eau"» les données de ces brevets sont introduites dans la rédaction de ce brevet par l'intermédiaire ae référea-GSSo Les données économiques du dessalement de l'eau au moyen d'osmose inverse apparaissent prometteuses, parce que le procédé permet une bonne utilisation de l'énergie, et permet d'évi-35 ter l'utilisation de . relativement hautes températures qui aboutissent à des problèmes ardus de corrosion et de dépôts, généralement rencontrés dans des systèmes de purification d'eau par transfert de chaleuro Les procédés par osmose inverse sont également avantageux, parce qu'ils peuvent mener à bien la purifica-40 tion d'eau à haute concentration en sel en une ou deux étapes 69 04475 2 4/ avec un résultat économique sur les dimensions et les coûts de l1 équipement,. Un obstacle essentiel au développement de procédés é-conomiquement réalisables et d'appareils basés sur les techni-5 ques de l'osmose inverse était la tendance des membranes perméables utilisées dans ces techniques à exiger des interventions d'entretien, par des nettoyages soit mécaniques, soit chimiques, et à obliger à un remplacement à cause des dommages subis dus au dépôt et à l'attaque chimique « 10 Les quatre types de modules d'osmose inverse couram ment considérés comme intéressants sont indiqués ci-dessoua : 1) le module à plaque plane : des membranes en forme de feuilles planes sont supportées par des plaques poreuses de retenue appropriées et assemblées en empilages dans un récipient 15 à pression ; 2) le module tubulaire : des membranes sont préformées sous une forme tubulaire par des moyens mécaniques, ajustés dans des tubes de pression à support rigide, qui sont munis d'une série de trous pour le produit effluent, et les tubes sont re- 20 liés selon une disposition en série et/ou en parallèle. Les membranes sont généralement enroulées avec une maille de support à faible résistance afin de les empêcher d'être entraînés dans les trous des tubes de support. En variante de ce système, les modules tubulaires peuvent être munis d'un manchon poreux rigide 25 fait en fibres de verre imprégnées de résine polyester ou d'autre liant î 3) le module en spirale : une membrane rectangulaire est placée au dessus d'une autre membrane de même dimension et une maille plastique flexible, formant séparateur, est placée 30 entre elles» Les deux membranes sont alors fixées l'une à l'autre sur trois côtés et l'ensemble est enroulé selon une forme en spirale, avec une autre maille de support afin de séparer les surfaces enroulées des membranes* Le courant d'alimentation salé est envoyé à force à une extrémité du tube en spirale, l'eau 35 douce s'écoule à travers les membranes, et le produit fini passe le long de l'espace intérieur entre les membranes , le long des surfaces enroulées, puis sort par le côté ouvertj 4) le moule à fibres creuses : un faisceau de tubes micro-capillaire (de diamètre d'environ 25 microns) est placé 40 dans un récipient à pression, et le courant d'alimentation salé 69 04475 3 2002349 est introduit sous pression sur la partie extérieure des tubes„ Le produit fini traverse les tubes. Bien que la matière dont sont faits les tubes ait une très faible perméabilité, ceci se trouve compensé par la très grande surface disponible avec de 5 tels tubes très fins® Ces types de modules à osmose inverse selon les techniques précédentes présentent de nombreux désavantages, qui sont liés à la nécessité d'entretien par nettoyage mécanique ou chimique, et de remplacement par suite des dommages subis en ser-10 vice dus aux dépôts et à l'attaque chimique. Dans les systèmes à module à plaque plane et à module en spirale, l'entretien est une opération particulièrement longue, car l'assemblage entier doit être complètement démonté, si l'on veut le nettoyer ou le réparer et il n'existe pas de mé-15 thode disponible pour localiser les membranes défectueuses. Le module tubulaire est plus étudié pour l'entretien, étant donné que chaque section peut être vérifiée individuellement et isolée du reste de l'installation, en vue d'un remplacement de membrane. Cependant, telle qu'elle a été conçue jus-20 qu'à ce jour, la disposition tubulaire présente le désavantage d'être volumineuse (étant donné que l'on utilise des tubes de support grands et rigides), et elle exige un grand nombre d'ajustages de tuyaux spéciaux et à haute pression lors du montage. Le plus, la préparation mécanique des tubes à membrane exi-25 ge de nombreuses heures de travail lors du moulage des membranes, de l'enroulage en tube des membranes, de l'insertion de l'ensemble tubulaire dans les tubes à pression de support, enfin du conditionnement final de l'ensemble tabulaire terminé. Soutes ces étapes doivent être menées à bonne fin en temps que 30 travail préparatoire au montage du module dans 1 ' installation,, Le système basé sur les fibres creuses présente de sérieux inconvénients à cause de la difficulté inhérente au système pour procéder à quelque nettoyage ou lavage que ce soit. Ainsi le blocage du côté haute pression du module par la boue ou 35 par d'autres dépôts entraîne le remplacement complet du faisceau de tube. Un remplacement complet est nécessaire lorsqu'un nombre non négligeable de fibres ne répond plus aux nécessités de la marche» Le plus, l'obligation de contenir les fibres dans un récipient résistant à une haute pression diminue aussi 40 l'utilité du système à fibres creuses0 69 04475 ♦ 2002349 Les méthodes selon les techniques précédantes pour la formation de surfaces de membranes poreuses dans le cas d'appareils à osmose inverse s'étaient limitées généralement à des opérations de coulée, qui consistaient à étendre mécaniquement 5 une solution fluide de coulée soit sur une plaque de forme plate, soit dans un tube rigide pour former un film, et ensuite à soumettre le film à un séchage en milieu atmosphérique et/ou à une immersion dans l'eau» l'étendage mécanique de la solution fluide de coulée doit être réalisée dans un support tubulaire im-10 perméable et rigide, lorsque l'on désire une membrane tubulaire,, la membrane tubulaire doit alors être enlevée du support tubulaire utilisé pour la coulée, et être ensuite réintroduite dans un support tubulaire poreux pour être utilisée dans des procédés d'osmose inverse,, 15 Suivant la présente invention, on peut former une mem brane tubulaire perméable à l'intérieur d'un support tubulaire poreux, évitant ainsi les complexités de ces méthodes des techniques précédentes» La présente invention permet de produire des membranes à osmose inverse et d'assurer leur nettoyage à l'inté-20 rieur d'une installation montée, et elle permet en outre la régénération d'un film de membrane à l'intérieur du tube support lorsque cela est nécessaire. L'invention concerne un procédé pour former un élément tubulaire, qui comprend l'introduction d'un liquide formant film 25 dans un support tubulaire, l'introduction forcée sous pression du liquide dans le support tubulaire à l'aide d'une colonne de gaz sous pression afin de former un film de liquide sur la paroi interne du support tubulaire, et le traitement du film de liquide afin de former un élément tubulaire solidifié,, 30 L'invention concerne également un procédé pour former une structure utilisable dans des procédés d'osmose inverse, qui comprend l'introduction d'un liquide formant film à une extrémité d'un support tubulaire poreux, l'envoi sous pression du liquide axialement le long du support tubulaire à l'aide d'une 35 colonne de gaz sous pression pour former un film de liquide sur la paroi intérieure du support tubulaire, et le traitement du film de liquide afin de former une membrane tubulaire perméable à l'intérieur d'un support tubulaire poreux. La présente invention concerne aussi un procédé pour 4-0 la purification d'eau salée qui comprend la formation d'une 69 04475 5 2002349 structure comportant une membrane tubulaire perméable à l'intérieur d'un support tubulaire poreux selon le procédé décrit ci-dessus, et l'envoi de l'eau salée sous pression axialement le long de l'intérieur de la structure, afin de