Brevet FR3060410A1 — publié le 20180622

La présente invention concerne le domaine technique des éléments de séparation par flux tangentiel d'un milieu fluide à traiter en un filtrat et un rétentat, communément appelés membranes de filtration. Plus précisément, l'invention concerne de nouvelles géométries de 5 canaux de ces éléments de séparation permettant d'augmenter le flux du filtrat et/ou de réduire la consommation d'énergie des installations mettant en oeuvre ces éléments de séparation. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication par méthode additive de tels éléments de séparation par flux tangentiel. 10 Les procédés de séparation utilisant des membranes sont utilisés dans de nombreux secteurs, notamment dans l'environnement pour la production d'eau potable et le traitement des effluents industriels, dans l'industrie chimique, pétrochimique, pharmaceutique, agro-alimentaire et dans le domaine de la biotechnologie. 15 Une membrane constitue une barrière sélective qui permet, sous l'action d'une force de transfert, le passage ou l'arrêt de certains composants du milieu fluide à traiter. Le passage ou l'arrêt des composants résulte de leur taille par rapport à la taille des pores de la membrane qui se comporte alors comme un filtre. En fonction de la taille des pores, ces techniques sont 20 nommées microfiltration, ultrafiltration ou nanofiltration. Il existe des membranes de structures et textures différentes. Les membranes sont, en général, constituées d'un support poreux qui assure la résistance mécanique de la membrane et qui, définissant le nombre et la morphologie des canaux, détermine la surface filtrante totale de la 25 membrane. C'est en effet sur les parois intérieures de ces canaux qu'une couche dite couche séparatrice, couche de filtration, couche de séparation, couche active ou peau assure la séparation. Durant la séparation, le transfert du fluide filtré s'effectue à travers la couche séparatrice, puis ce fluide se répand dans la texture poreuse du support pour se diriger vers la surface 30 périmétrique extérieure du support poreux. Cette partie du fluide à traiter ayant traversé la couche de séparation et le support poreux est appelée perméat ou filtrat et se trouve récupérée par une chambre de collecte 3060410 2 entourant la membrane. L'autre partie est appelée rétentat et est, le plus souvent, réinjectée dans le fluide à traiter en amont de la membrane, grâce à une boucle de circulation. De manière classique, quand le support est en matériau céramique, le support est d'abord fabriqué selon la forme souhaitée par extrusion, puis fritté à une température et pendant un temps suffisant pour assurer la solidité requise, tout en conservant dans la céramique obtenue la texture poreuse ouverte et interconnectée voulue. Ce procédé contraint à l'obtention d'un ou plusieurs canaux rectilignes à l'intérieur desquels sont ensuite déposées et frittées la ou les couches séparatrices. Les supports sont traditionnellement de forme tubulaire et comportent un ou plusieurs canaux rectilignes aménagés parallèlement à l'axe central du support. En général, la surface interne des canaux est lisse et ne présente aucune irrégularité. Or, il a été constaté que les membranes de filtration fabriquées à partir de supports ayant de telles géométries se heurtent à des problèmes de colmatage et présentent, de ce fait, des performances limitées en termes de débit. En effet, les petites particules et les macromolécules peuvent être adsorbées sur la surface de la couche séparatrice ou s'y déposer en formant un gel ou un dépôt, elles peuvent même pénétrer dans la porosité et bloquer certains pores. Le principe de toute séparation membranaire, et notamment tangentielle, mettant en oeuvre des éléments de filtration, réside dans un transfert sélectif dont l'efficacité est dépendante de la sélectivité de la membrane (la couche active) et de la perméabilité (flux) de l'élément de filtration considéré dans son entier (support + couche active). La sélectivité et la perméabilité ne sont pas seulement déterminées par les caractéristiques de la couche active et de son support car elles peuvent être réduites ou limitées par l'apparition d'un colmatage résultant d'une polarisation de concentration, d'un dépôt ou d'un blocage des pores. Le phénomène de polarisation de concentration opère lors d'une opération de filtration lorsque les macromolécules présentes dans le liquide à traiter se concentrent à l'interface membrane/solution où elles exercent une 3060410 3 contre-pression osmotique opposée à la force de séparation ou rétrodiffusent dans le coeur du liquide à traiter selon la loi de Fick. Le phénomène de polarisation de concentration résulte de l'accumulation des composés retenus au voisinage de la membrane du fait de la perméation du solvant. 5 C'est lorsque la concentration en particules à la surface de la membrane augmente jusqu'à provoquer l'apparition d'une phase condensée sous forme d'un gel ou d'un dépôt cohésif qu'il apparait une résistance hydraulique additionnelle à celle de la membrane. Le blocage des pores opère lorsqu'il y a intrusion de particules de tailles 10 inférieures ou égales à celles des pores, ce qui entraîne une réduction de la surface filtrante. Le colmatage, sa réversibilité ou son irréversibilité, sont des phénomènes complexes qui dépendent de l'élément de filtration et en particulier des couches séparatrices, du liquide à traiter et des paramètres 15 opératoires. Le colmatage est un frein important à l'attractivité économique de la filtration car il conduit, [ors du dimensionnement des installations de filtration, à accroître les surfaces installées afin de satisfaire les besoins en volumes à traiter d'une part et il rend nécessaire la mise en oeuvre de 20 moyens techniques spécifiques pour y remédier a postériori, tels des cycles de nettoyage utilisant des détergents ou des rétro-filtrations périodiques d'autre part. Dans l'art antérieur, il a déjà été proposé de nombreuses solutions techniques afin d'augmenter le flux de filtrat visant à réduire le phénomène 25 de colmatage par la création d'un régime d'écoulement turbulent à l'intérieur du canal d'un élément filtrant. Selon un premier type de solution, il a été proposé d'introduire dans les canaux des éléments tubulaires de filtration, des hélices ou des vis destinés à créer des turbulences ou vortex, comme cela est enseigné par le brevet US 30 3 648 754 ou dans la publication "Reduction of membrane fouling using a helical baffle for cross flow microfiltration" Scholl of chemical engineering, University Sains Malaysia - 2003, A.L. Ahmad, A.Mariadas, M.M.D. Zulkali. 