Фильтрующий элемент, выполненный с возможностью промывки обратным потоком

Фильтрующий элемент, выполненный с возможностью промывки обратным потоком

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[0001] Данное изобретение относится к фильтрующим элементам или к элементам фильтра плоского или планарного типа для использования при сепарации жидкой и твердой фаз, жидкой и жидкой фаз или жидкой и газообразной фаз.

[0002] Фильтрующие элементы вышеуказанного типа в целом содержат жесткую плоскую поддерживающую конструкцию и один или более фильтрующих слоев, обычно изготовленных из органического мембранного материала и расположенных на по меньшей мере одной стороне и, как правило, на обеих сторонах указанной поддерживающей конструкции.

[0003] Известные из уровня техники поддерживающие конструкции в целом имеют единственную функцию поддержания фильтрующих слоев, при этом для того чтобы противодействовать отрицательному давлению, создаваемому операцией внутреннего всасывания фильтрата, между поддерживающей конструкцией и указанным по меньшей мере одним фильтрующим слоем необходимо размещать обособленный отводной слой. Пример фильтрующего элемента с подобной поддерживающей конструкцией раскрыт в патентном документе ЕР 0602560 А1, в котором описан картридж с фильтрующей мембраной, содержащий пару фильтрующих мембран, расположенных на обеих сторонах поддерживающей мембрану пластины. Промежуточные элементы или отводные слои, например, войлокообразные нетканые ткани расположены на обеих поверхностях поддерживающей мембрану пластины, а именно между поддерживающей мембрану пластиной и фильтрующими мембранами. Фильтрующие мембраны отдельно сплавлены с данной поддерживающей пластиной только по периферийным кромкам. Указанная поддерживающая пластина содержит, на обеих поверхностях, группу каналов, открытых по направлению к фильтрующим мембранам и отводным слоям. Указанные каналы обеспечивают проточный проход для фильтрата к выпускному отверстию.

[0004] Аналогичный фильтрующий элемент описан в патентном документе US 2003/0150808. Со ссылками на фиг. 7-9 данного документа описан сепарационный элемент, содержащий жесткую поддерживающую пластину, в которой расположены каналы на обеих внешних поверхностях. На обеих сторонах поддерживающей пластины свободно расположены друг на друге канальный элемент и сепарационная мембрана. Для прикрепления поддерживающей пластины, канального элемента и сепарационной мембраны на периферийных кромках вокруг поддерживающей пластины предусмотрено наличие рамы. Кроме этого, в данном документе описано упрочнение самой сепарационной мембраны пористым поддерживающим элементом, пропитанным мембранным материалом.

[0005] Фильтрующий элемент другого типа известен из патентного документа US 2008/000827, в котором поддерживающая конструкция образована из пары внешних слоев, расположенных на расстоянии друг от друга и соединенных друг с другом внутренним слоем, содержащим группу шишкообразных выпуклостей. Созданное таким образом пространство между внешними слоями образует отводной слой. Внешние слои содержат отверстия для проведения фильтрата в отводной слой. На внешних слоях расположены фильтрующие (мембранные) слои, снабженные сетчатым материалом, проницаемым для текучих сред между ними. Различные компоненты сварены, спрессованы или приклеены в кромковых зонах так, чтобы сделать компонент изолированным для текучей среды.

[0006] Из патентного документа US 2008/156730 известен еще один элемент фильтра, образованный экструдированной разделяющей конструкцией, содержащей внешние поддерживающие элементы мембраны, расположенные на расстоянии друг от друга продольными стенками, образующими проточное пространство между указанными поддерживающими элементами. Данные поддерживающие элементы снабжены перфорированными отверстиями, при этом мембраны прикреплены к поддерживающим элементам путем приклеивания или сварки.

[0007] В данном документе также описано отливание или экструдирование разделяющей конструкции и мембран вместе друг с другом в виде одного мембранного блока. Однако в данном случае указанная промежуточная конструкция должна быть выполнена из пористого материала и не может содержать перфорированные отверстия.

[0008] Преимущество фильтрующих элементов вышеуказанных типов состоит в том, поддерживающие элементы могут быть изготовлены с низкими затратами и в настоящее время представлены на рынке.