recueillir de l'eau ayant une faible concentration salée sur la partie extérieure du support tubulaire par osmose inverse Un autre appareil, inclus également dans le domaine de la présente invention, est constitué par un module destiné à être utilisé dans les procédés à osmose inverse, ce module comprenant une pluralité de bobines hélicoïdales empilées de support tubulaire poreux, chacune de ces bobines ayant une membrane concentriquement fixée par adhérence sur la surface intérieure, les membranes s'étendant substantiellement sur toute la longueur des bobines, une tubulure d'introduction étant prévue pour l'alimentation en liquide ayant une haute concentration en sel en un point situé à l'intérieur de chacune de ces membranes tubulaires, de même qu'une tubulure de sortie pour recueillir le liquide qui passe le long de l'intérieur de la dite membrane tubulaire, en un second point distant du premier point® 69 04475 6 2002349 L'invention inclue aussi un appareil à osmose inverse qui comprend des moyens tubulaires poreux poux supporter une membrane perméable, des moyens pour alimenter de façon intermittente un liquide formant film dans les moyens tubulaires, des moyens pour introduire de façon intermittente sous pression une colonne de gaz dans les moyens tubulaires afin de former un enduit de recouvrement de liquide sur la paroi intérieure des moyens tubulaires, des moyens pour envoyer de façon intermittente sous pression un fluide de traitement axialement le long des moyens tubulaires afin de traiter l'enduit de recouvrement du liquide de coulée et former une membrane tubulaire, des moyens pour alimenter une solution aqueuse ayant une haute concentration en sel, sous pression, à l'intérieur de la membrane tubulaire, des moyens pour recueillir l'eau ayant une faible concentration en sel sur l'extérieur des moyens tubulaires poreux, et des moyens pour dissoudre de façon intermittente la membrane tubulaire» On doit bien comprendre que, à la fois, la description générale précédente et la description détaillée qui suit ne sont données qu'à titre d'exemple et d'explication et qu'elles n'ont pas de valeur de limitation de l'invention» Les dessins joints illustrent des modes de réalisation de l'invention, et, avec la description, servent à expliquer les principes de l'invention. Sur les dessins : la figure 1 est une coupe d'un support tubulaire avec une membrane tubulaire formée en son intérieur , suivant la présente invention ; la figure 2 est une coupe d'une variante de support tubulaire avec une membrane tubulaire en son intérieur, suivant la présente invention ; la figure 3 est un diagramme représentant schématique-ment les moyens pour réaliser une formation de membrane et une reformation dans une installation de dessalement à osmose inverse ; la figure 4 est une vue schématique d'un mode de^éali-sation d'un module de dessalement ; la figure 5 enfin, est une coupe d'une partie bobinée de la matière du support tubulaire de la figure 4, avec une membrane tubulaire alignée concentriquement en son intérieure 69 04475 7 2002349 Le terme "perméable", tel qu'utilisé dans cette description, se réfère à la capacité qu'ont les membranes tubulaires de permettre un passage sélectif d'eau provenant de solutions aqueuses à travers elleso Le terme "poreux" se réfère 5 à la capacité qu'ont les supports tubulaires de permettre le passage de liquides aqueux à travers eux. Lorsque des pourcentages sont indiqués pour les compositions , ils se rapportent à des pourcentages en poids sauf indication contraire. Les procédés hydrodynamiques de formation suivant ]_0 l'invention assurent la formation d'un élément tubulaire solide, à partir d'une grande variété de matières liquides qui peuvent être envoyées sous pression à travers un support tubulaire, à l'aide d'une colonne sous pression de gaz, pour former un film de liquide sur la paroi interne du support tubulaire, 25 avec traitement ultérieur pour former un élément tubulaire solide. Dans leurs applications les plus courantes, ces procédés assurent la formation d'enduits de recouvrements solides perméables aux fluides et d'enduits imperméables aux fluides sur les parois intérieures de supports tubulaires perméables et 20 des supports imperméables» Ainsi, le procédé hydrodynamique de formation d'un élément tubulaire peut être utilisé pour garnir des conduites avec un liquide classique formant film, comme de la peinture, une matière asphaltique, et une matière synthétique polymère de nature organique, qui peut être traitée pour 25 former un enduit de recouvrement solide. On doit noter que les éléments tubulaires formés selon le procédé hydrodynamique peuvent être utilisables indépendamment du support tubulaire dans lequel ils sont formés. Par exemple, un élément tubulaire peut être formé dans un support 50 tubulaire, prélevé et utilisé indépendamment du support tubulaire, ou bien introduit dans un autre élément tubulaire. Dans une application spécifique, le procédé de formation hydrodynamique permet la préparation de membranes à osmose inverse à l'intérieur de supports tubulaires poreux. Les struc-55 tures que l'on obtient peuvent être disposées pour occuper un très petit volume par rapport à la surface de membrane active qu'elles offrent. Dans lesprésents procédés hydrodynamiques, les éléments tubulaires sont formés en coulant un liquide formant film 40 à travers un support tubulaireo Le liquide est introduit 69 04475 8 2002349 à 1*intérieur du support tubulaire, et une colonne de gaz est utilisée poui faire circuler sous pression le liquide axialement à l'intérieur du support. Une partie du liquide formant film reste sur la paroi interne du support tubulaire, et est ensuite 5 traitée afin de former un élément tubulaire solide® Les propriétés physiques importantes du liquide de coulée utilisé pour la formation hydrodynamique comprennent la viscosité et la tension de surface, la quantité de liquide de coulée qui reste sur la paroi interne du support tubulaire sous 10 forme de film est supposée une fonction directe de la viscosité du liquide et de la vitesse d'écoulement linéaire du liquide, et une fonction inverse de la tension de surface du liquide. La viscosité est ainsi une propriété importante du liquide de coulée, car elle a un effet essentiel sur les débits de flux et 15 les pressions qui doivent être utilisés dans le processus hydrodynamique de formation» En utilisant des pressions de bulle de gaz, il est môme possible de forcer la circulation des fluides à haute viscosité à travers un support tubulaire» Des liquides de coulée qui 20 ont une tension de surface d'environ 20 jusqu'à 40 dynes/cm permettent de produire des films utilisables, parce que ces domaines de valeurs permettent une bonne combinaison de l'expansion du liquide sur toute la surface et de l'adhérence du film sur toutes les zones. 25 La densité ou le poids spécifique du liquide formant film est importante lorsqu'une colonne de liquide suivante est utilisée pour forcer la colonne de gaz ou la bulle de gaz dans le support tubulaire, Le poids spécifique du liquide formant film doit être maintenu aussi près que possible du poids spéci-30 fique de la colonne suivante de liquide, afin de diminuer au minimum la distorsion d'origine gravitationnelle du film de liquide pendant le passage de la colonne suivante de liquide le long du film. On préfère actuellement que le liquide formant film 35 comprenne un constituant formant film et une matière liquide support qui dissout ou met en suspension le constituant formant film. La matière qui forme support est choisie afin de permettre son enlèvement du constituant formant film, après formation du film sur la paroi interne du support tubulaire» L'enlèvement de 69 04475 9 2002349 la matière formant support peut se faire par évaporâtion, mais de préférence on envoie, une colonne de fluide d'extraction dans le film annulaire formé hydrodynamiquement afin d'extraire la matière support du constituant formant film. le fluide d'extrac-5 tion utilisé dans ce procédé doit, naturellement, être un