3060410 4 L'hélice introduite dans le canal est un objet rapporté qui nécessite d'être fixé (le plus souvent à l'entrée du canal). L'introduction dans chaque canal de cette hélice et sa fixation à Ventrée de chaque canal s'avère difficile à réaliser. Par ailleurs, le diamètre de l'hélice est inférieur à celui du canal 5 proprement dit pour permettre son introduction et si besoin aussi son extraction. Il s'ensuit l'existence d'un jeu qui fait que l'hélice flotte et peut vibrer librement dans le canal entrainant un frottement contre la couche active qu'elle endommage irréversiblement. De plus, l'existence d'un jeu génère une fuite latérale qui court-circuite la circulation du fluide selon 10 l'hélice, ce qui réduit l'efficacité de l'hélice. Un autre type de solution vise la réalisation d'empreintes ou de reliefs sur la paroi interne des canaux pour créer à proximité de la surface filtrante, une perturbation pour le milieu fluide, limitant ainsi l'accumulation de matière et le colmatage. Le brevet EP 0 813 445 propose que chaque canal comporte 15 dans sa paroi, une rainure hélicoïdale à pas simple, double ou triple, avec une section transversale de l'ordre de 25% de la section totale du canal. La demande FR 2 736 843 enseigne de réaliser des tubes poreux comportant un unique canal dont les parois comportent des empreintes, alors que la paroi périphérique du support est lisse. Pour cela, le tube poreux est mis en forme, 20 au moyen d'une filière d'extrusion qui comporte une broche cylindrique disposée suivant son axe, la broche ou la matrice de sortie de la filière étant montée rotative et de section non circulaire. La réalisation de rainures ou d'empreintes sur la surface interne des canaux n'impose pas une trajectoire hélicoïdale à la totalité du milieu fluide, 25 limitant l'intérêt de telles solutions. Par ailleurs, la technique de fabrication de ces éléments de séparation est limitée à certains types d'empreintes, à savoir des empreintes qui sont continues d'une extrémité à l'autre de l'élément de séparation et qui ne peuvent engendrer aucune variation de la section de passage du canal. De plus, elle ne peut être transposée à la 30 fabrication d'éléments de séparation comportant plusieurs canaux internes. Or, les éléments de séparation multicanaux sont de plus en plus recherchés 3060410 5 car ils permettent d'augmenter la surface filtrante et d'ainsi améliorer les performances. Dans le même but, la demande de brevet FR 3 024 665 propose de réaliser à partir de la paroi interne des canaux, des obstacles à la circulation 5 du fluide à filtrer ayant une continuité de matériau et de texture poreuse avec le support. De tels obstacles gênent ou perturbent le passage du fluide en obligeant leur contournement, d'où la création de turbulences propices à une réduction du colmatage ; avec cependant comme inconvénient majeur la création simultanée, immédiatement en aval de chaque obstacle, d'une zone 10 inopérante où la vitesse du fluide est quasi nulle. Un autre type de solution concerne la création de vortex de Dean pour réduire le colmatage et augmenter le flux de perméat dans des membranes organiques d'ultrafiltration. Ainsi, la publication « Developing lengths in woven and helical tubes with Dean vortices flows » Engineering Applications 15 of Computational Fluid Mechanics Vol. 3, No. 1, pp. 123-134 (2009) F. Springer, E. Carretier, D. Veyret, P. Moulin, traite de manière théorique et par simulation numérique de l'apparition de vortex de Dean et des augmentations de vitesse qu'ils induisent localement dans des fibres creuses organiques de section circulaire courbées de manière hélicoïdale, avec 20 cependant comme inconvénients majeurs une limitation du diamètre de ladite section circulaire à un maximum de 2 mm. De plus, les modalités de courbure de la fibre organique telle que décrites dans cette publication induisent une dépendance entre le pas et le diamètre des spires. Dans ce contexte, la présente invention se propose de fournir de 25 nouveaux éléments de filtration rigides qui présentent une structure monocanale ou multicanale avec une géométrie adaptée pour augmenter le flux du filtrat et réduire la consommation d'énergie des installations mettant en oeuvre ces éléments de séparation. Pour atteindre cet objectif, l'objet de l'invention concerne un élément 30 de séparation par flux tangentiel d'un milieu fluide à traiter en un filtrat et un rétentat, ledit élément de séparation comportant un support poreux rigide monobloc à l'intérieur du volume duquel au moins un canal pour la 3060410 6 circulation du milieu fluide à traiter est aménagé entre une entrée pour le milieu fluide à traiter et une sortie pour le rétentat, ce support poreux rigide monobloc comportant une surface extérieure de récupération du filtrat ayant traversé ledit support. Selon l'invention, au moins un canal présente entre 5 l'entrée et la sortie, un volume flexueux de circulation défini par le déplacement autour d'un axe de référence selon une trajectoire curviligne, d'une section plane génératrice et cet axe de référence ne traverse pas ladite section génératrice et se trouve contenu dans le volume du support poreux. L'élément de séparation comporte également en combinaison l'une 10 et/ou l'autre des caractéristiques additionnelles suivantes : - le volume flexueux de circulation d'au moins un canal est défini sur une partie seulement de sa longueur prise entre l'entrée et la sortie ou sur toute sa longueur de son entrée à sa sortie ; - le support poreux rigide monobloc comporte plusieurs canaux de 15 circulation pour le milieu fluide aménagés à l'intérieur dudit support ; - au moins un canal présente une section génératrice avec une aire constante ou variable ; - au moins un canal présente une section génératrice avec une forme constante ou variable ; 20 - la section génératrice d'au moins un canal est écartée de l'axe de référence d'une distance constante ; - au moins un canal est écarté de l'axe de référence d'une distance variable ; - l'axe de référence est tangent à la section génératrice d'au moins un 25 canal ; - une série de plusieurs canaux présentant des sections génératrices écartées de l'axe de référence d'une distance R adaptée pour être séparés entre eux par des cloisons de séparation ; - la section génératrice d'au moins un canal évolue selon une 30 trajectoire résultant d'un mouvement de translation de direction constante ou variable combiné sur au moins une portion prise entre l'entrée et la sortie, à 3060410 7 un mouvement de rotation autour de l'axe de référence selon un pas constant ou variable et selon un sens lévogyre ou dextrogyre ; - la trajectoire présente un pas p compris entre 0.1 mm et 250 mm et la distance entre la trajectoire curviligne et l'axe de référence est compris 5 entre 0.1 mm et 100 mm ; - la section génératrice d'au moins un canal prise sur au moins une portion entre l'entrée et la sortie, évolue selon une trajectoire hélicoïdale ; - la section génératrice d'au moins un canal, prise sur une portion limitée à partir de l'entrée et de la sortie, évolue selon une trajectoire 10 résultant d'un mouvement de translation parallèle à l'axe de référence ; - au moins un canal présente une section génératrice, s'étendant perpendiculairement ou parallèlement à l'axe de référence ; - le support poreux est réalisé en un matériau choisi parmi les matériaux organiques tels que Polyamide, polyéthercétonecétone, 15 polystyrène, Alumide, polyphénylsulfone, Elastomères fluorés thermoplastiques, Polypropylène, Polyéthylène, Epoxy, Acrylate, Acrylonitrile butadiène styrène, Polyméthacrylate de méthyle, Polycarbonate, Nylon, polyétherimide, Acrylonitrile styrène acrylate, acide polylactique, Polychlorure de vinyle et leurs mélanges, choisi parmi les matériaux inorganiques suivants 20 tels que Oxyde d'aluminium, Oxyde de titane, Oxyde de zirconium, Titanate d'aluminium, Nitrure d'aluminium, Nitrure de titane, Nitrure de bore, Nitrure de silicium, Sialon, Carbone graphite, Carbure de silicium, Carbure de tungstène et leurs mélanges, choisi parmi les matériaux métalliques suivants tels que Aluminium, Alliages d'aluminium, Alliages de cobalt et de chrome, 25 Alliages de nickel, Alliages de nickel et de chrome, Aciers et aciers inoxydables, Titane, Alliages de titane, Alliages de cuivre et d'étain, Alliages de cuivre, d'étain et d'aluminium, Alliages de cuivre et de zinc et leurs mélanges ; - un support poreux et au moins une couche séparatrice continûment 30 déposée sur la paroi interne de chaque canal chacune constituées d'une céramique, choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, 3060410 8 d'alumine, de zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de nitrure d'aluminium, de nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un autre matériau céramique ; - les canaux présentent des diamètres hydrauliques appartenant à la 5 gamme allant de 0,5 mm à 20 mm ; - chaque canal présente un diamètre hydraulique constant ou variable ; - le support présente un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme allant de 4 pm à 100 pm ; 10 - le diamètre moyen de pores correspond à la valeur d50 de la distribution volumique, pour laquelle 50% du volume total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce d50 ; la distribution volumique étant obtenue par pénétration de mercure, par exemple selon la technique décrite dans la norme 150 15901-1 :2005. 15 Un autre objet de l'invention est de proposer un nouveau procédé de fabrication d'un élément de séparation par flux tangentiel dans lequel le support est réalisé par formation de strates élémentaires superposées et liées successivement entre elles, de manière à faire croître progressivement la forme tridimensionnelle du support dans lequel est aménagé au moins un 20 canal flexueux conforme à l'invention. Par ailleurs, le procédé selon l'invention consiste à réaliser le support par technique additive pour laquelle grâce à un logiciel de conception par ordinateur, la forme du support est découpée en tranches, ces tranches étant réalisées une à une, sous la forme de strates élémentaires superposées 25 et liées successivement entre elles, par la répétition des deux étapes suivantes : dépôt d'un lit continu, homogène et d'épaisseur constante d'une matière en poudre destinée à former le support, le lit couvrant une surface supérieure à la section dudit corps poreux à former, prise au niveau de la strate, consolidation localisée selon un motif déterminé pour chaque strate, 30 d'une partie de la matière déposée pour créer la strate élémentaire, ces deux étapes étant répétées de manière à permettre à chaque répétition, la liaison 3060410 9 simultanée de la strate élémentaire ainsi formée à la strate précédemment formée, de manière à faire croître progressivement la forme du support. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre 5 d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La Figure lA est une vue de face illustrant un premier exemple de réalisation d'un élément de séparation conforme à l'invention. La Figure 1B est une vue en perspective de l'élément de séparation illustré à la Fig. 1A. 10 La Figure 1C est une coupe longitudinale de l'élément de séparation prise selon les lignes C-C de la Fig. 1A. La Figure 1D est une vue montrant en perspective la trajectoire servant à la construction d'un canal flexueux aménagé dans l'élément de séparation illustré à la Fig. 1B. 15 La Figure 2A illustre le mode de construction d'un volume flexueux de circulation pour un canal d'un élément de séparation conforme à l'invention. La Figure 2B est une vue en perspective d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention montrant différentes formes possibles de réalisation référencées Fi à F5 et décrites par ailleurs. 