[0009] Кромковые зоны данных фильтрующих элементов выполнены изолированным для обеспечения непроницаемости для текучих сред, при этом полученные в результате картриджи используются в фильтрующих модулях, в которых они устанавливаются на расстоянии друг от друга в последовательной или параллельной схеме. При этом между картриджами обеспечивается поток жидкой суспензии, эмульсии, раствора, дисперсии или другой фильтруемой текучей среды. Все картриджи соединены с всасывающим блоком для поддержания разницы давлений между внешней частью и внутренней частью картриджа, благодаря чему фильтрат проходит через мембраны и собирается в центральном отводном отсеке.

[0010] Фильтрующие (мембранные) слои в целом предварительно изготовлены или отформованы для установки на поддерживающей или поддерживающей конструкции и являются самоподдерживаемыми. Данные слои в целом изготовлены из органического материала, имеющего поверхностный слой с очень малыми порами, определяющими характеристики фильтрования. Во внутреннем направлении поры мембранных слоев увеличиваются к подложковой стороне так, чтобы обеспечивать возможность поддержания высокой интенсивности потока. Поток текучей среды через мембрану вызывает налипание твердых частиц и других примесей на внешней стороне мембраны, образуя, таким образом, так называемый осадочный слой, который предотвращает легкое прохождение других текучих сред через данную мембрану.

[0011] Для предотвращения существенного уменьшения интенсивности потока осадочный слой необходимо удалять с регулярными интервалами. Данное удаление может быть произведено механическим образом, например, путем грубого барботирования воздухом. Как вариант, мембраны могут очищаться химическим образом.

[0012] Воздушные пузыри вводят в неотфильтрованную жидкость непосредственно снизу фильтрующего модуля. Пузыри поднимаются между смежными фильтрующими картриджами с созданием при этом двух эффектов. Первый эффект состоит в том, что пузыри инициируют и поддерживают достаточный поток газа/жидкости между картриджами, причем посредством данного потока происходит выравнивание концентрации шлама в объеме. Второй эффект состоит в том, что пузыри способствуют удалению осадочного слоя.

[0013] В ряде случаев, в частности для мембранных биореакторов, работающих со шламом с высокой концентрацией твердых частиц, грубое барботирование воздухом является недостаточным в качестве механического средства удаления осадочного слоя.

[0014] В биореакторах, оснащенных капиллярными мембранами вместо вышеуказанных плоских фильтрующих элементов, в качестве средства механического удаления осадочного слоя хорошо известно применение промывания обратным потоком. При этом промывание обратным потоком выполняют с регулярными интервалами. Во время промывания обратным потоком происходит изменение потока через мембрану на противоположный, а также разницы давлений. Для выполнения эффективной операции по промыванию обратным потоком противоположный поток (интенсивность потока) должна составлять примерно 1,5 от интенсивности потока при фильтровании или выше.

[0015] Однако все вышеуказанные плоские элементы фильтра, в частности, элементы с большими размерами, не могут выдерживать давления при промывании обратным потоком. Особенно когда мембранные слои сплавлены или соединены с поддерживающей конструкцией в кромковых зонах, может поддерживаться минимальное давления промывания обратным потоком. Однако типичные давления при промывании обратным потоком вызывают отхождение фильтрующих или мембранных слоев от поддерживающей конструкции, то есть вздутие в направлении от поддерживающей конструкции с появлением в результате разрывов и повреждений в мембранных слоях. Данное вздутие может вызывать нежелательный контакт последовательных (расположенных напротив друг друга мембран), существенно ограничивая при этом фильтрующую способность. По указанной причине разработан новый способ механического очищения фильтрующих элементов данного типа. Данный метод называется релаксацией и предусматривает продолжительное грубое барботирование воздухом с прерывистым фильтрованием. Однако релаксация не является такой же эффективной, как промывание обратным потоком.

[0016] Второй недостаток вышеуказанных плоских элементов, в фильтрате которых мембранные слои прикреплены только в кромковых зонах, например, путем приклеивания, сварки или другим образом, состоит в том, что мембранный слой (слои) испытывает(-ют) значительное вязкостное сопротивление в результате направленного вверх потока неотфильтрованной смеси жидкости/воздуха. Указанное вязкостное сопротивление вызывает растягивающие напряжения в мембранных слоях, что с течением времени приводит к ползучему сдвигу и удлинению и в конце концов к разрыву мембранных слоев.