solvant de la matière support, mais ne doit pas avoir d'effet solvant sur le constituant formant film0 De façon générale, on peut former un élément tubulaire, selon la présente invention, dans tout support tubulaire d'un 10 diamètre appropriée Cependant, il est bien évident pour les techniciens que l'absence de changements de direction à angle aigu dans le support tubulaire aboutira à la formation d'un élément tubulaire plus uniformeo le support tubulaire doit être capable de résister à 15 la formation hydrodynamique et aux pressions normales de fonctionnement. Il est possible, cependant, de mettre en position un manchon renforcé autour du support tubulaire, pour lui permettre de résister aux pressions lors de la formation, de façon qu'une résistance inhérente à la distorsion pendant la formation ne soit 20 pas une nécessité de valeur critique. Bien que les procédés spécifiques de formation hydrodynamiques discutés et illustrés ci-dessous dans les exemples spécifiques fassent ressortir la formation d'éléments tubulaires dans des supports tubulaires qui ont un diamètre relativement 25 petit, le procédé suivant l'invention s'applique à la formation d'éléments tubulaires ayant de plus grands diamètres extérieurs à l'intérieur de supports tubulaires qui ont en correspondance des diamètres plus larges. En général, les seules limitations effectives de la valeur du diamètre des éléments tubulaires à 30 former sont d'origine gravitationnelle et on peut s'en libérer dans une certaine mesure en envoyant les bulles à grandes vitesses à travers le support tubulaire, et en orientant verticalement le support tubulaireo Suivant le présent procédé, le liquide formant film 35 est envoyé sous pression à travers le support tubulaire à l'aide d'une colonne de gaz sous pression pour former un film de liquide sur la paroi interne du support tubulaireo En général pour envoyer le liquide dans le support tubulaire , il peut être utilisé tout gaz ou mélange gazeux qui ne réagit pas chimiquement avec 40 le liquide de coulée, en empêchant les opérations de coulée» 69 04475 10 2002349 Dans de nombreuses opérations de coulée, on peut utiliser avec succès de l'air pour pousser énergiquement le liquide de coulée à travers le support tubulaire. En général, il est préférable d'utiliser une courte 5 colonne de gaz ou une bulle plutôt qu'une longue colonne de gaz. Ceci permet de diminuer les effets gravitationnels sur le film du liquide de coulée avant son traitement* Par exemple, des longueurs de bulle de 0,25 centimètre ou moins, peuvent être utilisées pour former un élément tubulaire» ]_0 La vitesse de poussée du liquide de coulée à travers le support tubulaire a un effet sur l'épaisseur du film de liquide de coulée formé sur la paroi interne du support tubulaire. On a trouvé que, jusqu'à certaines vitesses, une augmentation de la vitesse de poussée (la vitesse de la colonne de gaz sous presse; sion dans le tube) entraîne une augmentation de l'épaisseur de paroi de l'élément tubulaire déposé. Ensuite, une augmentation supplémentaire de la vitesse de poussée n'a pas d'effet sensible sur l'épaisseur de la membrane déposée,. Des études expérimentales menées par Taylor et rappor-20 tées dans "Fluid Mechanics", volume 10 pp 161-64 (1961) et par Fairbrother and Strebbs, qui sont rapportées dans "Journal Che-mical Society" pc 527 (1935), indiquent que la fraction m du fluide restant dans un tube rempli d'un liquide visqueux est reliée à la vitesse de translation d'une colonne de gaz à l'inté-25 rieur du tube, II et à la vitesse moyenne du fluide à l'extrémité du tube rempli de fluide, Um selon la formule ; m =t U - U m U Dans l'étape finale du procédé suivant l'invention, le 50 film de liquide est traité afin de former une membrane tubulaire solide. Cette étape du traitement commence de préférence immédiatement après le passage de la colonne de gaz sous pression à travers le support tubulaire. Un traitement de finissage immédiat diminue la distorsion gravitationhlle du film de liquide formé 35 sur la partie interne du support tubulaire. Après formation du film de liquide sur les parois internes du support, le liquide reste fluide et tend à s'écouler sous l'action des forces de gravitation, et à produire un tube dont l'épaisseur de paroi est irrégulière. Il est souhaitable, 40 par suite, de traiter le film de liquide avant que l'effet de la 69 04475 u 2002349 gravitation n'amène ce flux non souhaitable. Une grande variété de méthodes de séchage, de chauffage, et de polymérisation, qui soit bien connues dans la technique de l'enduction liquide, peut être utilisée pour traiter l'élément tubulaire0 5 On a découvert qu'un procédé particulièrement efficace pour le traitement d'éléments tubulaires formés selon le procédé de l'invention est de faire suivre la bulle de gaz qui forme le film par un fluide qui commence le traitement du film tubulaire de liquide. Par exemple, lorsqu'un liquide contenant un consti-10 tuant formant film et une matière support est utilisé, il est souhaitable d'envoyer sous pression une colonne de fluide d'extraction du type précédemment décrit à l'intérieur du film tubulaire de liquide, immédiatement après la colonne de gazo Une application spécifique du procédé suivant l'inven-15 tion repose sur la formation d'une structure utilisable dans des prooédés d'osmose inverse. Il était précédemment difficile ou impossible de former, en une seule opération, une structure comprenant une membrane tubulaire perméable concentriquement disposé à l'intérieur d'un support tubulaire poreux. De môme, les métho-20 des de coulée mécanique précédentes ne se révélaient pas utilisables pour la coulée, d'un élément tubulaire à l'intérieur d'un support tubulaire flexible incurvé. En général, les supports tubulaires utilisés dans le présent procédé pour former les structures utilisables dans l'os-25 mose inverse doivent avoir une résistance mécanique suffisante pour résister aux pressions d'éclatement qui peuvent leur ôtre appliquées, à la fois pendant la formation hydrodynamique et pendant la marche en dessalement ; ils doivent être suffisamment poreux pour que, seule, une perte de charge insignifiante se 30 produise à travers le tube pendant l'opération de dessalement ; et ils doivent avoir des dimensions de pore suffisamment petites pour que seulement une quantité insignifiante de fluide support passe par les pores pendant la formation. Les tubes supports poreux doivent résister à la corrosion et à la détérioration par 35 l'eau de mer, et être relativement insolubles dans au moins une matière qui est un solvant pour la membrane formée* Les tubes de support peuvent être construits à partir d'une grande variété de matières comprenant l'acier inoxydable, les stratifiés en fibre de verre, époxydes et/ou polyester, et les fibres de verre 40 dressées. On peut utiliser dans ce procédé à la fois des supports 69 04475 12 2002349 rigides et des supports flexibles,, Des supports tubulaires ayant un diamètre intérieur de 0,625 cm, ou moins, sont d'utilisation souhaitable pour la formation d'appareil à osmose inverse» Des supports tubulaires po— 5 reux préférés sont des tubes supports qui ont un diamètre intérieur de 0,625 cm à 0,312 cm, formés à partir des matières indiquées dans le paragraphe précédent. les figures 1 et 2 montrent la coupe de deux structures réalisées selon la présente invention et qui sont utilisa-10 bles dans les appareils à osmose inverse» la figure 1 montre un support tubulaire poreux 10 ayant une membrane tubulaire perméable 12 formée à l'intérieur» la figure 2 montre un support tubulaire composite et une structure de membrane tubulaire comportant un support tu-15 bulaire solide 16 avec une série de trous radialement percés 18, prévus pour le flux de sortie de l'eau produite» Un tube hautement poreux à l'eau 14 est formé à l'intérieur du support tubulaire 16 lors d'un premier processus de formation hydrodynamique. Ensuite, une membrane tubulaire perméable 12 est formée 20 à l'intérieur du tube poreux 14, ce dernier agissant comme support pour la