20 La Figure 3A illustre un exemple de construction d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention pour lequel le plan contenant la section plane génératrice du volume est incliné de 90° par rapport à un axe de référence. La Figure 3B illustre le volume flexueux de circulation conforme à 25 l'invention obtenu selon le mode de construction illustré à la Fig. 3A. La Figure 4A illustre un exemple de construction d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention pour lequel le plan contenant la section génératrice du volume contient également l'axe de référence. La Figure 4B illustre le volume flexueux de circulation conforme à 30 l'invention obtenu selon le mode de construction illustré à la Fig. 4A. La Figure 5A illustre un exemple plus général de construction d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention pour lequel le plan 3060410 10 contenant la section plane génératrice présente une inclinaison par rapport à l'axe de référence comprise entre 00 et 90°, les bornes étant exclues. La Figure 5B illustre le volume flexueux de circulation conforme à l'invention obtenu selon le mode de construction illustré à la Fig. 5A. 5 La Figure 6 est une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour lequel la distance entre la section plane génératrice et un axe de référence est tel que l'axe de référence est tangent à cette section génératrice. La Figure 7 est une vue en perspective illustrant un exemple de 10 réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour lequel la distance entre la section plane génératrice et un axe de référence varie. La Figure 8 est une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour 15 lequel la distance entre la section plane génératrice et un axe de référence est constante tandis que le pas est également constant et l'axe de référence curviligne. La Figure 9A est une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour 20 lequel la trajectoire de sens lévogyre est reliée à une trajectoire de sens dextrogyre par une trajectoire rectiligne parallèle à l'axe de référence. La Figure 9B est une vue en coupe transversale illustrant l'exemple de réalisation du volume flexueux de circulation conforme à la Fig. 9A. La Figure 10A est une vue en perspective illustrant un exemple de 25 réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour lequel la forme de la section génératrice varie. La Figure 10B est une vue suivant un plan de coupe longitudinale passant par l'axe de référence illustrant l'exemple de réalisation du volume flexueux de circulation conforme à la Fig. 10A. 30 La Figure 11A est une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d'un volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour lequel l'aire de la section génératrice varie. 3060410 11 La Figure 11B est une vue suivant un plan de coupe longitudinale passant par l'axe de référence illustrant l'exemple de réalisation du volume flexueux de circulation conforme à la Fig. 11A. La Figure 12A est une vue en perspective illustrant la portion d'un 5 volume flexueux de circulation conforme à l'invention, pour laquelle des tronçons à trajectoire de sens lévogyre alternent directement avec des tronçons à trajectoire de sens dextrogyre. La Figure 1.2B est une vue en perspective illustrant l'exemple de réalisation du volume flexueux de circulation conforme à la Fig. 12A. 10 La Figure 13A est une vue en élévation d'un support pourvu d'une paire de canaux conformes à l'invention. La Figure 13B est vue en perspective illustrant le support pourvu d'une paire de canaux conformes à l'invention et à la Fig. 13A. La Figure 13C est une vue en coupe longitudinale du support prise 15 selon les lignes C-C de la Fig. 13A. La Figure 13D est une vue en perspective montrant, pris séparément, les volumes flexueux de circulation V1 et V2 conformes à l'invention pour chacun des deux canaux illustrés aux Fig. 13A à 13C. La Figure 13E est une vue en perspective montrant, prises 20 séparément, les trajectoires H1 et H2 des volumes flexueux V1 et V2 de circulation conformes à l'invention de chacun des deux canaux, illustrés aux Fig. 13A à 13D. La Figure 14A est une vue en élévation d'un support pourvu de la duplication de sept paires de canaux conformes chacune aux Fig. 13A 25 à 13E. La Figure 14B est une vue en perspective montrant les volumes flexueux de circulation conformes à l'invention tels qu'illustrés aux Fig. 13A à 13E, dupliqué sept fois au sein d'un même support. La Figure 15A est une vue en élévation d'un support pourvu de 30 vingt-trois canaux comportant trois catégories de canaux. La Figure 15B est une vue en coupe longitudinale du support prise selon les lignes B-B de la Fig. 15A. 3060410 12 La Figure 15C est une vue en perspective montrant le volume de circulation du canal central illustré à la Fig. 15A. La Figure 15D est une vue en perspective montrant le volume flexueux de circulation conforme à l'invention d'un des six canaux 5 appartenant à la catégorie intermédiaire. La Figure 15E est une vue en perspective montrant les volumes flexueux de circulation conformes à l'invention des six canaux appartenant à la catégorie intermédiaire et entourant le canal central. La Figure 15F est une vue en perspective montrant le volume flexueux 10 de circulation conforme à l'invention d'un des seize canaux appartenant à la catégorie périphérique. La Figure 15G est une vue en perspective montrant les volumes flexueux de circulation conformes à l'invention d'un des seize canaux périphériques entourant les canaux de la catégorie intermédiaire. 