[0017] Чем больше размер фильтрующих элементов, тем более выражены вышеуказанные эффекты. Таким образом, мембранные слои увеличиваются/растягиваются с течением времени и приводят к образованию складок в мембранном слое с созданием волнообразного рисунка, расположенного, в частности, в верхней зоне, во время фазы фильтрования, когда мембранные слои прижимаются к жестким поддерживающим элементам. Данный волнообразный рисунок заканчивается на верхней кромке из-за крепления к поддерживающему элементу, например, сварного шва, и именно в данном месте мембранный слой подвержен разрывам и повреждению. Во время фазы релаксации тенденция к повреждению мембранных слоев выражена еще больше, причем слишком большие мембранные слои даже начинают колыхаться и становятся очень чувствительными к разрушению вследствие усталости.

[0018] Данная проблема вязкостного сопротивления рассмотрена в патентном документе JP 08-10587, в котором описано приваривание мембранного слоя к жесткой поддерживающей конструкции распределенным образом по поверхности фильтрования. Указанная поддерживающая конструкция аналогична конструкции, описанной в патентном документе US 2008/156730. Сварные швы выполнены между отводными отверстиями на внешней поверхности, поддерживающей конструкции. Даже несмотря на то, что в предложенном решении уменьшены проблемы колыхания, сварные швы образуют слабые места, а аэрация и промывание обратным потоком вызывают разрушение мембраны в сварных швах.

[0019] Еще один недостаток вышеописанных фильтрующих элементов состоит в том, что вследствие расположения друг на друге (упрочненного) мембранного слоя и отводного слоя на обеих сторонах поддерживающей пластины фильтрующий элемент становится объемным и, как следствие, площадь фильтрования на единицу объема снижается.

[0020] В патентном документе ЕР 1462154 вышеуказанная проблема частично решается путем уменьшения толщины мембранного слоя. В указанном документе описано каландрирование или рифление нетканого материала, используемого в качестве пористого поддерживающего элемента для мембранного слоя с целью получения гладкой лицевой поверхности и грубой задней поверхности. Мембранный раствор наносят на указанную гладкую поверхность для того, чтобы предотвратить достижение данной гладкой поверхностью указанной задней поверхности. В патентном документе ЕР 1462154 рассмотрены только вопросы толщины самого мембранного слоя. Соответственно, конструкция всего плоского фильтрующего элемента с поддерживающими отводными слоями и мембранными слоями, описанными выше, остается неизменной. Это не является удивительным, поскольку мембранные слои в патентном документе ЕР 1462154 описаны только для использования в спирально навитых фильтрующих картриджах.

[0021] При этом поддерживающие конструкции, описанные в вышеуказанных документах, обеспечивают преимущество, заключающееся в достаточной жесткости, что является преимуществом для фильтрующих модулей с большими размерами или для мембран, подвергаемых интенсивному барботированию. Так обстоит дело, в частности, в системах высокого (или глубокого) фильтрования, в которых происходит расширение пузырей воздуха при подъеме данных пузырей вследствие уменьшающегося гидростатического давления. Данное явление вызывает создание значительных прерывистых боковых сил, воздействующих на фильтрующие элементы. В данных случаях жесткий поддерживающий элемент обеспечивает преимущество в минимизации бокового отклонения фильтрующего элемента. Таким образом, задача данного изобретения состоит в сохранения преимуществ жесткости поддерживающего элемента и в дальнейшем устранении недостатков существующего уровня техники, в частности, относительно взаимодействия между мембранным слоем(-ями) и поддерживающим элементом.

[0022] Таким образом, задача данного изобретения состоит в создании плоского элемента фильтра, содержащего те же или аналогичные поддерживающие конструкции фильтрующих элементов существующего уровня техники согласно описанию в вышеприведенных абзацах 5, 6 и 18, причем данный фильтрующий элемент выполнен с возможностью промывания обратным потоком при высоких эффективных давлениях обратного потока и, следовательно, не имеет недостатков, присущих фильтрующим элементам существующего уровня техники. Задача данного изобретения состоит в создании элемента фильтра, который без каких-либо проблем выдерживает направленное вверх вязкостное сопротивление от неотфильтрованной текучей среды, оказываемое на его мембранные слои.