membrane perméable 12. Une grande variété de liquides de coulée peuvent être utilisés dans le procédé suivant l'invention pour former des structures utilisables dans les processus d'osmose inverse» les 25 liquides de coulée indiqués dans les brevets des Etats-Bnis d'Amérique n° 3-133ol32 ; 3*133.137 , 3-170.867, et 3-130.488 en sont des exemples» les liquides de coulée les plus intéressants sont représentés par un dérivé cellulosique et une matière liquide de 30 support qui permet l'organisation structurale d'une membrane perméable à partir du dérivé cellulosique après enlèvement de la solution support, les dérivés cellulosiques formant film préférés utilisés dans le procédé comprennent les dérivés cellulosiques qui ont pour formule % 35 CHCHo0R., 0 -CH CH 0 ^HORo CHOÏU 2 3 40 dans laquelle R^, R2 et R^ sont des membres d'un groupe consis 69 04475 13 2002349 tant en groupes alkyl contenant de 1 à 8 atomes de carbone, et des radicaux de formule CR^O, où R^ est un groupe alkyl contenant de 1 à 7 atomes de carbonée Des exemples spécifiques de ces dérivés cellulosiques sont l'acétate de cellulose, le butyrate-5 acétate de cellulose, le propionate de cellulose, et l'éthyl-cel-lulose. le liquide support utilisé dans le présent procédé doit agir en liaison avec le dérivé cellulosique afin de former des pores dans le film tubulaire du liquide de coulée, de telle sor-10 te qu'il se produise une membrane perméable lorsque le liquide support du dérivé cellulosique est enlevé* le liquide support peut consister en une solution aqueuse d'acide acétique ou d'acide acétique substantiellement annydre. En alternative, le liquide support peut être un solvant organique ayant, sous forme 15 dissoute, un composé organique ou un sel producteur de pores» Le liquide support est constitué, de préférence, par un solvant organique comme l'acétone, le diméthyl formamide, la méthyl étbyl cétone, l'alcool éthylique, l'alcool méthylique, et des mélanges de ces solvants. L'acétone est une matière support 20 particulièrement intéressante,. Le rapport en poids du solvant organique au dérivé cellulosique est normalement compris dans l'intervalle d'environ 2/1 à 6/1, avec de préférence un rapport d'environ 3/l« Actuellement les liquides de coulée que l'on préfère 25 pour la formation de membranes d'osmose inverse comprennent des systèmes ternaires d'acétone, de formamide, et d'acétate de cellulose- Ces compositions préférées ont une viscosité allant d'environ 100 à environ 1000 poises, et une tension de surface allant d'environ 30 à 40 dynes / cm0 Les compositions optimum 30 contiennent environ 25 $ d'acétate de cellulose, 45 7° d'acétone et 30 fo de formamide, valeurs indiquées en poidso Après avoir préparé le liquide de coulée et l'avoir introduit dans un support tubulaire poreux, ce liquide de coulée est forcé axialement à travers le support tubulaire à l'si-35 de d'une colonne de gaz sous pression, afin de former un film de liquide sur la paroi interne du support tubulaire selon une méthode qui a été entièrement décrite ci-dessus. Cependant, si la colonne de gaz, ou la bulle, est trop courte, elle peut disparaître avant que toute la longueur désirée de la membrane tu-40 bulaire ne soit formée,. La raison de la disparition de la bulle 69 04475 14 2002349 de gaz n'a pas établie avec précision, mais on croit que le gaz se dissout dans le liquide formant film. Dans l'étape finale du présent procédé, le film de liquide de coulée est traité pour former une structure qui comprend 5 une membrane perméable logée concentriquement à l'intérieur d'un support tubulaire poreux. Lorsque l'on utilise les liquides formant film préférés, qui comprennent des dérivés cellulosiques et une matière de support, cette étape du traitement peut être menée en utilisant une colonne d'eau froide afin de forcer la 10 bulle de gaz le long du support tubulaire, et en envoyant ensuite de l'eau froide dans l'ensemble tubulaire jusqu'à complète gélification du dérivé cellulosique, puis on enlève la solution supporto Ce conditionnement à l'eau iroide prend habituellement d'environ 15 à 30 minutes, lorsque l'on utilise de l'eau de 4° 15 jusqu'à 15°C. Cependant, on peut utiliser de l'eau d'une température allant jusqu'à la température ambiante pour gélifier le dérivé cellulosique. Ensuite, il est souhaitable d'augmenter le taux de rejet de sel de la membrane tubulaire, en formant une-peau active 20 sur la partie interne de la membrane tubulaire cellulosique. La peau peut être produite en faisant passer une colonne de fluide chauffé, comme de l'eau ou de l'air, à une température appropriée et réglée à l'intérieur de la membrane tubulaireo Les conditions préférées d'activation d'une peau sont obtenues en mettant en 25 contact la membrane avec une colonne d'eau de 70 à 90°C pendant 10 à 30 minutes. Ensuite le système reçoit de nouveau un courant final d'eau froide. La figure 3 montre un appareil pour la mise en oeuvre du procédé de formation hydrodynamique suivant l'invention, et J0 destiné à être utilisé dans un processus de dessalement d'eauo L'appareil comprend un support tubulaire en hélice poreux, indiqué de façon générale en 20, qui comporte des conduites d'introduction 22 et des conduites de sortie 24 reliées à la partie intérieure© 35 Suivant l'invention, des moyens sont prévus pour ali menter en liquide formant film à l'intérieur du support tubulaire. Comme on l'a représenté, ces moyens comprennent un réservoir de liquide sous pression, indiqué de façon générale par le repère 26, et muni d'un mélangeur 28, une source de gaz à Haute près- 69 04475 15 2002349 sion 30, et une conduite d'amenée de liquide 32, reliée aux conduites d'introduction 22 par des valves d'arrêt 34, de telle sorte que le liquide peut être alimenté de façon intermittente à l'intérieur du support tubulaire 20. 5 On a prévu une valve d'arrêt 36 dans la conduite d'a limentation de liquide 32, et une conduite de prélèvement d'échantillon 38 avec valve, de telle sorte que des échantillons de liquide formant film puissent être prélevés et vérifiés. Une conduite de gaz à haute pression 30 est reliée à la partie su-10 périeure du réservoir 26 par les valves 29 et 31, et on l'utilise pour forcer le liquide formant film dans le support tubulaire 20 o Suivant l'invention, des moyens sont prévus pour forcer sous pression une colonne de gaz axialement le long de 15 l'intérieur du support tubulaire poreux 20 afin de forcer le liquide formant film axialement le long du support tubulaire, et de former un enduit de recouvrement de liquide sur la paroi interne des moyens tubulaires poreuxo Gomme on l'a réalisé ici, ces moyens comprennent un cylindre de gaz à haute pression 42, 20 relié par des valves 29 et 43 à la conduite formant des bulles de gaz 44» A son tour, la conduite de formation de bulles est reliée à la conduite d'alimentation en liquide 32. Cette disposition permet la formation intermittente d'une bulle de gaz derrière une colonne de liquide formant film à l'intérieur du support tu-25 bulaire 20. Suivant la présente invention, des moyens sont prévus pour forcer un fluide de traitement axialement le long de l'intérieur du support tubulaire, afin de traiter l'enduit de recouvrement de liquide formant film, et afin de former un élément 30 tubulaireo Ces moyens comprennent un réservoir de stockage d'eau froide, 50, relié à la source de gaz haute pression par la canalisation 52 et les valves 29 et 54« l'eau froide peut être envoyée sous pression depuis le réservoir de stockage 50, par la 35 valve 56 et la conduite 58 reliée aux conduites d'entrée 22 du support tubulaire 20» Ainsi, une colonne de liquide suivante peut être envoyée depuis le réservoir de stockage 50, afin de pousser la colonne de gaz, alimentée par la conduite 44, dans le support tubulaire, et afin de traiter l'enduit de recouvre-40 ment de liquide formant film» 69 04475 16 2002349 L'appareil suivant la présente invention comprend aussi des moyens pour assurer finalement l'activation de la peau de la membrane intérieure» Ces moyens d'activation comportent, ainsi