Brevet FR2128535A1 — publié le 19721020

i 2128535 Certaines membranes agissent comme membranes osmotiques dans le sens inverse, et permettent au solvant de passer à traveis pour le séparer de la solution affluente de forte concentration, quand le liquide affluent est soumis à une pression supérieure à 5 sa pression osmotique. Lorsque le liquide affluent est une saumure, le solvant, l'eau, qui passe à travers la membrane osmotique se trouve à une concentration suffisamment faible en sel pour être potable. Les membranes osmotiques sont délicates, et peuvent se rompre quand elles sont soumises à une différence de pression 10 nécessaire pour produire une diffusion osmotique inverse à travers la membrane, si celle-ci n'était pas supportée, d'une façon générale, sur la totalité de sa surface. La matrice de support doit donc supporter la totalité de la superficie de la membrane tout en permettant l'infiltration du solvant à travers celle-ci. 15 Les membranes osmotiques et leurs supports sont fabriqués sous la forme modulaire afin de faciliter l'assemblage de gros appareils au moyen d'un certain nombre de groupes relativement petits de membranes osmotiques, car chaque membrane doit etre soumise à un essai individuel, un unique trou d'épingle pouvant rendre le pro— 20 duit impropre à l'usage. Les modules osmotiques actuellement utilisés sont formés par la coulée d'une matrice de support, en sable, dans une section de tuyau, la matrice étant coulée avec une série de trous longitudinaux qui la traverse. La matrice de sable est agglomérée 25 au moyen d'un liant convenable, selon l'usage fréquent en fonderie pour fabriquer les noyaux et les moules en sable. Un film de matière semi-perméable telle que l'acétate de cellulose est disposé sur les parois des trous afin de former une membrane osmotique après polymérisation. Le liquide affluent sous une pression p 30 de 3,50 à 42 kg/cm , est introduit à l'intérieur de la membrane, soumettant ainsi la matrice à des forces à la fois de traction et de compression. La périphérie de la matrice est normalement encolléé au tuyau. Pour une description plus détaillée du support de sable, on pourra se référer à la demande de brevet américain 55 n° de Série 754 581, déposée le 22 Août "1968, de la Société Demanderesse. Avec cet agencement, on a rencontré des difficultés pour obtenir une solidité correcte de la structure de la matrice 72 07251 2 2128535 de support, de manière qu'elle supporte les forces de tension créées dans les nervures formées entre les trous, et qu'elle ne se crevasse pas en raison d'un remplissage incorrect du tuyau, de la contraction en cours de polymérisation, et d'une porosité ex-5 cessive du sable. Les crevasses dans la matrice de support en sable peuvent permettre là rupture de la membrane osmotique rendant non potable la production du module, en cas du traitement de l'eau salée, car un trou d'épingle dans la membrane suffit à abaisser le taux de rejet de celle-ci au delà des limites acceptables. La 10 présente invention a principalement pour- objet de réaliser un module pour osmose inverse, pourvu d'un noyau poreux de sable capable de supporter la forte pression osmotique. A. cette fin, l'invention réside dans un module pour osmose inverse comprenant une matrice poreuse supportant une membrane 15 osmotique semi-perméable, et disposé dans un récipient, qui applique le liquide sous pression d'un côté de cette membrane osmotique semi-perméable et dans ce récipient, des moyens pour évacuer le liquide qui a passé à travers la membrane osmotique, module caractérisé par le fait que la matrice est entourée d'une enve-20 loppe souple exposée au liquide sous pression de telle sorte que la matrice soit seulement soumise à des forces de compression, lorsque le récipient est rempli de liquide. L'invention ressortira mieux de la description qui va suivre d'une forme préférée de réalisation représentée, à titre d'e-25 xemple seulement, aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une vue partielle en coupe d'un module pour osmose inverse fabriqué selon la présente invention ; la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un joint formé entre deux matrices de sable; et 50 la figure 2 est une vue partielle en coupe d'un autre agen cement des matrices de sable dans un récipient de grand diamètre. La figure 1 représente un module 1 pour osmose inverse, destiné à réduire la concentration de solides dissous dans un liquide sous pression, tel qu'une saumure, par passage du liquide 55 affluent à travers une membrane osmotique semi-perméable 3, en -sens inverse du débit osmotique normal, en assurant à travers la 72 07251 3 2128535 *embrane une différence de pression supérieure à la pression osmotique du liquide affluent. Le module 1, représenté à la figure 1, comprend une "barre poreuse 5, de sable, formant une matrice de support, cette barre ou matrice comportant un certain nombre de 5 trous longitudinaux, un certain nombre de membranes osmotiques semi-perméable 3 supportées par les parois des trous 7» une membrane d'enveloppement 9 entourant la surface périphérique extérieure de la barre, une matière imperméable 10, telle qu'une résine époxy, obturant les extrémités 11 de la barre 5, et un réci-10 pient 13 renfermant cette dernière0 La barre est disposée à l'intérieur du récipient 13 de manière à réserver un espace 14 entre la barre 5 et le récipient 13, et la barre 5 est entourée par le liquide affluent sous pression. La barre 5, formée de sable aggloméré au moyen d'un lian similaire à ceux utilisés pour constituer 15 les noyaux et moules de