[0023] Кроме этого, задача заключается в создании фильтрующих элементов, являющихся легкими в изготовлении и экономичными. Таким образом, задача данного изобретения состоит также в том, чтобы предложить способ изготовления подобных фильтрующих элементов.

[0024] В соответствии с данным изобретением, таким образом, предложен фильтрующий элемент планарного или плоского типа, выполненный согласно независимым пунктам прилагаемой формулы изобретения. Плоские фильтрующие элементы согласно изобретению содержат плоскую поддерживающую конструкцию и по меньшей мере один фильтрующий слой, изготовленный предпочтительно из полимерного мембранного материала. Плоская поддерживающая конструкция содержит первый и второй противоположные внешние поверхностные слои, расположенные на расстоянии друг от друга и прикрепленные друг к другу посредством промежуточных элементов, проходящих между указанными первым и вторым внешними поверхностными слоями. Промежуточные элементы расположены в группе точек, распределенных по указанной поддерживающей конструкции. Между указанными первым и вторым внешними поверхностными слоями образован таким образом отводной отсек, который выполнен с возможностью отвода фильтрата.

[0025] По меньшей мере один слой из указанных первого и второго внешних поверхностных слоев содержит сквозные отверстия, распределенные по указанным внешним поверхностным слоям. Сквозные отверстия находятся в соединении, с возможностью переноса текучей среды, с отводным отсеком. Однако предпочтительно указанные сквозные отверстия не имеют внутренних соединений друг с другом в пределах внешнего поверхностного слоя. Предпочтительно указанный по меньшей мере один внешний поверхностный слой, за исключением сквозных отверстий, образован из материала, проходящего непрерывно по указанному внешнему поверхностному слою.

[0026] Указанный по меньшей мере один фильтрующий слой покрывает указанный по меньшей мере один внешний поверхностный слой, включая сквозные отверстия. Согласно одному аспекту данного изобретения мембранный материал фильтрующего слоя проходит через указанные сквозные отверстия, образуя, таким образом, выступы по направлению к отводному отсеку. Предпочтительно данные выступы имеют размеры, большие, чем размеры сквозных отверстий, образуя, таким образом, анкеры подрезного типа. Данные анкеры обеспечивают прочное анкерное закрепление фильтрующего слоя на поддерживающей конструкции.

[0027] Согласно другому аспекту данного изобретения предложен способ изготовления фильтрующих элементов вышеуказанного типа в соответствии с прилагаемой формулой изобретения. Способы согласно изобретению содержат этап, на котором обеспечивают наличие плоской поддерживающей конструкции, содержащей первый и второй противоположные внешние поверхностные слои. Данные первый и второй противоположные внешние поверхностные слои расположены на расстоянии друг от друга и прикреплены друг к другу посредством промежуточных элементов, проходящих между первым и вторым внешними поверхностными слоями. Указанные промежуточные элементы расположены в группе точек, распределенных по всей поддерживающей конструкции. Между указанными первым и вторым внешними поверхностными слоями образован при этом отводной отсек. Предпочтительно указанные внешние поверхностные слои образованы из материала, проходящего непрерывно по внешним поверхностным слоям.

[0028] В способах согласно изобретению обеспечивают наличие сквозных отверстий в по меньшей мере одном слое из указанных первого и второго внешних поверхностных слоев, и возможно в обоих слоях, которые расположены в группе точек, распределенных по всему указанному слою. Сквозные отверстия, находящиеся в соединении, с возможностью переноса текучей среды, с отводным отсеком. При этом предпочтительно сквозные отверстия не имеют внутренних соединений друг с другом в пределах указанного внешнего поверхностного слоя.