que montré sur la figure 3, des moyens de conditionnement de la membrane, indiqué de façon générale en 60, qui sont constitués par une alimentation en eau chaude 62, et tue alimentation en eau froide 64, qui sont chacune reliées à la pompe 66„ La pompe 66 est reliée par la valve 67 et la conduite 68 aux entrées 22 du support tubulaire 20. Ainsi, les fluides de conditionnement de la membrane peuvent être introduits de façon intermittente à l'intérieur des membranes formées par le présent procédéo L'appareil de la figure 3 comprend aussi une conduite d'alimentation d'eau salée 70, reliée aux conduites d'amenée 22 par les valves 72. Ainsi, l'eau salée peut être alimentée à l'in térieur de la membrane tubulaire poreuse» L'eau d'alimentation salée s'écoule le long de l'intérieur de la membrane tubulaire, et l'eau produite est poussée à travers les parois perméables de la membrane tubulaire et du. support tubulaire poreux ; elle s'éeoule par gravité dans un récipient collecteur 76» L'eau purifiée peut être ensuite enlevée par la conduite 77. L'eau salée concentrée s'écoule à l'intérieur de la membrane tubulaire, dans les conduites de sortie 24 par les valves 78, et finalement dans la conduite de mise à disposition d'eau salée 80. L'appareil de la figure 3 est aussi muni de moyens pour dissoudre la membrane tubulaire, comportant un réservoir de stockage de solvant 84 relié, par la conduite 86, à la pompe 88 qui, à son tour, est reliée à la conduite d'appoint de liquide de coulée 90o Le réservoir de stockage 84 est aussi relié, par la conduite 86, la pompe 88 et la valve 92, à la conduite 58* Dans la réalisation montrée sur la figure 3, un solvant du constituant formant film du liquide de coulée peut être envoyé de façon intermittente à travers le support tubulaire poreux 20, afin de dissoudre la membrane tubulaire. La membrane est dissoute en pompant le solvant depuis le réservoir de stockage 84, et en l'envoyant, par la valve 92. La conduite 58 et les conduites d'introduction 22, axialement dans le support 69 04475 17 2002349 tubulaire 20. le solvant et la matière de la membrane dissoute sont alors envoyés par les conduites de sortie 24, les valves 94 et la conduite 96, dans le réservoir de stockage de liquide de support 84* 5 l'appareil de la figure 3 comprend aussi une conduite de vidange 98, reliée par la vanne 100 à la conduite 96 pour assurer l'évacuation hors du système de l'eau chaude et froide utilisées pour traiter la membrane. De plus, pendant la période initiale de dissolution de la membrane usée du support xubu-3_q laire 20, toute matière déposée par la membrane peut être enlevée du système par la conduite de vidange 98. Dans le fonctionnement de l'appareil de la figure 3 pour le dessalement d'eau à haute concentration en sel, on forme une membrane tubulaire perméable à l'intérieur du support tubulaire 20o CLette membrane peut être formée en fournissant un liquide formant film d'acétone-formamide-acétate de cellulose, depuis le réservoir 26, par la valve 36, les valves 34 et les conduites d'introduction 22, dans le support tubulaire 20o la valve 36 est alors fermée, pour arrêter le flux de li-20 quide formant film, et les valves 34 sont ensuite fermées, la valve 43 est alors ouverte pour introduire la pression de gaz dans la conduite 44 à une valeur prédéterminée et ensuite fermée0 Une colonne d'eau provenant du réservoir de stockage 25 d'eau froide 50 est alors envoyée dans la conduite d'alimentation en liquide 58c Cette colonne d'eau entraîne des bulles de gaz sur la partie amont des valves 34 et,lorsque les valves 34 sont ouvertes, la colonne d'eau force les bulles de'gaz et le liquide de coulée à travers le support tubulaire 20, formant 50 ainsi un film de liquide sur la paroi intérieure du support tubulaire 20. l'eau froide provenant du réservoir 50, qui passe ensuite tout le long de l'intérieur de la membrane tubulaire, gélifie l'acétate de cellulose, et enlève la matière support acé-^5 tone-formamide» Pendant cette opération de conditionnement, les valves 94 adjacentes aux orifices de sortie 24 et la valve 100 de la conduite de décharge 98 sont ouvertes afin d'écouler le mélange eau-matière support. Après interruption de l'écoulement de la colonne 40 d'eau froide, de l'eau chaude provenant de l'alimentation 62 est 69 04475 18 2002349 envoyée tout le long de l'intérieur de la membrane, afin de produire une peau active sur l'intérieur de la membrane. Cette peau active augmente le rejet de sel de la membrane» Ensuite de l'eau froide provenant de l'alimentation 64 est pompée et envoyée tout le long de l'intérieur de la membrane, et la membrane est prête à être utilisée pour le dessale-mento Les valves 72, qui sont adjacentes aux orifices d'introduction 22, et les valves 78 qui sont adjacentes aux orifices de sortie 24, ou étaient maintenues closes pendant les opérations de formation de la membrane, sont ouvertes, et on envoie sous pression de l'eau salée par la conduite 70 dans l'intérieur de la membrane tubulaire» L'eau produite, qui a une concentration en sel substantiellement plus basse què l'alimentation en eau salée, traverse les parois de la membrane tubulaire et les parois du support tubulaire 20, et elle tombe, depuis les surfaces extérieures du support tubulaire 20, dans un réservoir de collecte 76- Une solution salée concentrée s'écoule depuis les o-rifices de sortie 24, par les valves 78 dans la conduite de mise à disposition de saumure 80o Lorsque les membranes tubulaires nécessitent un entretien, les valves 72 sont-fermées, afin de. fermer la conduite d'alimentation en eau salée 70, et les valves 78 sont également fermées* La membrane tubulaire est alors dissoute en faisant passer un solvant depuis le réservoir de stockage 84, par la conduite 58, les valves 34, tout le long de l'intérieur de la membrane tubulaire» La membrane dissoute et le solvant peuvent être envoyés au réservoir de stockage 84, ou éliminés du système par la conduite 98. Une fois que la membrane tubulaire est dissoute, elle peut être régénérée dans le support tubulaire 20 suivant le procédé que l'on a détaillé ci-dessus lors de la formation initiale de la membrane tubulaire. Ensuite, l'eau salée peut de nouveau être envoyée sous pression tout le long de l'intérieur de la membrane tubulaire régénérée, afin de redémarrer l'osmose inverse et l'opération de purification d'eau» Les figures 4 et 5 montrent un mode de réalisation d'un module de désalinisation suivant l'invention. Ce module 69 04475 19 2002349 comprend une tubulure d'introduction 110, un certain nombre de supports tubulaires formés par les longueurs enroulées 112 de support tubulaire poreux, et un certain nombre de membranes tubulaires perméables 113 disposées concentriquement par rapport 5 à chaque longueur 112 de matière poreuse tubulaire. Un passage de liquide central 115 est disposé du côté intérieur de la surface interne des membranes tubulaires 113» Une extrémité de chacun des passages 115 est reliée à la tubulure d'entrée 110o L'autre extrémité de chacun des passages 115» et les longueurs 10 enroulées 112 de matière tubulaire, sont reliées à une tubulure de saumure 114* Une alimentation d'eau salée est introduite dans la tubulure d'entrée 110 par la conduite d'alimentation 116„ Le fait d'exercer sous pression l'alimentation en eau salée sur toute la longueur du passage 115 aboutit à faire couler l'eau 15 produite à travers les membranes et les supports tubulaires, celle-ci tombant par gravité, ce qui permet de la recueillir. L'eau salée concentrée s'écoule à l'extrémité des membranes tubulaires 113, dans la tubulure de saumure 114, puis de là, dans une conduite de mise à disposition de saumure 118. 