Brevet FR2463636A1 — publié le 19810227

La présente invention due à la collaboration de Messieurs Alain AURIOL et Paul TRITTEN de CERAVER se rapporte à un procédé de fabrication de supports de filtres microporeux à perméabilité éle- vée et, en particulier, aux supports de filtres de forme tubulaire dont on se sert pour fabriquer des filtres ou barrières poreuses utilisés dans la séparation de certains isotopes, elle se rapporte également aux supportsde filtres ainsi obtenus. Les filtres sont constitués chacun par une couche micro- poreuse ayant des pores d'un diamètre de l'ordre de 0,01 micron et un support macroporeux ayant un diamètre de pores de l'ordre de quelques microns, ces deux constituants étant liés fortement l'un à l'autre Si l'on veut-améliorer la qualité des supports c'est-à- dire augmenter leur perméabilité sans accroître le diamètre des pores de la couche microporeuse et sans diminuer l'épaisseur des supports macroporeux, ce qui se traduirait par une perte de rigi- dité préjudiciable à la qualité des filtres, il est clair qu'il faut chercher à augmenter le diamètre des pores des supports, ceci constitue précisément le but principal de la présente inven- tion. L'invention a pour objet un procédé de fabrication de supports de filtres essentiellement caractérisé par le fait que l'on place un support rigide macroporeux ayant des diamètres de pores d'environ 15 à 20 microns en contact d'un liquide de premier engobage contenant en suspension une poudre minérale constituée d'agglomérats de diamètre compris entre 10 et 30 microns, on sèche la couche ainsi déposée en la chauffant à environ 1000C, on la brosse de façon à éliminer 'es grains de poudre n'ayant pas péné- tré à 1 intérieur des pores, on place les supports ainsi traités au contact d'un liquide de second engobage contenant en suspension une poudre minérale ayant un diamètre de grains compris entre 1 et 8 microns, et l'on soumet le produit obtenu à une cuisson à environ 1500-C. Grâce à ce procédé, on obtient des supports dont la perméabilité est de beaucoup plus grande que celle obtenue au moyen d'un engobage simple pour un même rayon de pores du support macroporeux. L alumine ccnstituant ia première engobe pénètre peu dans les pores du support macroporeux en raison de la dimension relativement grande des agglomérats qui la constituent- La première engobe empêche la pénétration de la deu- xième engobe, il est donc possible d'utiliser des supports macro- poreux de rayon de pores pous élevé que ceux que l'on utilise dans les procédes connus, Même si une partie de la première engobe pénètre à l'intérieur des pores des supports macroporeux, elle n'entraîne qu'une faible réduction de la permeabilité des ultrafiltres car les agglomérats d alumine sont de faible densité et n'occupent qu'un faible volume après frittage. L'invention est illustrée par les exemples de réalisa- tion non limitatifs suivants qui comprennent essentiellement trois opérations.- Exemple I: I. - Réalisation d un tube poreux On prépare une pâte constituée d'un mélange de 75 % d'alumine électrofondue ayant une dimension moyenne de grains de 35 microns et de 25 % d'alumine Alcoa de surface spécifique d'en- viron 1m2/g que l'on ajoute à un mélange de 10 à 15 % de pétrola- tum et de 10 à 15 % d'un gel de Modocol à 10 %, Ces quantités sont exprimées en pourcentage pondéral par rapport à J'alumine sèche- La pâte ainsi préparée est extrudée sous une pression de 100 bars sous forme de tubes d'une longueur de 1 mètre, d'un diamètre de 1 à 2 cm et d'une épaisseur de 1 à 2 mm. On sèche ensuite les tubes de façon à en éliminer les liants organiques et on les cuit en atmosphère réductrice à 1750cC; la perméabilité obtenue est de 180.000.10 7 M/cm2/mn/cm de Hg. II. - Premier engobage On effectue le premier engobage en utilisant une sus- pension aqueuse contenant 9,5 % en poids d'alumine Baikowski 5 AO du commerce. On obtient une bonne dispersion en soumettant 800 g de cette suspension à un brassage à raison de 60 t/mn pendant heures dans une boutelle en polyéthylene de 200 mm de diamètre et de 400 mm de longueur avec une charge de 4 kg de billes en céra- mique de 20 mm de diamètre L'opération d engobage consiste à faire monter sous pression et descendre Ta suspension dans le tube posé en posi- tion verticale sue un ajutage étanche relié à la cuve contenant la suspension. Cette opération dure 4 à 5 secondes. Après séchage, l'Intérieur du tube est brossé, le tube étant en rotation, pour éliminer toute l'alumine