[0029] На следующем этапе способов согласно изобретению наносят образующий мембрану жидкий раствор на указанный по меньшей мере один внешний поверхностный слой для получения поддерживающей конструкции с покрытием. Данный раствор покрывают/наносят на верх указанного по меньшей мере одного внешнего поверхностного слоя, при этом данный раствор проходит через указанные сквозные отверстия. Затем к указанной поддерживающей конструкции с покрытием применяют по меньшей мере один образующий мембрану этап для получения фильтрующего слоя из нанесенного раствора. Данный фильтрующий слой содержит предпочтительно полимерный мембранный материал, покрывающий указанный по меньшей мере один внешний поверхностный слой. Кроме этого, образующий мембрану этап также относится к раствору, проходящему через указанные сквозные отверстия, который образует выступы из мембранного материала, проходящие от фильтрующего слоя по направлению к указанному отводному отсеку через сквозные отверстия. Данные выступы имеют размеры, превышающие размеры сквозных отверстий, образуя, таким образом, анкеры подрезного типа, которые прикрепляют фильтрующий слой на поддерживающей конструкции.

[0030] Другие предпочтительные аспекты изложены в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0031] Аспекты данного изобретения описаны ниже более подробно со ссылками на прилагаемые не ограничительные чертежи, на которых:

[0032] на фиг. 1 изображен вид в аксонометрии части возможного фильтрующего элемента, выполненного согласно данному изобретению;

[0033] на фиг. 2 изображен вид в разрезе фильтрующего элемента с фиг. 1;

[0034] на фиг. 3 изображен вид сверху фильтрующего элемента с фиг. 1;

[0035] на фиг.4 показаны виды в разрезе неограничительных примеров поддерживающих конструкций, пригодных для фильтрующих элементов согласно изобретению;

[0036] на фиг. 5 показан вид в разрезе другого примера фильтрующего элемента согласно изобретению;

[0037] на фиг. 6 показан вид в разрезе еще одного примера фильтрующего элемента согласно изобретению;

[0038] на фиг. 7 показана возможная установка для изготовления фильтрующих элементов согласно изобретению;

[0039] на фиг. 8 показана фотография перфорированной фольги из полиэтилентерефталата (PET), полученная электронно-сканирующим микроскопом (SEM);

[0040] на фиг. 9 показана фотографии SEM задней стороны фольги с фиг. 8 после покрытия лицевой стороны мембранным материалом;

[0041] на фиг. 10 показана фотография SEM поперечного разреза покрытой фольги с фиг.9;

[0042] на фиг. 11 показан увеличенный вид в разрезе поддерживающего элемента и мембранного слоя, со сцепной головкой, выполненной в соответствии с одним аспектом данного изобретения, на котором схематично изображены поры мембранного слоя.

[0043] Как показано на фиг. 1, фильтрующий элемент 10 содержит плоскую и предпочтительно жесткую поддерживающую конструкцию 11 и фильтрующий слой 12, 13 на одной или обеих поддерживающих поверхностях 111 и 112. Таким образом, поддерживающая конструкция 11 содержит две противоположные внешние поверхности или поверхностных слоя 111 и 112, которые могут быть выполнены в виде листа, пластины, фольги или даже многослойного листа. Данные внешние поверхности содержат сквозные отверстия 115, выполненные с возможностью анкерного закрепления фильтрующего (мембранного) слоя, как описано ниже.

[0044] Внешние поверхности 111 и 112 расположены на расстоянии друг от друга отводной конструкцией. Отводная конструкция преимущественно содержит систему промежуточных элементов 113, разделяющих внешние поверхности 111, 112 друг от друга и соединяющих указанные поверхности друг с другом. Таким образом, поддерживающие конструкции согласно изобретению образуют внутреннюю отводную зону или отсек, расположенный между двумя противоположными зонами анкерного закрепления. Данный состав может быть выполнен в виде единого цельного блока на единственном образующем этапе или может быть получен путем сборки отдельных, отличных друг от друга деталей в единый сборочный блок.

[0045] Промежуточные элементы 113 расположены на расстоянии друг от друга для обеспечения наличия отводной зоны между двумя внешними поверхностями 111, 112. Данная отводная зона представляет собой открытую конструкцию, выполненную с возможностью сбора и отвода фильтрата. Как показано ниже, система промежуточных элементов, образующих указанную отводную зону, может быть выполнена с различными конструкциями, при этом любая конструкция, которая может выполнять указанную функцию, может быть использована в данном изобретении.

