Membrana de filtro con bastidor de soporte y procedimiento de producción.

Un elemento de filtro que comprende

(i) una membrana (4), con un canal de permeado integrado,

que tiene una estructura flexible y que comprende unas capas superior e inferior de membrana, y un material de sustrato para soportar dichas capas de membrana, en el cual dicho sustrato es un tejido 3D de separaci6n que tiene unas superficies de tejido superior e inferior, unidas entre si y separadas por hebras monofilamento a una distancia predefinida, en el cual cada una de dichas superficies superior e inferior esta provista de al menos una capa de membrana que forma dichas capas de membrana superior e inferior, y en el cual un canal de permeado esta interpuesto entre dichas capas superior e inferior de membrana y esta conectado con una abertura de salida para descargar el permeado del canal de permeado integrado, y

(ii) un sistema de bastidor que soporta dicha membrana y que sella dicho canal de permeado integrado por el borde de la membrana, caracterizado porque dicho sistema de bastidor comprende un primer perfil de bastidor (1 6 5) y un segundo perfil de bastidor (2 6 6), cada uno de los cuales tiene una forma y unas dimensiones capaces de rodear la membrana,

en el cual cada uno de dichos primer y segundo perfiles de bastidor tiene unas partes interiores (12, 22, 6 52, 62) y unas partes exterior-es (11, 21, 654, 64)

en el cual dicha membrana (4) esta interpuesta entre dicho primer perfil de bastidor (1 6 5) y dicho segundo perfil de bastidor (2 6 6) de tal modo que las partes interiores queden en contacto con la superficie de las capas superior e inferior de membrana en la periferia de la membrana, que (as partes exteriores de los dos per-files de bastidor queden en contacto entre si y que las partes interiores formen un canal longitudinal (3 6 7) en el que encaja la membrana,

en el cual el borde de las partes interiores en contacto con las superficies de las capas de membrana mas cercano al area de membrana, siendo aquella area de la membrana la que se utiliza para filtrar liquido, tiene una forma curvada, y

en el cual se utiliza un adhesivo para unir las partes interiores a las capas de membrana y las partes exteriores entre si.

Membrana de filtro con bastidor de soporte y procedimiento de producción Campo de la invención La presente invención se refiere a un elemento de filtro que comprende una membrana con canal de permeado integrado y un sistema de bastidor que soporta la membrana y que sella dicho canal de permeado integrado en el borde de la membrana. La invención también se refiere a un procedimiento para fabricar tal elemento de filtro y a un módulo de membrana de filtro que comprende una pluralidad de estos elementos de filtro.

Antecedentes de la invención En los últimos años, se ha mostrado mucho interés por los biorreactores de membrana (MBRs) en la industria del agua. Un MBR es una combinación de dos procesos básicos -degradación biológica y separación por membranaen un único proceso en el que los sólidos suspendidos y los microorganismos responsables de la biodegradación se separan del agua tratada mediante una unidad de filtración por membrana. Hasta la fecha, las investigaciones se han concentrado en la aplicabilidad de los MBRs en plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas, industriales, y en la combinación de ambas, en flujos concentrados de procesos de producción industrial, en el tratamiento de agua de percolación en instalaciones de evacuación de residuos y en la deshidratación de fangos. El éxito de los biorreactores de membrana en la aplicación de aguas residuales ha llevado al estudio de la aplicación de los conceptos de MBR en el proceso de producción de agua potable.

En las aplicaciones de MBR para aguas residuales se combina el tratamiento biológico en un reactor con el tratamiento fisico mediante filtración por membrana. Al utilizar la filtración por membrana en vez de un proceso de sedimentación, pueden mantenerse elevadas cargas de fangos en el reactor, lo que (teóricamente) lleva a altas tasas de degradación biológica con una producción baja en fangos. En la literatura de MBR se mencionan concentraciones de fangos de 15-20 gil. La elevada eficiencia del proceso hará posible procesar flujos con una elevada concentración y diseñar sistemas que presenten una huella pequena. En la práctica, la huella se reduce gracias al área más pequeña que requiere la filtración por membrana debido a una concentración de fangos máxima sostenible de 8-12 g/l Y a la dispensación con un tanque de sedimentación. Adicionalmente, se han registrado unas tasas de producción de fangos más elevadas que con los sistemas de sedimentación convencionales.