20 Pour une plus claire compréhension des procédés sui vant l'invention, on donnera ci-dessous des exemples spécifiques. Ces exemples sont simplement donnés à titre indicatif et ne sauraient être considérés comme apportant une limitation au domaine de l'invention et aux principes fondamentaux de celle-ci. 25 Exemple I On étudiera, dans cet exemple, les propriétés physiques des liquides formant film de formamide-acétone-acétate de cellulose* Les tableaux suivants montrent la viscosité des liquides de coulée, qui comprennent l'acétate de cellulose qualité E 3° 398""*"® vendue par Eastman Chemical Co„ Echan- Composition en poids $ Viscosité tillon acetate de Formamide Acétone , . s cellulose (poise) 35 1 25 30 45 290 2 23,8 28,6 47,6 83 3 20 15 65 36 La tension de surface de ce liquide formant film est difficile à mesurer à cause de la volatilité de l'acétone, mais 40 elle peut être calculée par une méthode donnée dans le manuel 69 04475 20 2002349 "Psrry's Chemical Engineering", quatrième édition, à la page 3-222o Le tableau suivant montre la viscosité calculée de certains liquides formant film typiques. Composition en poids 1 2 3 4 5 6 Acétate de cellulose 30 30 25 20 25 25 Formamide 5 10 19 15 30 40 Acétone 65 60 65 65 45 35 Tension de dynes/cm surface 24,9 27,3 27,6 29,7 38,8 44,2 46 7 30 45 25 Exemple 2 Dans cet exemple des liquides formant film d'acétate de cellulose sont formés hydrodynamiquement dans des tubes de verre de différents diamètres, avec des vitesses variables, avec du. gaz argon comme milieu de formation, et ils sont essayés afin de déterminer la relation existant entre "m", le rapport de fluide restant dans le support tubulaire ^ fluide se trouvant dans le support tubulaire rempli, le paramètre sans dimension ïï" , ou a est la viscosité ï ' du liquide, U est la vitesse de translation du liquide , T est la tension de surface du liquide de coulée,. Le matériel utilisé consiste en un support tabulaire formé d'une longueur horizontale de 121,9 cm de tube de verre rempli de liquide formant film, et dont une extrémité est reliée à un réservoir de gaz et à un manomètre indicateur de pression» L'autre extrémité du tube est reliée à un système de compensation de pression qui maintient une pression différentielle constante au delà du bouchon de liquide de coulée, et ainsi on obtient une vitesse constante d'écoulement du liquide de coulée dans le tu— be0 La valeur de m est déterminée, dans chaque cas, en mesurant la longueur de la partie remplie (1Q) du tube avant l'essai, et la longueur de la partie coulée (ly.) après les essais ( » =2o_ ) H La vitesse du menisque gaz-liquide est mesurée en marquant la durée de son progrès entre deux points de référense portés sur le tube de verre0 69 04475 21 2002349 Le liquide de coulée est introduit dans le tube de support sous pression du gaz fourni au moyen d'un récipient sous pression* Les tubes de gaz dont les diamètres varient depuis 5 \1,25 cm jusqu'à 0,312 cm) sont utilisés, mais, avec le matériel utilisé dans ces essais, les dimensions assez grandes -au-dessus de 0,625 cm - donnent des résultats variables avec des vitesses de coulée faibles, à cause du fait que la bulle d'air a tendance à flotter sur la couche de liquide de coulée,, 10 Dans des tubes de diamètre plus petits, la tension de surface l'emporte, et on obtient des résultats uniformes.. Les résultats donnés ci-dessous correspondent à des tubes doht le diamètre varie de 0,29 cm à o,05 cm 15 20 30 35 Tube support diamètre en cm 25 Liquide de coulée (viscosité) ( p. ) Liquide de coulée tension de surface (calculée) (T) dynes/cm Yitesse de translation de la bulle d'air m U en cm sac» -fl_2 T 40 0,289 19,0 29,5 0,312 0,233 0,150 0,289 19,0 29,5 0,393 0,510 0,328 0,289 19,0 29,5 0,406 0,538 0,346 0,289 19,0 29,5 0,461 0,952 0,613 0,289 19,0 29,5 0,490 1,176 0,756 0,289 19,0 29,5 0,532 2,50 1,61 0,289 19,0 29,5 0,484 2,000 1,288 0,289 19,0 29,5 0,491 1,739 1,12 0,289 19,0 29,5 0,263 0,167 0,1075 0,289 19,0 29,5 0,524 2,564 1,653 0,289 87,5 29,7 0,549 0,827 2,44 0,289 87,5 29,7 0,543 0,885 2,61 0,289 87,5 29,7 0,508 0,580 1,715 0,289 87,5 29,7 0,460 0,276 0,814 0,289 87,5 29,7 0,337 0,071 0,209 0,266 19,0 29,5 0,504 2,500 1,61 0,266 19,0 29,5 0,506 2,15 1,383 0,266 19,0 29,5 0,489 1,694 1,09 0,266 19,0 29,5 0,421 0,878 0,571 0,266 19,0 29,5 0,384 0,572 0,368 69 04475 22 200.2349 0,224 87,5 29,7 0,505 0,394 1,160 0,224 78,5 29,7 0,463 0,240 0,706 0,224 87,5 29,7 9,380 0,154 0,454 0,224 87,5 29,7 0,327 0,067 0,197 0,05 20 38 0,52 4,18 2,2 Ces résultats montrent que le rapport (m) du fluide restant dans le tube au fluide se trouvant dans le tube rempli atteint une valeur asymptotique avec des vitesses de 10 translation (ïï) en augmentation© Exemple 3 On produit un élément tubulaire en éthyl cellulose à l'aide d'un appareil essentiellement semblable à celui décrit dans l'exemple 2, avec un support tubulaire de verre ayant un 15 diamètre intérieur de 0,312 cm0 Le liquide formant film comprend de 1'éthyl cellulose comme constituant formant film, et de l'acétone comme solvant» On réalise la coulée du liquide dans le tube support en utilisant une colonne d'azote à une pression de 37,5 cm de mercure, et une vitesse de translation d'environ 20 1,5 cm/sec© On réalise le traitement de l'élément tubulaire en continuant le passage du flux d'azote pendant une période d'environ 20 minutes© Exemple 4 Un élément tubulaire d'acétate de cellulose est pro-25 duit à l'aide d'un appareil essentiellement semblable à celui décrit dans l'exemple 2, avec un support tubulaire de verre de 1/8 (0,312 cm) de diamètre intérieur. Le liquide de coulée comprend de l'acétate de cellulose comme constituant formant film, et de l'acide acétique comme solvant. On réalise la coulée du 30 liquide de coulée à travers le tube support en utilisant une p bulle d'azote à une pression de 2>1 kg/cm , etune vitesse de translation d'environ 1,0 cm/sec0 Le traitement de l'élément tubulaire est réalisé en reliant une source d'eau à l'extrémité d'introduction du support tubulaire, et en forçant ce fluide de 35 traitement sous pression derrière la bulle de gaz, axialement tout le long de la partie intérieure de l'élément tubulaire formé, pendant environ 20 minutes,, Exemple 5 On produit, dans cet exemple, de longs tubes à mem-40 brane d'acétate de cellulose de façon essentiellement semblable 69 04475 23 2002349 10 à la description de l'exemple 2 ci-dessus, sauf que le support tubulaire de verre est remplacé par un tube long de nylon à haute pression enroulé en hélice, imperméable, (0,195 cm) de diamètre intérieur. Une alimentation en fluide de traitement est reliée par une valve à l'orifice d'entrée du support tubulaire. la composition du liquide de coulée est : Acétate de cellulose qualité E 398-10 (un produit de Eastman Chemical Co) 25 $ Formamide 30 ?£ Acétone 45 $ Viscosité 190 poises On introduit une bulle d'air dans le tube, et on règle la longueur de la bulle d'air à la pression atmosphérique, de tel-15 le sorte qu'à la pression de formation hydrodynamique, elle se contracte à la longueur désirée d'environ 2,5 cm. De l'eau froide à 10°C, en provenance d'un récipient sous pression, est reliée au système afin de pousser sous pression la bulle de gaz à travers le support tubulaire, et pour agir comme fluide de trai-20 temento la vitesse de la bulle de gaz est en rapport avec la pression utilisée. On utilise des pressions allant jusqu'à o 56 kg/cm , et on obtient des vitesses de bulle qui varient entre 0,5 et 2,0 cm/sec. 25 Un ensemble spécifique de conditions opératoires com prend : 2 Pression de travail : 42 kg/cm Longueur de la bulle d'air à la pression atmosphérique 30 cm Vitesse moyenne linéaire de la bulle : 0,3 cm/sec « 30 Pendant l'essai, la bulle d'air est ramenée à une va leur moindre en longueur tandis qu'elle progresse le long du . support tubulaire» Après environ une longueur de.608 cm, la bulle semble disparaître. Environ 608 cm de membrane tubulaire symétrique, sans défauts, est extraite après un traitement à la 35 chaleur du tube à 80°C pendant 20 minutes, avec une colonne d'eau. Cette longueur coïncide avec le point de disparition de la bulle d'air» ExemPie 6 On réalise de nombreux essais supplémentaires en uti-40 lisant le procédé et l'appareil de l'exemple 5, sauf que l'on 69 04475 24 2002349 n'utilise pas de bulle de gaz, et que l'on utilise de l'eau à p une pression de 42 kg/ca , pour forcer