[0046] Промежуточные элементы 113 выполнены не только на кромках, но также распределены предпочтительно по всей поддерживающей конструкции 11 для обеспечения прикрепления внешних поверхностных слоев 111, 112 друг с другом в группе точек, которые распределены предпочтительно регулярным образом или равномерно по всему поддерживающему элементу.

[0047] Как изображено на фиг. 1, промежуточные элементы 113 могут быть выполнены в форме ребер, проходящих, либо непрерывно, либо прерывисто по одному размеру поддерживающей конструкции 11. Промежуточные элементы могут проходить по двум размерам, при этом, например, они могут быть расположены в виде линий, образующих S-образную или зигзагообразную форму. Подходящие равным образом системы промежуточных элементов могут представлять собой промежуточные элементы, выполненные в форме колонн, утолщений, складчатых пластин, гофрированных пластин или в других подобных формах. Любая установка промежуточных элементов, обеспечивающих расположение внешних поддерживающих поверхностей на предпочтительном предварительно заданном расстоянии и прикрепляющих данные внешние поверхности друг к другу, которая обеспечивает наличие отводного отсека, является пригодной для использования в рамках данного изобретения.

[0048] Указанный отводной отсек содержит проходы для отвода фильтрата или пермеата. Данные проходы могут иметь форму каналов 114, как изображено на фиг. 1, однако равным образом подходящие проходы могут представлять собой тракты, выполненные изнутри односторонними или многосторонними, например, проходы между расположенными на одинаковом расстоянии утолщениями или ребрами. Промежуточные элементы 113 также могут быть выполнены из пористого и возможно пропускающего текучую среду материала или конструкции.

[0049] Как описано ниже, проходы 114 отводят пермеат из фильтрующего элемента по направлению, например, к коллектору (не изображен).

[0050] Не требуется, чтобы все проходы 114 соединялись с самой поддерживающей конструкцией 11, поскольку каждый проход находится в соединении, с возможностью переноса текучей среды, с выпускным отверстием. Фильтрующий элемент может иметь группу выпускных отверстий.

[0051] Внешние поверхности 111 и 112 снабжены сквозными отверстиями 115, предпочтительно представляющими собой тщательно выполненные каналы в виде, например, перфорированных отверстий для проведения фильтрата в отводной отсек (в проходы или каналы 114).

[0052] Как можно видеть на фиг. 1, сквозные отверстия 115 соединяют наружную часть внешних поверхностных слоев 111, 112 непосредственно с каналами 114. Данные сквозные отверстия представляют собой изолированные каналы, которые не соединены друг с другом в пределах внешних поверхностных слоев 111, 112, иными словами, данные сквозные отверстия не имеют внутренних соединений. Данный факт, что сквозные отверстия 115 не соединены друг с другом (или не имеют внутренних соединений), относится к тому факту, что жидкость, например вода, не может проходить от одного сквозного отверстия в смежное отверстие в пределах поверхностного слоя. Данный факт также означает, что внешние поддерживающие поверхности не могут пропускать жидкости, за исключением сквозных отверстий 115. В этой связи необходимо отметить, что поверхностные слои, за исключением сквозных отверстий, могут быть пористыми, однако поры не соединены друг с другом, то есть не обеспечивают взаимное соединение между сквозными отверстиями 115.

[0053] Внешние поддерживающие поверхностные слои 111, 112 образованы из материала, проходящего непрерывно и предпочтительно равномерно по указанным поверхностям за исключением сквозных отверстий 115, выполненных в указанных поверхностях. Это означает, что внешние поддерживающие поверхности, за исключением сквозных отверстий, образуют непрерывную предпочтительно равномерную и предпочтительно сплошную поверхность без каких-либо разрывов.

[0054] Внешние поддерживающие поверхностные слои, за исключением сквозных отверстий, могут быть выполнены с определенной степенью пористости, но при условии, что данные поры не являются соединенными между собой и/или не обеспечивают проницаемость для жидкостей.

[0055] Значение поверхностных слоев без соединенных между собой сквозных отверстий может заключаться в том факте, что такие поверхностные слои обладают повышенной жесткостью, что является преимуществом для жесткости поддерживающих конструкций, используемых в фильтрующих элементах согласно изобретению.