El documento JP2001212436 da a conocer un cartucho de membrana del tipo sumergible y un procedimiento de producción del mismo. En esta aplicación, se fabrica un cartucho de membrana del tipo sumergible en el cual se sueldan las membranas al margen interior del cartucho de filtro.

Los documentos JP2003135939 y JP2003144869 dan a conocer una membrana de separación fabricada mediante la formación de una capa de resina porosa en la superficie del material base poroso compuesto por una fibra orgánica. Parte de la resina se infiltra al menos en la parte de capa superficial del material base poroso, para formar una capa compuesta con el material base poroso al menos en la parte de Capa superficial. El objetivo de dichas patentes es desarrollar una membrana con una elevada permeabilidad al agua, en la que apenas se produzcan obstrucciones y en la que se evite que la capa de resina porosa se desprenda del material base poroso.

El documento JP 06-218239 da a conocer una estructura de fijación para una pelicula que puede evitar el flujo de un adhesivo hasta el lado central de un dispositivo de pelicula en el momento de pegar la pelicula sobre un cuerpo de soporte y en la que la película puede despegarse fácilmente, en la cual un surco está situado en la parte periférica del cuerpo de soporte y la pelicula está dispuesta para cubrir el surco y está fijada al cuerpo de soporte en el exterior del surco con el adhesivo.

El documento US 2006/0213368 da a conocer una membrana permeable al hidrógeno que presenta una excelente estabilidad amoña a altas temperaturas y una larga vida útil en operaciones de calentamiento a elevadas temperaturas, y que puede miniaturizarse para su uso en un purificador de hidrógeno de alto rendimiento. La membrana está fabricada con una aleación especifica no cristalina de niquel y circonio y está situada entre dos bastidores reforzados con niquel, cada uno de los cuales presenta una dimensión lateral exterior de 25 mm, una dimensión vertical exterior de 85 mm, una anchura de bastidor de 5 mm y un grosor de bastidor de 0, 2 mm, y se soldó ultrasónicamente la membrana a los bastidores reforzados y quedó así fijada.

El documento US 5.011.555 da a conocer un proceso en dos etapas para soldar ultrasónicamente entre si una primera y una segunda piezas termoplásticas, y una membrana entre estas dos piezas.

El documento US 5.681.438 da a conocer un módulo de membrana para un proceso de ionización continua de electrodos, en el cual se unen membranas no porosas a unos elementos separadores, pegándose a su vez dichos elementos entre si para crear una zona de soporte de membrana como resultado del contacto con la superficie de la membrana opuesta a la superficie a la que está pegada la membrana.

El documento US 3.888.765 da a conocer una estructura de microtamiz de precisión que consiste en una superficie de tamiz fino metálico y flexible, montada entre dos cuerpos anulares alineados axialmente el uno con respecto al otro y conectados entre sí.

El documento DE 34 17 248 da a conocer un filtro para separar sólidos de líquidos, adecuado para retirar amalgamas dentales de líquidos de enjuague. El filtro consiste en mallas de tamiz con collarines circulares que se apilan verticalmente en una carcasa de plástico.

El documento FR 2 647 512 da a conocer un proceso para plisar una superficie elásticamente deformable bajo tensión, tal como una película o un tejido por ejemplo para filtración, en el cual se aprieta la superficie elásticamente deformable entre un soporte fijo y un bastidor desmontable. El bastidor desmontable entra en contacto con una sección del soporte fijo y retiene la superficie al moverse el bastidor hasta una posición de bloqueo con el soporte fijo. Durante el movimiento de bloqueo, una parte sobresaliente del bastidor pone la superficie bajo tensión.

El documento WO 2003/037489 da a conocer un módulo de filtración por placa, comprendiendo dicho módulo una pluralidad de "bolsas de membrana de filtro" que tienen al menos una abertura para drenar la zona interior del mismo. Dichas bolsas están dispuestas verticalmente en un elemento de soporte rígido de manera paralela, preferiblemente a la misma distancia las unas de las otras, de tal modo que un líquido pueda atravesar intensivamente las bolsas de membrana de filtro adyacentes. El módulo de filtración se caracteriza porque las bolsas de membrana de filtro son esencialmente planas y flexibles y están fijadas al elemento de soporte por ambos lados opuestos, comprendiendo dicho elemento de soporte al menos una línea de evacuac'lón para evacuar el líquido que se aspira mediante las bolsas de membrana de filtro que tienen un núcleo flexible y permeable a líquidos y una pluralidad de elementos de núcleo permeables a líquidos.