le liquide formant fila à travers le support tubulaire® On ne produit pas de tubes avec cette méthodeo l'acétate de cellulose gélifié se forme en ban— 5 des irrégulières avec des parties hautement poreuses qui sont distribuées au hasard. Cet exemple montre qu'une bulle de gaz est nécessaire pour former des éléments tubulaires uniformes dans le présent procédé de formation hydrodynamique* Exemple 7 10 On répète le processus de l'exemple 5 avee les varian tes suivantes : p Pression de travail : 56 kg/cm longueur de la bulle d'air à la pression atmosphérique : 914m Titesse linéaire moyenne : 2 cm/sec» 15 la bulle d'air disparaît après 900 om, et il se forme une longueur de tube de 900 cm environ. Exemple 8 On forme un tube à membrane dans un tube support capillaire de verre qui a un diamètre intérieur d'environ 0,05 cm, 20 en utilisant le processus général de l'exemple 5* Une pression p de travail de 3,5 kg/cm au-dessus de la pression atmosphérique, et une vitesse linéaire moyenne de la bulle de gaz de 1 cm/sec sont utilisés. Cette méthode permet d'obtenir un tube d'acétate de cellulose uniforme d'une longueur d'environ 90 cm. 25 Exemple 9 les caractéristiques de refus de sel de tubes à membranes produit par formation hydrodynamique ont été établies dans cet exemple en essayant une membrane tubulaire formée à partir d'un liquide formant film qui comprend 25 1» en poids d'a-30 cétate de cellulose, 45 fi en poids d'acétone, et 30 f> en poids de formamide. la membrane tubulaire est traitée en faisant passer de l'eau froide à l'intérieur de la membrane pendant environ 30 minutes, le tube de support et la membrane sont ensuite chauffés dans un bain d'eau maintenu à 75#C pendant 20 minutes, 35 et le tube à membrane est retiré du tube support. La membrane tubulaire sans support est étroitement enroulée autour d'un noyau solide, dont une extrémité est fermée et l'autre est laissée ouverte, la bobine est immergée dans un réservoir d'eau distillée, l'extrémité ouverte du tube res— 69 04475 25 2002349 tant au-dessus du niveau de l'eau, et menant à un petit récipient de collecte« la partie intérieure du tube à membrane est remplie complètement avec une solution de HaCl de concentration connue a le transfert osmotique de l'equ à travers: la membrane 5 qui s'effectue dans lfeau salée aboutit à un déplacement de solution dans le collecteuro la quantité de solution déplacée est mesurée après environ 4 heures, et on effectue une analyse de la solution déplacée, du contenu du tube, et de l'eau qui entoure la membrane. En établissant un bilan du sel dans le système,, 10 H est possible de calculer le coefficient de refus de la membrane dans les conditions de l'essaie les résultats sont donnés sous forme de tableau ci- dessous : longueur totale du tube = 310 cm 15 Mamètre Intérieur = 0,125 cm 2 Surface totale de la membrane * 122 cm Concentration initiale de IfaCl dans le tube = 5G®0Q0ppm.. 3, Volume de solution de NaCl dans le tube = 3*81 cm Transfert d1 eau par osmose = 13,7 cm en 4 heures 20 Volume final du bain exterieur » 36g& cm Concentration finale en EaCl dans le bain extérieur = 3«100 ppm Of53 H Concentration finale en HaSl dans la solution contenue dans le Tube et eau de transfert osmotique = 4o400 ppm Concentration moyenne de solution dans le tube : 25 27«200 ppm = 0,465 K Concentration effective de sel de la solution traversant la membrane =« ( 36,8 x 10"3> x (5,3 x 10~2} = = 0,142 M ,0 (13,7 x 10" ) Refus * 0§465 — 0»142 ^ fiQR 0,465 f y3 c'est-à-dire 69,5 1° de refus de sel0 Exemple 10 35 Une structure qui comprend une membrane tubulaire per méable à l'Intérieur d'un support tubulaire poreux a été formée» le liquide formant film est une composition qui- comprend t 69 04475 as 2002349 Composé Acétate de cellulose 25 Acétone 45 Formamide 30 5 Le support tabulaire est en acier inoxydable poreux qui a une dimension moyenne de pore de 5 microns, et un diamètre Intérieur de 0,312 cm, avec une lo&gueur de 90 em„ On utilise une bulle dralr pour former la membrane tubulaire. On forme ainsi la membrane tubulaire et on traite en utilisant une co- p 10 lonne d'eau à 5°C avec 3,5 kg/cm au-dessus de la pression atmosphérique, pour forcer la bulle de gaz dans le support tubulaire, et on continue en faisant passer l'eau froide à l'intérieur de la membrane jusqu'à ce qu'elle soit complètement gélifiée» 15 Ensuite, une colonne d'eau à 75®C est forcée le long, de 1 ""Intérieur de la membrane pendant environ 20 minutes. Après quoi, 1feau froide est de nouveau envoyée tout le long de l'Intérieur de la membrane» Lorsque lfeau ayant une concentrâtion en sel de 5 • 00.Q ppm est forcée axialement tout le long de Ifin-20 térieur de la structure poreuse: à une pression de 56 kg/cm dans des conditions de turbulence, de l'eau ayant une plus faible concentration en sel traverse la structure poreuse, et elle peut Stre recueillie à l'extérieur du support tabulaire. Lreau ainsi recueillie a une teneur en sel de 500 ppm. 25 Exemple II La membrane tubulaire de l'exemple 10 est dissoute en faisant passer de l'acétone à l'intérieur de l'ensemble tube support-membrane, la porosité du tube support poreux nettoyé se révèle être la même qu'avant la formation de membrane ini-30 tiale. On reforme ensuite une membrane tubulaire dans le support tubulaire en répétant le procédé de formation qui a été décrit dans l'exemple 10o Ir'invention, dans ses acceptions les plus larges, n*est pas limitée aux détails spécifiques indiqués et décrits, 35 mais au contraire on peut s'éloigner de ces dits détails sans sortir des principes de 1'invention. 69 04475 21 2002349 _.rE"DICÂÏÏO:"'; 1°) Procédé de formation d'un élément tabulaire cai*acté-risé en ce qu'il comprend la série d'opérations suivantes : a) l'introduction d'un liquide formant film dans un support tubulaire ; 5 b) l'action d'une poussée pour forcer la circulation du liquide formant film à travers le support tubulaire, à l'aide d'une colonne de gaz sous pression, pour former un film de liquide sur la paroi intérieure du support tubulaire; et c) le traitement du film de liquide pour former un élément tubu-10 laire solidifié. 2°) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le support tubulaire est poreux, et que le liquide formant film contient, outre le constituant formant film, une matière liquide support qtii peut être enlevée du film de liquide. 15 3°) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le liquide comprend un dérivé cellulosique formant film, et une matière support qui permet la formation d'une membrane perméable à partir du dérivé cellulosique, lorsque la matière support est enlevée du dérivé céllulosique. 20 4°) Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'opération de traitement est réalisée en faisant passBr axialement une colonne de fluide de traitement tout le - long de l'intérieur du support tubulaire. 5°) Appareil pour former un élément tubulaire caracté-25 risé en ce qu'il comporte : a) un support tubulaire pour supporter l'élément tubulaire pendant l'opération de formage ; b) des moyens pour amener un liquide formant film à . l'intérieur du support tubulaire ; 30 c) des moyens pour envoyer scas pression une colonne de gaz axialement tout le long de l'intérieur du support tubulaire, afin de forcer le liquide à circuler axialement tout le long du support tubulaire, et afin de former un encuit liquide de recouvrement sur la paroi intérieure du support tubulaire ; et 35 à) • des moyens pour envoyer s-ou s pression un fluide de traitement axialement tout le Ionc de l'intérieur du support tubulaire afin de traiter l'enduit liquide de recouvrement et de former un élément tubulaire solide. • ~m BAD ORIGINAL 1 69 04475 28 2002349 6°) Appareil suivant la revendication 5 caractérisé en ce que le support tubulaire est sous forme d'un tube flexible poreux enroulé cous une forme cylindrique compacte. 