[0056] Поддерживающие конструкции фильтрующих элементов согласно изобретению могут быть изготовлены экструдированием, ламинированием, литьем (под давлением), быстрым прототипированием, посредством технологии аддитивного изготовления или посредством любой другой доступной технологии. В случае, если компоненты поддерживающей конструкции, то есть внешние поддерживающие поверхностные слои 111, 112 и промежуточные элементы, собирают путем ламинирования, то все компоненты или часть данных компонентов могут быть изготовлены из непрерывного листа, пленки или фольги путем экструдирования, раскатки или любой другой технологии, доступной для данной цели.

[0057] Подходящими материалами для поддерживающей конструкции 11 (внешние поверхности 111, 112 и промежуточные элементы 113) являются, без ограничения, полиэтилен (РЕ), полипропилен (РР), PET, возможно модифицированный сополимеризацией, например, модифицированный гликоль (PET-G), аморфный PET (А-РЕТ), многослойная фольга РЕТ-G с сердечником А-PET (PET-GAG), нейлон, поликарбонат (PC), полистирол (PS), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), полихлортрифторэтилен (PCTFE) и полифениленсульфид (PPS). Указанные поддерживающие конструкции могут быть изготовлены из металла, например, из листового металла.

[0058] Сквозные отверстия 115 могут быть образованы на внешних поверхностях 111, 112 поддерживающей конструкции только после изготовления поддерживающей конструкции 11 за одно целое или сборки данной конструкции. Как вариант, сквозные отверстия 115 могут быть образованы на внешних поверхностях до прикрепления внешних поверхностей на промежуточных элементах (например, путем ламинирования).

[0059] Здесь необходимо отметить, что сетчатые ячейки в ткани не рассматриваются в качестве сквозных отверстий, рассматриваемых в данном изобретения, поскольку сетчатые отверстия очевидно взаимосвязаны. Кроме этого, ткань в целом не может образовывать внешний поддерживающий поверхностный слой, выполненный согласно данному изобретению, поскольку ткань не изготовлена из материала, проходящего непрерывно по все внешней поверхности. В действительности, ткань, трикотажная, тканая или нетканая, обычно состоит из группы переплетенных и соединенных между собой волокон или нитей. Отметим, что в точках переплетения или соединения друг с другом конструкция материала представляет прерывность.

[0060] Таким образом предпочтительно внешние поддерживающие поверхностные слои 111,112 не содержат ткань (независимо - трикотажную или тканую). Предпочтительно указанные слои не содержат нетканую ткань. Под тканью понимается любая конструкция, содержащая исключительно соединенные между собой и/или переплетенные волокна, филаменты или нити, сформированные в сеть.

[0061] Однако внешние поддерживающие поверхностные слои 111, 112 могут содержать волокна, филаменты (монофиламенты, мультифиламенты) или нити при условии, что данные волокна, филаменты или нити встроены или вставлены, путем пропитывания, в матрицу, закрывающую соединения между порами/сетчатыми ячейками и, как следствие, также любое взаимное соединение между сквозными отверстиями 115. Предпочтительно указанная матрица составляет по меньшей мере 20% от объема твердых частиц (общее количество твердых частиц за исключением любой пористости), образующих внешний поддерживающий поверхностный слой 111, 112, или предпочтительно по меньшей мере 30% от объема, или предпочтительно по меньшей мере 40% от объема, или предпочтительно 50% от объема, или предпочтительно 60% от объема. Данная матрица может быть образована из термопластика. Как вариант, данная матрица может быть образована из термоотверждающегося материала. Волокна, филаменты или нити могут быть изготовлены из стекла, углерода или базальта.