15 La Figure 15H est une vue en perspective montrant au sein d'un même support, les volumes flexueux de circulation conformes à l'invention de vingt-deux canaux entourant un canal central tels qu'illustrés aux Fig. 15D à 15G. En préliminaire, quelques définitions des termes utilisés dans le cadre 20 de l'invention vont être données. Par taille moyenne des grains, on entend la valeur d50 d'une distribution volumique pour laquelle 50% du volume total des grains correspondent au volume des grains de diamètre inférieur à ce d50. La distribution volumique est la courbe (fonction analytique) représentant les 25 fréquences des volumes des grains en fonction de leur diamètre. Le d50 correspond à la médiane séparant en deux parties égales, l'aire située sous la courbe des fréquences obtenue par granulométrie, par diffraction laser qui est la technique de référence retenue dans le cadre de l'invention pour la mesure du diamètre moyen des grains. On se réfèrera, en particulier, pour la 30 technique de mesure du d50 : - à la norme 1SO 13320:2009, pour ce qui concerne la technique de mesure par granulométrie laser ; 3060410 13 - à la norme ISO 14488:2007, pour ce qui concerne les techniques d'échantillonnage de la poudre analysée ; - à la norme ISO 14887:2000, pour ce qui concerne une mise en dispersion reproductible de l'échantillon de poudre dans le liquide avant la 5 mesure par granulométrie laser. Par diamètre moyen de pores, on entend la valeur d50 d'une distribution volumique pour laquelle 50% du volume total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce d50. La distribution volumique est la courbe (fonction analytique) représentant les 10 fréquences des volumes des pores en fonction de leur diamètre. Le d50 correspond à la médiane séparant en deux parties égales, l'aire située sous la courbe des fréquences obtenue par pénétration de mercure, pour des diamètres moyens de l'ordre de quelques nm ou, dans le cas de diamètre de pores plus faibles, par adsorption de gaz, et notamment de N2, ces deux 15 techniques étant retenues comme références dans le cadre de l'invention pour la mesure du diamètre moyen des pores. En particulier, on pourra utiliser les techniques décrites dans : - la norme ISO 15901-1 :2005, pour ce qui concerne la technique de mesure par pénétration de mercure ; 20 - les normes ISO 15901-2 :2006 et ISO 15901-3 :2007, pour ce qui concerne la technique de mesure par adsorption de gaz. L'invention propose des éléments de séparation par flux tangentiel d'un milieu fluide à traiter en un filtrat et un rétentat, qui comporte un support poreux monolithique pourvu d'un ou de plusieurs canaux dont la géométrie 25 est sélectionnée pour assurer une circulation selon une trajectoire flexueuse, sinueuse et avantageusement hélicoïdale à la majeure partie ou à la totalité du fluide à filtrer, l'autre partie du fluide pouvant circuler dans un ou plusieurs canaux non flexueux. Dans ce support poreux, un ou plusieurs canaux de circulation pour le 30 fluide à filtrer sont aménagés. Ces canaux de circulation présentent une entrée et une sortie. En général, l'entrée des canaux de circulation est positionnée à l'une des extrémités, cette extrémité jouant le râle de zone 3060410 14 d'entrée pour le milieu fluide à traiter et leur sortie est positionnée à l'autre extrémité du support jouant le rôle de zone de sortie pour le rétentat. Dans de tels éléments de séparation, le corps constituant le support présente une texture poreuse. Cette texture poreuse est caractérisée par le 5 diamètre moyen des pores déduit de leur distribution mesurée par porométrie par pénétration de mercure. Typiquement, le support poreux présente un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme allant de 4 pm à 100 pm. La texture poreuse du support est ouverte et forme un réseau de pores 10 interconnectés, ce qui permet au fluide filtré par la couche séparatrice de filtration de traverser le support poreux et d'être récupéré en périphérie. Il est d'usage de mesurer la perméabilité à l'eau du support pour qualifier la résistance hydraulique du support. En effet, dans un milieu poreux, l'écoulement stationnaire d'un fluide visqueux incompressible est régi par la 15 loi de Darcy. La vitesse du fluide dans la porosité (le perméat) est proportionnelle au gradient de la pression et inversement proportionnelle à la viscosité dynamique du fluide, via un paramètre caractéristique appelé perméabilité qui peut être mesurée, par exemple, selon la norme française NF X 45-101 de Décembre 1996. 20 Le perméat est donc, quant à lui, récupéré sur la surface périphérique du support poreux. La paroi des canaux est continûment recouverte par, au moins, une couche séparatrice de filtration qui assure la filtration du milieu fluide à traiter. Les couches séparatrices de filtration, par définition, se doivent d'avoir un diamètre moyen de pores inférieur à celui du support. Les 25 couches séparatrices délimitent la surface de l'élément de séparation par flux tangentiel destinée à être en contact avec le fluide à traiter et le long de laquelle va circuler le fluide à traiter. Les épaisseurs des couches séparatrices de filtration varient typiquement entre 1 pm et 100 pm d'épaisseur. Bien entendu, pour assurer 30 sa fonction de séparation, et servir de couche active, les couches séparatrices présentent un diamètre moyen de pores inférieur au diamètre moyen de pores du support. Le plus souvent, le diamètre moyen de pores 3060410 15 des couches séparatrices de filtration est au moins inférieur d'un facteur 3, et de préférence, d'au moins un facteur 5 par rapport à celui du support. Les notions de couche séparatrice de microfiltration, ultrafiltration et nanofiltration sont bien connues de l'homme de l'art. Il est généralement 5 admis que : - les couches séparatrices de microfiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,1 pm et 10 t.im ; - les couches séparatrices d'ultrafiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 10 nm et 0,1 el ; 10 - les couches séparatrices de nanofiltration présentent un diamètre moyen de pores compris entre 0,5 nm et 10 nm. Il est possible que cette couche de micro ou d'ultrafiltration, dite couche active, soit déposée directement sur le support poreux, ou encore sur une couche intermédiaire de diamètre moyen de pores moindre, elle-même 15 déposée directement sur le support poreux. La couche de séparation peut, par exemple être constituée d'une céramique, choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, d'alumine, de zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de 20 nitrure d'aluminium, de nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un autre matériau céramique. La couche de séparation peut aussi, par exemple, être constituée par un ou des polymères tels que PAN, PS, PSS, PES, PVDF, acétate de cellulose ou autres polymères. 