7e) Appareil suivant la revendication 6, caractérisé 5 en ce que ledit tube flexible poreux; a un diamètre intérieur qui "Z. n'est pas super ieiir à 0,625cm 8°) Procédé pour former une structure utilisable dans lee processus d'osmose inverse, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : 10 " a) l'introduction d'un liquide formant film à une extré mité d'un support tubulaire poreux ; b) l'action d'une poussée pour fixer le liquide à circuler axialement tout le long du support tubulaire, avec une colonne de gaz sous pression, afin de former un film de liquide sur la 15 paroi intérieure du support tubulaire ; c) 3>e traitement du film de liquide, afin de former une membrane perméable à l'intérieur d'un support tubulaire qui est poreux. 9°) Procédé suivant la revendication 8 caractérisé en 20 ce que le liquide formant film comprend un dérivé cellulosique et une matière servant de support qui permet la formation d'une membrane perméable de dérivé cellulosique lorsque la matière support en est enlevée. 10°) Procédé suivant la revendication 9 caractérisé en 25 ce eue le dérivé cellulosique comprend de l'acétate de cellulose, et la matière support de l'acétone et de la formamide . 11°) Procédé suivant la revendication 10 caractérisé en ce que la colonne de gaz sous pression est une bulle d'air, et que la bulle d'air est poussée sous pression axialement tout le long 30 du support tubulaire par une colonne sous pression d'eau froide qui extrait l'acétone du liquide de recouvrement formant film, et gélifie l'acétate de cellulose. 12°) Procédé suivant la revendication 11 caractérisé en ce que le traitement du film comporte l'envoi d'eau chaude axiale-35 nent tout le long du passage forme à l'intérieur de la membrane tubulaire afin de former une peau active sur la paroi intérieure de la membrane tubulaire, et ensuite la chasse rapide de l'eau chaude du passage à l'aide d'une colonne d'eàu froide. 13°) Procédé de récupération d'eau ayant une faible concen-40 .tratien en sel à partir d'eau ayant une haute soncentrsg^i^j^jî^, ? 69 04475 2002349 camctériée en ce qu'il conforte le~ opérations suivante s : a) 7,'intrcductior? .2' un liquide fornant filn e -..oe extrémité r'1 .ppsrt t d-ulaire poreux,' n'ue^ine .5 'urne poussée cur le liquide poux D e forcer a cire:.;"-:.-:- 1 'revere le sipport tubulaire, avec 5 une colonne de* ja~ c-oue preri-'ien, aPln -Je Zormer im filia de liquide rur la paroi intérieure du _eppori. idc-vlair^, eï le traitecei-t du fils àt liquide de former une structure qui comprend une leeiebrane uereéaLlc :,oe ? 'on a.", fait sdLérer concentriquenient à I! 'in te rieur d'un support t-obulaire i-oreu:-: ; 10 1») l'action ô.1poucrés pre;• eior eur 1 'eau «alée pour la forcer c. circuler axialement tout le lonj de l'intérieur de la structure, afin d'amener ce l'eau uyant une faible concentration en sel à traverser 1*.. neubunee perméable et le pupport poreux tabulaire par osmose inverse ; et la récupération de l'eau à faible con-15 centration en sel s', v la partie extérieure dvdit support ; c) la dissolution de la membrane lorsque 1'entretien en est nécessaire ; o) la reformatiez) de la 3ienbrwîo en introduisant de nouveau un liquide "ormant fiH-a âar.r le support tttbuleire poreux, en 2C forçant le liquide h circuler à trarerr le support tubulaire a l'aide d'une eclonnc 1; -:.z tokc preesien, afin de fermer un fila de liquide ser la paroi intérieure eu "use support ; et le traitement du filn liquide pour fermer une structure qui comprend une me to.br ar.e tubulaire perméable adhérant concentriquc-inent ?ur le partie inté-25 rieure du support tabulaire: poreux ; et e) à nouveau 1 * envoi -.on,: pression d'eau aysnt Mie naute concentration e„ sel tou- "e "* oaj *i l'intérieur de la structure, afin de recueil" t.-; de -1 ' :--av ayant une faible concentra tien -alee sur la partie extérieure qu rapport tubulaire JC 14°) Procédé r.ui.nnt la revendication 13 caractériré en ce que le liquide fornaut filn ccsnpiend dérivé cellulosique, et une matière- servant de çupporl qui permet la formation d'une membsane jer eo~s: ;i tuée ne l:^it dérivé cellulosique lorsque ladite "laéiùru -pper : i. Itv : ; . 55 ' 5e) r.rocér-5 .* •' nivai .s la revendication caractérisé cr ce que le dérivé cellule;, i^uc ec"pr::d de l'aeét: te ce cellule:-* , et la matière servant de support de l'acétone rl de la formamide. 'ce) le -jroccdc suivant la r?vendicatien ' ~ est oarce-érir*é-Oi. ce :;ee la col-enne le . a" \-eue premier. •• : bu""le s'uûv, et ■\C que Iv. bu?le d'air est poussée axialement tou- Ions- de sap-p.cri BAD ORIGINAL 69 04475 30 2002349 tubulaire par une colonne -sout- px'ossioï: d'eau froide qui extrait -l'acétone du liquide formant film et gélifie l'acétate de cellulose '17°) Procédé1 suivant la revendication 16 caractérisé en ce ore l'opération de traitement comprend l'envoi d'eau chaude 5 axialen«iit tout le long du passage forme à l'intérieur de la membrane tubas3 aire , afin de formel une peau active swr la paroi intérieure de la membrane tubulaire, puis la chasse de l'eau chaude à l'aide d'une colonne d'eau froide. 16°) Appareil pctir osmose inverse caractérisé en ce 10 qu'il comporte : a) an support tubulaire poreux pour supporter une membrane perméable ; c) des moyens pour envoyer de façon intermittente un liquide formant film à l'intérieur du support tubulaire poreux ; 15 c) dos moyens pour envoyer de façon intermittente une colonne de gaa axialement tout le long de l'intérieur du support tubulaire poreux afin de forcer le liquide à circuler axialement tout le long du tube , et pour former -un enduit de liquide sur la paroi intérieure du support tubulaire poreux ; 20 d) des moyens pour envoyer de façon intermittente un fluide de traitement axialement tout le long de la partie intérieure du support tubulaire poreux, afin de traiter 1'enduit liquide de recouvrement pour former une membrane tubulaire ; e) des moyens pour envoyer sous pression une solution 25 aqveuse ayant une haute concentration en sel, sur la partie intérieure de la membrane tubulaire ; f} de-' noyens peur recueillir de l'eau ayant vne faible concentration en sel sur la partie extérieure des moyens de support tubulaire ; et 50 g) des moyens pour dissoudre de façon intermittente la membrane tubulaire •;o°) Appareil suivant la revendication IF caractérisé en ce eue support tubulaire poreux comprend au moins un module cylindrique compact formé d'un certain nombre d'enroulements en 15 ferme d'hélice de tube de support flexible empilés Jointifs. 20°) Appareil suivant lu revendication 19 caractérisé en ce que le tube support flexible a un diamètre intérieur qui n'e-Ht pss supérieur à C,625cm. £'°) Kodule destiné à être utilisé dans un appareil '0 pour osmese inverse caractérisé en ce qu'il comporte : 69 04475 20Ô2349 a.) vn certain nombre d'enroulements- en hélice erapilés de —apport tubulaire poreux, chacun descit:; enroulements ayant une merbrant tubulairs perméable qui adhère eoncentriqueinent cur ta surface n.n3eriï;*ui*e, -■ jierii.brc.ij.o-c. i ' «~wOiiu.an"y .Jj.u.. ^i-3J__._CLÏCI- 5 sur coûte la longueur decàits enroulements ; b) une tubulure d'introduction pour 1'alimentation en liquide ayant une haute concentration en sel en un point situé à l'intérieur de chacune desdi-es membranes tubulaires ; c) une tubulure de .sortie pour recevoir le liquide qui 10 passe tout le long de la partie intérieure de ladite membrane tubulaire, en. un second point distant audit premier point (cf.b) 22°) Appareil suivant la revendication 21, caractcrise en ce que le diamètre intérieur desdits enroulements de support tubulaire n'est pas supérieur à environ 0,625 cm. 15 23°) Appareil suivant la revendication 22 caractérisé en ce que ladite membrane tubulaire est formée d'acétate de cellulose. 24°) Appareil suivant la revendication 21 caractérisé en ce que lesdits enroulements de support tubulaire poreux sont 20 empilés verticalement l'un au dessus de l'autre. 25°) Appareil suivant la revendication 21 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de collecte pour recueillir des liquides qui ont une faible concentration en sel sur la partie extérieure desdits enroulements de support tubulaire. 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