en surépaisseur. III - Deuxième engobage Le deuxième engobage est effectué-au moyen d'une sus- pension préparée par mélange de 100 ml d'une barbotine A définie ci-dessous, de 130 g de pétrolatum et de 400 g d'essence de téré- benthi ne. La barbotIne A est constituée: d'une alumine Balkowski 5 A0 du commerce, calcinée à 1450C présentant une surface spécifique de lordre de 1m2/g et une granulométrie répartie entre 1 et 5 microns. - de 7,5 % du poids d-alumine sèche de sucre; de 0,83 % " " " d'alcool benzylique; de 0,26 % " " " de sulforicinate d'ammonium; de 41 % " " " de colophane blonde; de 37,5 % " " " d'huile de lin; de 112 % " " " d'essence de térébenthine. On obtient une bonne dispersion de l'alumine en soumet- tant une quantité de barbotine A correspondant à 800 g d'alumine à un brassage à raison de 60 t/mn pendant 60 heures dans une bouteille en polyéthylène de 200 mm de diamètre et 400mm de lon- en gueur, avec une charge de 4 kg de billes/céramique de 20 mm de diamètre. L'opération d'engobage est effectuée comme indiqué ci- dessus. On sèche le tube et on lui fait subir une cuisson en at- mosphère oxydante à 1500 C Sa perméabilité est de l'ordre de 000 à 80 000 unités de perméabilité. On précise que une unité de perméabilité équivaut à 10 7 M/cm2/mn/cm de Hg, M étant une moléculegramme de gaz diffusant Le diamètre des pores de la couche interne est de 1 ordre de 1 micron Son épaisseur est de 20 à 30 microns Exemple II: I - Réalisation d'un tube poreux inchangé par rapport à l' exemple I- I- Premier engob _ge inchangé par rapport à l exemple I. 1Ii - Deuxième engobage II est effectué au moyen d une suspension préparée par mélange de 100 mi! d une baybotine B définie ci-dessous, de 120 g de pétroatum, de 10 g de -écith'ne de soja et de 407,3 g d'essence de térébenthine La barbetine B est constituée dune aium-ne é'ectrofondue de la Société française d'Electro- MétaI!urg-e SR 900 du commerce, dont la dimension moyenne de grains est de 6 à 7 microns, de 20 % au poid: de SR 900, d'alumine Baikowski 5 AO calcinée à 1450 C, de 0,85 % du poids de SR 900 de lécithine de soja, de 56,3 % " " d'essence de térébenthine de 45 % " " de colophane blonde de 37,2 % " " d'huile de lin. Pour obtenIr une bonne dispersion de l'alumine, on soumet d'abord le mélange constitué par 600 g de SR 900 et par les quan- tités correspondant aux proportions données ci-dessus d'alumine calcinée, de lécithine de soja et d'essence de térébenthine à un brassage de 30 h à raison de 30 t/mn dans une bouteille en po7y- éthylène de 200 mm de diamètre et 400 mm de longueur avec une en charge de 4 kg de bilesicéramique de 20 mm de diamètre; on soumet ensuite la barbotUne B complète, après ajout-des quantités correspondantes de colophane blonde et d'huile de lin, à un nouveau brassage de 30 h dans le même récipient et dans les mêmes condi- tions- L opération d'engobage est effectuée comme indiqué dans 'exemple 1. On sèche le tube et on lui fait subir une cuisson en atmosphère oxydante à 1600-C. Sa perméabilité est de l'ordre de 60 000 à 80 000 unités de perméabilité, Le diamètre des pores de la couche interne est de 1 ordre de 1,6 à 2,, Son épaisseur est de 30 à 40 microns. 24 R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de fabrication de supports de filtres,essen- t!ellement caractérisé par le fait que l'on place des supports rigides macroporeux ayant des diamètres de pores d'environ 15 à microns en contact d'un liquide de premier engobage contenant en suspension une poudre minérale constituée d'agglomérats de dia- mètre compris entre 10 et 30 microns, on sèche la couche ainsi déposée en la chauffant à environ 100'C, on la brosse de façon à éliminer les grains de poudre n'ayant pas pénétré à l intérieur des pores, on place les supports ainsi traités au contact d'un iquide de second engobage contenant en suspension une poudre minérale ayant un diamètre de grains compris entre i et 8 microns, et 1 on soumet les produ-ts obtenus à une cuisson à environ 1500 C. 2. Procédé de fabrication de supports de filtres selon la revendication 1 caractérisé par le fait que lion effectue le premier engobage avec une suspension aqueuse contenant 9,5 % d'a- !umine, 3- Procédé de fabrication de supports de filtres selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lVon effectue le deuxième engobage avec une barbotine à base d'alumine et d'un liant organique- 4 Les supports de filtres obtenus par un procédé ana- logue au procédé selon les revendications précédentes.