25 Les Fig. lA à 1D illustrent un premier exemple de réalisation d'un élément de séparation par flux tangentiel I. conforme à l'invention comportant un support poreux 2 réalisé sous une forme allongée de sorte que ce support poreux est qualifiée de rectiligne. Le support poreux 2 illustré aux Fig. lA à 1D possède une section droite transversale circulaire et 30 présente ainsi une surface extérieure 3 cylindrique, mais cette section droite transversale pourrait être quelconque ou polygonale. Selon une caractéristique préférée de réalisation de l'invention, la surface extérieure ou 3060410 16 périphérique 3 du support présente un profil constant. En d'autres termes, la surface extérieure 3 ne présente aucune irrégularité de surface autre que celle engendrée par une rugosité de surface inhérente au matériau et au procédé de mise en forme proprement dit. Ainsi, la surface extérieure 3 ne 5 possède pas de déformations ou d'empreintes. Le support poreux 2 comporte au moins un canal et, d'une manière générale, plusieurs canaux 4i de circulation pour le milieu fluide aménagés chacun à l'intérieur du support poreux 2. (L'indice i est utilisé pour désigner de manière générale une caractéristique du support et prend des valeurs 1, 10 2, 3... en fonction du nombre de caractéristiques décrites dans les exemples de réalisation). Dans un premier exemple de réalisation illustré aux Fig. 1A à 1D, le support poreux 2 comporte un unique canal 41 et dans un deuxième exemple de réalisation illustré à la Fig. 13A, deux canaux 41 et 42. Selon un 15 troisième exemple de réalisation illustré par la Fig. 14A, le support poreux 2 comporte quatorze canaux alors que selon un quatrième exemple illustré par la Fig. 15A, le support poreux 2 comporte vingt-trois canaux répartis en trois catégories de canaux 41, 42 et 43. Chaque canal 41 correspond à une zone du support poreux 2 ne 20 comportant pas de matière poreuse et se trouve délimité à l'intérieur du support poreux, par une paroi 5 présentant une surface recouverte par au moins une couche séparatrice destinée à être en contact avec le milieu fluide à traiter, circulant à l'intérieur des canaux. Une partie du milieu fluide traverse la couche séparatrice déposée sur la paroi 5 et le support poreux 2, 25 de sorte que cette quantité du fluide traité, appelée perméat, s'écoule par la surface extérieure 3 du support poreux. Le milieu fluide à traiter circule dans le canal, entre une entrée 6 et une sortie 7 selon un sens de circulation représenté par la flèche f. L'entrée 6 est située à une extrémité du support poreux et la sortie 7 à l'autre extrémité du support poreux. 30 Conformément à l'invention, le support poreux 2 comporte au moins un canal 4i dont la géométrie est adaptée pour augmenter le débit de filtrat. Cette géométrie est définie par le fait que chacun de ces canaux 41 présente 3060410 17 entre l'entrée 6 et la sortie 7, au moins un volume flexueux de circulation Vi défini par le déplacement autour d'un axe de référence Ai selon une trajectoire curviligne Hi, d'une section génératrice Si située dans un plan P dit de référence. De plus, cet axe de référence Ai ne traverse pas ladite 5 section génératrice Si et se trouve contenu dans le volume du support poreux 2. Il doit être compris qu'un canal 4i conforme à l'invention comporte au moins un volume flexueux de circulation Vi tel que caractérisé ci-dessus. Ce volume flexueux de circulation Vi correspond bien entendu à une zone du 10 support poreux 2 ne comportant pas de matière poreuse, et limitée par les parois du canal. Il est à noter que le support poreux 2 présente selon le plan P, entre sa surface extérieure 3 et la paroi 5 du canal prise, une épaisseur variable. Ce volume flexueux de circulation Vil conforme à l'invention est défini 15 entre l'entrée 6 et la sortie 7. Ce volume flexueux de circulation Vi est présent sur une partie seulement de la longueur du canal prise entre l'entrée 6 et la sortie 7 ou sur toute la longueur du canal prise de son entrée à sa sortie. Bien entendu, le support poreux 2 peut comporter au moins un canal de circulation pour le milieu fluide à traiter ne comportant pas un 20 volume flexueux de circulation Vi conforme à l'invention. Le principe général de construction d'un canal flexueux présentant un volume de circulation Vi conforme à l'invention est particulièrement bien illustré avec la Fig. 2A. Le principe général de construction d'un canal flexueux consiste à faire suivre à une section plane génératrice Si une 25 trajectoire curviligne Hi construite entre les deux extrémités de ce volume de circulation Vi par le mouvement d'un point M appartenant à cette section plane génératrice et situé à une distance R d'un axe de référence Ai. Le mouvement de ce point M suit une rotation autour de cet axe de référence Ai et une translation concomitante selon ce même axe de 30 référence. Cette rotation peut être constante ou variable. De même, cette translation peut être constante ou variable. La distance R peut être également constante ou variable. Le point M est un point quelconque de la 3060410 18 section génératrice Si qui s'établit dans un plan de référence P. La trajectoire curviligne Hi du volume de circulation Vi confère bien par ailleurs au canal, au mains sur la longueur de ce volume de circulation, un caractère flexueux. Il ressort de la description qui précède que le volume flexueux de 5 circulation Vi du canal peut présenter des caractéristiques géométriques très diversifiées. Comme cela est illustré à la Fig. 2B, l'axe de référence Ai peut-être rectiligne et/ou courbe sans point de rebroussement. Cet axe de référence Ai peut être rectiligne, selon une partie ou la totalité de la longueur du volume flexueux de circulation Vi. De même, cet axe de 10 référence Ai peut être courbe, selon une partie ou la totalité de la longueur du volume flexueux de circulation Vi. Cet axe de référence Ai ne coupe pas la section génératrice Si c'est-à-dire qu'il se trouve toujours en dehors du volume flexueux de circulation Vi. Ainsi, cet axe de référence Ai peut être tangent à cette section génératrice Si ou être écartée d'une distance 15 déterminée variable ou constante. Comme le canal flexueux doit nécessairement être contenu à l'intérieur du volume du support poreux 2, il en ressort que la trajectoire curviligne Hi et l'axe de référence Ai doivent eux-mêmes être contenus à l'intérieur du volume du support poreux 2. 