El documento WO 2006/056159 da a conocer un cartucho de membrana sin bastidor en el cual las capas de membrana están recubiertas por las caras exteriores con una estructura de refuerzo de al menos dos capas de drenaje separadas, que están unidas por presión en los bordes. Sin embargo, la sujeción de la capa de membrana a la estructura de refuerzo es débil, y como resultado sólo pueden utilizarse bajas presiones de reflujo.

A partir de la solicitud de patente WO 2006/015461 se conocen las membranas de canal de permeado integrado, también denominadas en el presente documento membranas IPC, en las que la membrana está fuertemente pegada a la estructura de refuerzo. Las membranas IPC comprenden un canal de permeado interpuesto entre dos superficies de membrana que forman una estructura integral y unitaria. Esto se logra utilizando un tejido tridimensional de separación, también denominado tejido 3D de separación de aquí en adelante, que tiene dos superficies de tejido que están separadas por una hebra monofilamento a una distancia predefinida. Se recubren directamente las superficies del tejido con las capas de membrana y se impregnan parcialmente dichas superficies, de tal modo que unos bucles de la hebra monofila mento que se extienden a través de la superficie del tejido también queden embebidos en la capa de membrana. Haciendo esto, se obtiene una estructura con dos superficies de membrana que están separadas entre sí. Al recubrir directamente el tejido 3D de separación,... [Seguir leyendo]

1. Un elemento de filtro que comprende

(i) una membrana (4) , con un canal de permeado integrado, que tiene una estructura flexible y que comprende unas capas superior e inferior de membrana, y un material de sustrato para soportar dichas capas de membrana, en el cual dicho sustrato es un tejido 3D de separación que tiene unas superticies de tejido superior e inferior, unidas entre sí y separadas por hebras monofila mento a una distancia predefinida, en el cual cada una de dichas superticies superior e inferior está provista de al menos una capa de membrana que forma dichas capas de membrana superior e inferior, y en el cual un canal de permeado está interpuesto entre dichas capas superior e inferior de membrana y está conectado con una abertura de salida para descargar el permeado del canal de permeado integrado, y

(ii) un sistema de bastidor que soporta dicha membrana y que sella dicho canal de permeado integrado por el borde de la membrana, caracterizado porque dicho sistema de bastidor comprende un primer perfil de bastidor (1 ó 5) y un segundo perfil de bastidor (2 ó 6) , cada uno de los cuales tiene una forma y unas dimensiones capaces de rodear la membrana,

en el cual cada uno de dichos primer y segundo perfiles de bastidor tiene unas partes interiores (12, 22, ó 52, 62) Y unas partes exteriores (11, 21, ó 54, 64)

en el cual dicha membrana (4) está interpuesta entre dicho primer perfil de bastidor (1 ó 5) y dicho segundo perfil de bastidor (2 ó 6) de tal modo que las partes interiores queden en contacto con la superficie de las capas superior e inferior de membrana en la periferia de la membrana, que las partes exteriores de los dos perfiles de bastidor queden en contacto entre sí y que las partes interiores formen un canal longitudinal (3 ó 7) en el que encaja la membrana,

en el cual el borde de las partes interiores en contacto con las superficies de las capas de membrana más cercano al área de membrana, siendo aquella área de la membrana la que se utiliza para filtrar líquido, tiene una forma curvada, y

en el cual se utiliza un adhesivo para unir las partes interiores a las capas de membrana y las partes exteriores entre sí.

2. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichas partes interiores (12, 22, ó 52, 62) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor están provistas de un surco receptor de adhesivo que puede recibir el exceso de dicho adhesivo utilizado para unir las partes interiores a las capas de membrana.

3. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual dicho surco receptor de adhesivo está presente al lado del sitio en el que se aplica el adhesivo para unir las partes interiores a las capas de membrana, lo más cerca del área de filtración de la membrana.

4. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual dichas partes interiores (12, 22, ó 52, 62) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor están provistas de al menos dos surcos receptores de adhesivo en ambos lados del sitio en el que se aplica el adhesivo para unir las partes interiores a las capas de membrana, pudiendo recibir dichos surcos receptores de adhesivo el exceso de adhesivo.

5. Un elemento de filtro de acuerdo con cualquiera de las precedentes reivindicaciones 1 a 4, en el cual dichas partes interiores (12, 22, Ó 52, 62) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor están provistas de al menos un surco de adhesivo para aplicar un adhesivo para unir las partes interiores a las capas de membrana.

6. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual al menos una de dichas partes exteriores (11, 21, Ó 54, 64) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor están provistas de un surco receptor de adhesivo que puede recibir el exceso de dicho adhesivo utilizado para unir las partes exteriores entre sí.

7. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada una de dichas partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor están provistas de un surco receptor de adhesivo que puede recibir el exceso de dicho adhesivo utilizado para unir las partes exteriores entre sí.

8. Un elemento de filtro de acuerdo con las reivindicaciones 6 ó 7, en el cual dicho surco receptor de adhesivo está presente aliado del sitio en el que se aplica el adhesivo para unir las partes exteriores entre sí, lo más cerca de las partes interiores.

9. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual al menos una de dichas partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor está provista de al menos dos surcos receptores de adhesivo en ambos lados del sitio en el que se aplica el adhesivo para unir las partes exteriores entre sí, pudiendo recibir dichos surcos receptores de adhesivo el exceso de adhesivo.

10. Un elemento de filtro de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual cada una de dichas partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor está provista de al menos dos surcos receptores de adhesivo a ambos lados del sitio en el que se aplica el adhesivo para unir las partes exteriores entre sí, pudiendo recibir dichos surcos receptores de adhesivo el exceso de adhesivo.

11. Un elemento de filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 10, en el cual dichas partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) de dichos primer y segundo perfiles de bastidor está provista de al menos un surco de adhesivo para aplicar un adhesivo para unir las partes exteriores entre sí.

12. Un elemento de filtro de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 11, en el cual un canal de permeado de contorno adicional está formado en dicho canal longitudinal a lo largo del límite de la membrana para recoger y transportar el permeado extra Ido desde el canal de permeado integrado hasta dicha abertura de salida de la membrana.

13. Un procedimiento para fabricar un elemento de filtro, que comprende las etapas de:

proporcionar una membrana (4) con un canal de permeado integrado según lo definido en la reivindicación 1,

proporcionar un primer perfil de bastidor (1 ó 5) y un segundo perfil de bastidor (2 ó 6) según lo definido en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,

montar la membrana (4) en el primer perfil de bastidor de tal modo que la membrana esté en contacto con la parte interior (12 ó 52) del primer perfil de bastidor,

superponer el segundo perfil de bastidor sobre el primer perfil de bastidor en el cual está presente la membrana, de tal modo que la membrana quede en contacto con la parte interior (22 ó 62) del segundo perfil de bastidor y que las partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) del primer y el segundo perfiles de bastidor queden en contacto entre si,

aplicar un adhesivo entre la parte interior (12 ó 52) del primer perfil de bastidor y una superficie de la membrana, entre la parte interior (22 ó 62) del segundo perfil de bastidor y la otra superficie de la membrana y entre las partes exteriores (11, 21, ó 54, 64) del primer y el segundo perfiles de bastidor, y

unir las partes interiores del primer y el segundo perfiles de bastidor a ambas superficies de la membrana y las partes exteriores del primer y el segundo perfiles de bastidor entre sí.

14. Un módulo de filtro que comprende una pluralidad de elementos de filtro según lo definido en cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 12.

15. Un procedimiento para aumentar la presión aplicada durante el proceso de filtración y/o el proceso de retrolavado, y para reducir el riesgo de fugas en la membrana y/o de daños en las superficies de la membrana mediante el soporte de una membrana con un canal de permeado integrado según lo definido en la reivindicación 1, Y para sellar el canal de permeado integrado por el borde de dicha membrana mediante un sistema de bastidor según lo definido en la reivindicación 1.

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