fonderie, supporte, par inhérence, des forces relativement grandes de compression, mais se rompt ou se crevasse lorsqu'elle est soumise à de grandes forces de traction. Le liant n'est pas soluble dans le liquide affluentLa pression pc■ef de ce liquide est comprise entre 3,50 et 4-2 kg/em , qui pourrait 20 produire de grands efforts de traction dans les barres, si leur surface extérieure n'était pas soumise au même liquide affluent sous pression. La membrane d'enveloppement 9 peut être en un matériau quelconque serrant fortement la surface périphérique extérieure des barres, par exemple, un film se contractant à chaud, 25 en général, un film d'acétate de cellulose non perméable, ou semi-perméable similaire à celui utilisé pour les membranes tubulaires 3 disposées à l'intérieur des barres. La membrane tubulaire semi-perméable 3» la membrane 9 et la matière imperméable 10 obturant de manière étanche les extré-30 mités 11 de la barre 5 s'associent pour former une barrière entre la barre et le récipient 13. Le liquide affluent nonde le côté récipient de la barrière en soumettant la barre 5 aux forces de compression du liquide sous pression, lequel exerce des forces dirigées vers l'extérieur sur les membranes osmotiques tubulaires 35 3 disposées dans les trous 7, et des forces dirigées intérieurement sur la membrane 9 et les extrémités étanches 11 de façon à appliquer à la barre 5 de sable des forces de compression seulement. 72 07251 4 2128535 Ainsi que le montcent les figures 1 et 2, 1* époxy formant le joint 10 sur une extrémité de la "barre 5, est coulé sous la forme d'un rebord 15 dépassant radialement extérieurement une extrémité de la barre. Le rebord 15 est pourvu d'un conduit 17 qui fath 5 communiquer la barre poreuse avec un conduit 19 de l'effluent d'évacuation du liquide épuré ou traité, ayant circulé depuis la barre poreuse 5 à travers la membrane osmotique. Ainsi que le montre la figure 1, le rebord 15 est fixé entre une paire de rebords 21 du tuyau, soudés électriquement aux 10 récipients 13. Dans l'agencement représenté à la figure 1, les récipients 13 sont des tambours d'un diamètre seulement légèrement supérieur à celui des barres 5. Ces tambours sont axialement alignés pour permettre l'écoulement en série du liquide affluent, dans un certain nombre de barres. Celles-ci peuvent-tas assemblées 15 ainsi que le montre la figure 2, par la réunion de leurs extrémités 11 adjacentes au moyen d'un agent de scellement 10, tel qu' une résine époxy, et d'un film tubulaire continu 9 s'étendant sur la totalité de la longueur des barres 5 ainsi réunies. Un film tubulaire se contractant à chaud peut être utilisé comme membrane 20 extérieure 9j ou des films extérieurs individuels de membrane osmotique semi-perméable peuvent être appliqués sur la périphérie extérieure des barres 5 et les barres peuvent être réunies au moyen de l'agent de scellement 10 utilisé pour en sceller les extrémités 11. Un tel agencement permettrait d'obtenir des barres plus 25 longues et de réduire le nombre de rebords 21 requis pour assembler le bloc formé avec les modules. En référence à la figure 3» un certain nombre de barres enveloppées peuvent être disposées dans un grand récipient 23 de manière à être immergées dans le liquide affluent. Les rebords 30 15 des barres sont fixés à une plaque de support ou plaque tubulaire 25 dans le récipient 23 de diamètre relativement grand. Le liquide affluent : inonde le récipient 23, soumettant ainsi les membranes osmotiques 3 et les membranes d'enveloppe 9 à la pression de celui-ci, en appliquant des forces dirigées extérieure-35 ment sur les membranes osmotiques tubulaires 3 disposées dans les trous 7 d-es barres 5, et des forces dirigées intérieurement sur les membranes périphériques 9» de telle sorte que les barres 5 72 07251 5 2128535 sont soumises seulement à des forces de compression, les conduits d'évacuation 19 communiquent avec la barre poreuse, sont raccordés à une tuyauterie (non représentée) et amenés à l'extérieur du récipient pour l'évacuation de l'effluent pur, ayant passé à travers les membranes osmotiques et dans la barre poreuse 5, en assurant ainsi à travers ces membranes 3 la différence de pression qui fournit la force d'entraînement du processus d'osmose inverse. 72 07251 6 2128535 REVENDICATIONS 1. Module pour osmose inverse comprenant une matrice poreuse supportant tme membrane osmotique semi-perméable disposé dans un récipient permettant d'envoyer un liquide sous pression d'un 5 côté de la meBbrane osmotique semi-perméable, et dans ce récipient ainsi que des moyens pour l'évacuation du liquide qui a passé à travers ces membranes, module caractérisé par le fait que la matrice est entourée d'une enveloppe souple exposée au liquide sous pression de telle sorte que la matrice soit soumise seule-10 ment à desibrces de compression, lorsque le récipient est rempli de liquide sous pression» 2. Module pour osmose inverse selon la revendication 1, caractérisé par le fait que cette enveloppe souple est une membrane osmotique semi-perméable,, 15 3. Module pour osmose inverse selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la matrice prend la forme d'une barre poreuse pourvue d'un certain nombre de trous longitudinaux dont les parois assurent le support des diverses membranes osmotiques tubulaires, une membrane d'enveloppe entourant la surface périphé-20 riaue extérieure de la barre, dont les extrémités sont obturées de manière étanche au moyen d'une matière imperméable s'associant aux membranes potu? former une barrière entre la matrice et le récipient o