20 La trajectoire curviligne Hi peut présenter des caractéristiques géométriques très diversifiées en fonction des valeurs de la distance R, de la rotation et de la translation concomitante. La morphologie du canal flexueux dépend de l'axe de référence Ai, de la trajectoire curviligne Hi et aussi des dimensions et de la forme de la 25 section génératrice Si et de la position de cette section génératrice Si par rapport à la trajectoire curviligne Hi et à l'axe de référence Ai. Plus précisément, les Fig. 3A et 3B illustrent le cas pour lequel une section circulaire Si contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe de référence rectiligne Ai suit une trajectoire Hi hélicoïdale autour de l'axe de 30 référence Ai. Selon cet exemple, le plan de référence P contenant la section circulaire Si est perpendiculaire à l'axe de référence rectiligne Ai. La rotation de la section circulaire Si autour de l'axe de référence rectiligne Ai, 3060410 19 combinée à la translation de cette section circulaire Si selon l'axe de référence rectiligne Ai permet d'obtenir un canal flexueux dont la forme géométrique obtenue est connue sous le nom de « colonne torse ». Les Fig. 3A et 3B montrent à titre d'illustration, uniquement deux sections 5 circulaires Si et S2 contenues chacune dans un plan Pl, P2 perpendiculaire à l'axe de référence rectiligne Ai. Les Fig. 4A et 4B illustrent le cas pour lequel une section circulaire Si contenue dans un plan de référence contenant l'axe de référence rectiligne Ai suit une trajectoire Hi hélicoïdale autour de l'axe de 10 référence Ai. Selon cet exemple, le plan de référence P contenant la section circulaire Si est parallèle à l'axe de référence rectiligne Ai. La rotation de la section circulaire Si autour de l'axe de référence rectiligne Ai, combinée à la translation de cette section circulaire Si selon l'axe de référence rectiligne Ai permet d'obtenir un canal flexueux dont la forme géométrique obtenue est 15 connue sous le nom de « vis de Saint-Gilles ». Les Fig. 4A et 4B montrent à titre d'illustration, uniquement deux sections circulaires Si et S2 contenues chacune dans un plan Pl, P2 parallèle à l'axe de référence rectiligne Ai. Les Fig. 5A et 5B illustrent un cas intermédiaire plus général pour lequel une section circulaire Si contenue dans un plan présentant une 20 inclinaison comprise entre 0° et 90° par rapport à l'axe de référence rectiligne Ai suit une trajectoire Hi hélicoïdale autour de l'axe de référence Ai. La rotation de la section circulaire Si autour de l'axe de référence rectiligne Ai, combinée à la translation de cette section circulaire Si selon l'axe de référence rectiligne Ai permet d'obtenir un canal 25 flexueux dont la forme géométrique obtenue est connue sous le nom de « serpentin ». Il s'agit typiquement de la forme géométrique obtenue lorsqu'on enroule un tube autour d'un cylindre. Les Fig. 5A et 5B montrent à titre d'illustration, uniquement deux sections circulaires Si et S2 contenues chacune dans un plan Pl, P2 inclinés par rapport à l'axe de 30 référence rectiligne Ai. Le tableau 1 ci-dessous rappelle les particularités de ces trois exemples : 3060410 20 Figures 3A-3B 4A-4B 5A-5B Inclinaison du plan contenant inclinaison inclinaison 0° REVENDICATIONS1- Elément de séparation par flux tangentiel d'un milieu fluide à traiter en un filtrat et un rétentat, ledit élément de séparation comportant un support poreux rigide monobloc (2) à l'intérieur du volume duquel au moins un canal (41) pour la circulation du milieu fluide à traiter est aménagé entre une entrée (6) pour le milieu fluide à traiter et une sortie (7) pour le rétentat, ce support poreux rigide monobloc comportant une surface extérieure (3) de récupération du filtrat ayant traversé ledit support, caractérisé en ce qu'au moins un canal (41) présente entre l'entrée et la sortie, un volume flexueux de circulation (Vi) défini par le déplacement autour d'un axe de référence (Ai) selon une trajectoire curviligne (Hi), d'une section plane génératrice (Si) et en ce que cet axe de référence (Ai) ne traverse pas ladite section génératrice (Si) et se trouve contenu dans le volume du support poreux. 2 - Elément de séparation par flux tangentiel selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume flexueux de circulation (Vi) d'au moins un canal (4i) est défini sur une partie seulement de sa longueur prise entre l'entrée et la sortie ou sur toute sa longueur de son entrée à sa sortie. 3 - Elément de séparation par flux tangentiel selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le support poreux rigide monobloc (2) comporte plusieurs canaux (4i) de circulation pour le milieu fluide aménagés à l'intérieur dudit support. 4 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins un canal (4) présente une section génératrice (Si) avec une aire constante ou variable. 5 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un canal (4i) présente une section génératrice (Si) avec une forme constante ou variable. 6 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la section génératrice d'au moins un canal (4i) est écartée de l'axe de référence (Ai) d'une distance constante. 3060410 36 7 - Elément de séparation par flux tangentiel selon la revendication 6, caractérisé en ce que la section génératrice d'au moins un canal (4i) est écartée de l'axe de référence (Ai) d'une distance variable. 8 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des 5 revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'axe de référence (Ai) est tangent à la section génératrice d'au moins un canal (41). 9 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une série de plusieurs canaux présentant des sections génératrices écartées de 10 l'axe de référence (Ai) d'une distance R adaptée pour être séparés entre eux par des cloisons de séparation (11). 10 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la section génératrice (Si) d'au moins un canal (4i) évolue selon une trajectoire résultant d'un mouvement 15 de translation de direction constante ou variable combiné sur au moins une portion prise entre l'entrée et la sortie, à un mouvement de rotation autour de l'axe de référence (Ai) selon un pas (p) constant ou variable et selon un sens lévogyre ou dextrogyre. 11 - Elément de séparation par flux tangentiel selon la revendication 10, 20 caractérisé en ce que la trajectoire présente un pas p compris entre 0.1 mm et 250 mm et en ce que la distance (R) entre la trajectoire curviligne (H1) et l'axe de référence (A1) est compris entre 0.1 mm et 100 mm. 12 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la section génératrice (Si) d'au 25 moins un canal (4i) prise sur au moins une portion entre l'entrée et la sortie, évolue selon une trajectoire hélicoïdale (Hi). 13 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la section génératrice (Si) d'au moins un canal (4i), prise sur une portion limitée à partir de l'entrée (6) et 30 de la sortie (7), évolue selon une trajectoire (Hi) résultant d'un mouvement de translation parallèle à l'axe de référence. 3060410 37 14 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'au moins un canal (4i) présente une section génératrice (Si), s'étendant perpendiculairement ou parallèlement à l'axe de référence. 5 15 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le support poreux (2) est réalisé en un matériau choisi parmi les matériaux organiques tels que Polyamide, polyéthercétonecétone, polystyrène, Alumide, polyphénylsulfone, Elastomères fluorés thermoplastiques, Polypropylène, Polyéthylène, Epoxy, 10 Acrylate, Acrylonitrile butadiène styrène, Polyméthacrylate de méthyle, Polycarbonate, Nylon, polyétherimide, Acrylonitrile styrène acrylate, acide polylactique, Polychlorure de vinyle et leurs mélanges, choisi parmi les matériaux inorganiques suivants tels que Oxyde d'aluminium, Oxyde de titane, Oxyde de zirconium, Titanate d'aluminium, Nitrure d'aluminium, 15 Nitrure de titane, Nitrure de bore, Nitrure de silicium, Sialon, Carbone graphite, Carbure de silicium, Carbure de tungstène et leurs mélanges, choisi parmi les matériaux métalliques suivants tels que Aluminium, Alliages d'aluminium, Alliages de cobalt et de chrome, Alliages de nickel, Alliages de nickel et de chrome, Aciers et aciers inoxydables, Titane, Alliages de titane, 20 Alliages de cuivre et d'étain, Alliages de cuivre, d'étain et d'aluminium, Alliages de cuivre et de zinc et leurs mélanges. 16 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce qu'il comporte un support poreux (2) et au moins une couche séparatrice continûment déposée sur la paroi interne 25 de chaque canal (4i) chacune constituées d'une céramique, choisie parmi les oxydes, les nitrures, les carbures ou d'autres matériaux céramiques et leur mélanges, et, en particulier, d'oxyde de titane, d'alumine, de zircone ou d'un de leur mélange, de nitrure de titane, de nitrure d'aluminium, de nitrure de bore, de carbure de silicium éventuellement en mélange avec un autre 30 matériau céramique. 17 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (4i) présentent 3060410 38 des diamètres hydrauliques appartenant à la gamme allant de 0,5 mm à 20 mm. 18 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque canal (41) 5 présente un diamètre hydraulique constant ou variable. 19 - Elément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (2) présente un diamètre moyen de pores appartenant à la gamme allant de 4 pm à 100 pm. 20 - Elément de séparation par flux tangentiel selon la revendication 19, 10 caractérisé en ce que le diamètre moyen de pores correspond à la valeur d50 de la distribution volumique, pour laquelle 50% du volume total des pores correspondent au volume des pores de diamètre inférieur à ce d50 ; la distribution volumique étant obtenue par pénétration de mercure, par exemple selon la technique décrite dans la norme 150 15901-1 :2005. 15 21 - Procédé de fabrication d'un élément de séparation par flux tangentiel selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le support est réalisé par formation de strates élémentaires superposées et liées successivement entre elles, de manière à faire croître progressivement la forme tridimensionnelle du support dans lequel est aménagé au moins un 20 canal flexueux (41) conforme à l'une des revendications 1 à 20. 22 - Procédé selon la revendication 21, caractérisée en ce qu'il consiste à réaliser le support par technique additive pour laquelle grâce à un logiciel de conception par ordinateur, la forme du support est découpée en tranches, ces tranches étant réalisées une à une, sous la forme de strates élémentaires 25 superposées et liées successivement entre elles, par la répétition des deux étapes suivantes : dépôt d'un lit continu, homogène et d'épaisseur constante d'une matière en poudre destinée à former le support, le lit couvrant une surface supérieure à la section dudit corps poreux à former, prise au niveau de la strate; consolidation localisée selon un motif déterminé pour chaque 30 strate, d'une partie de la matière déposée pour créer la strate élémentaire, ces deux étapes étant répétées de manière à permettre à chaque répétition, la liaison simultanée de la strate élémentaire ainsi formée à la strate 3060410 39 précédemment formée, de manière à faire croître progressivement la forme du support.