[0062] Путем обеспечения наличия несоединенных между собой сквозных отверстий 115 может быть подобрано расположение и размер отверстий 115 для отвода фильтрата/пермеата без уменьшения характеристик жесткости внешних поверхностных слоев 111, 112. Как описано ниже, наличие возможности использования жестких (в плоскости) или неупругих (нерастягиваемых) внешних поверхностных слоев 111, 112 позволяет получить жесткие поддерживающие элементы, как, например, описано в патентных документах US 2008/0156730 и US 2008/0000827. В поддерживающих элементах, выполненных в соответствии с существующим уровнем техники, жесткость и устойчивость поддерживающих элементов предотвращает какое-либо качественное прикрепление мембранных слоев к поддерживающему элементу. Однако в данном изобретении было найдено решение для данной проблемы, при этом фильтрующие элементы согласно изобретению обеспечивают преимущества объединения двух свойств вводном изделии, то есть жесткие, прочные поддерживающие элементы и не имеющее аналогов анкерное закрепление мембран на данных поддерживающих элементах.

[0063] Поддерживающая конструкция 11, включая поверхностные слои 111, 112, имеющие сквозные отверстия 115, выполнена предпочтительно жесткой. Предпочтительно данная конструкция имеет модуль упругости при изгибе по меньшей мере 150 МПа, или предпочтительно по меньшей мере 250 МПа, или предпочтительно по меньшей мере 350 МПа, или предпочтительно по меньшей мере 500 МПа, или предпочтительно по меньшей мере 700 МПа, или предпочтительно по меньшей мере 900 МПа. Модуль упругости при изгибе может быть меньше или равен 5000 МПа, или предпочтительно меньше или равен 50 ГПа, или предпочтительно меньше или равен 100 ГПа.

[0064] Указанные значения модуля упругости при изгибе могут быть определены на основании стандарта ISO 178 и на основании образца длиной 80 мм и шириной 10 мм. При этом толщина данного образца охватывает всю толщину поддерживающей конструкции в направлении, перпендикулярном внешним поддерживающим поверхностям, причем длина образцов полностью сориентирована по оси, параллельной плоскости внешних поверхностных слоев и имеющей максимальное сопротивление изгибу. Испытательный стенд должен быть выполнен таким образом, что пролет L по стандарту ISO 178 составляет 70 мм, при этом должна быть использована скорость 5 мм/мин.

[0065] Необходимо отметить, что вышеуказанные значения модуля упругости при изгибе могут быть получены даже если компоненты поддерживающей конструкции, то есть внешние поддерживающие поверхности и, возможно, промежуточные элементы, являются гибкими по природе. Это может быть достигнуто путем прикрепления промежуточных элементов на внешних поддерживающих поверхностных слоях предпочтительно жестким образом и путем использования нерастяжимых и предпочтительно жестких внешних поддерживающих поверхностных слоев для получения, таким образом, жесткой каркасообразной конструкции или панели, ограниченной поддерживающими внешними поверхностями.

[0066] Жесткость и модуль упругости при изгибе поддерживающих конструкций согласно изобретению могут быть увеличены путем использования упрочненных волокнами полимерных материалов для подобных конструкций, например, материалов, упрочненных стеклянными волокнами, углеродными волокнами или базальтовыми волокнами.

[0067] Сверху каждой внешней поверхности 111, 112 расположен фильтрующий или мембранный слой 12, 13. Данный слой может быть изготовлен из любого (полимерного) мембранного материала, известного из уровня техники. В соответствии с данным изобретением фильтрующие слои 12, 13 образованы непосредственно на внешних поверхностях 111 и 112 во избежание использования предварительно изготовленных фильтрующих слоев.

[0068] Таким образом, жидкий состав, образующий фильтрующие слои 12, 13 (то есть образующую мембрану пасту), наносят на внешние поддерживающие поверхности 111 и 112. Таким образом, жидкий состав покрывает внешние поверхностные слои 111 и 112, включая сквозные отверстия 115. Путем соответствующего подбора, среди прочего, размеров, наклона и расположения сквозных отверстий 115, вязкости и скорости подачи пасты данная жидкая паста, кроме того, может проходить через сквозные отверстия 115 без, однако, закупоривания проходов 114. После отверждения мембранной пасты, например, посредством процесса разделения фаз мембранные слои 12, 13 прочно физически закреплены анкерно на внешних поддерживающих поверхностях 111,112 в сквозных отверстиях 115.

[0069] На фиг. 2 изображен вид в разрезе поддерживающей конструкции 11, в которой мембранный материал образует фильтрующие слои 12, 13 на внешних поверхностях 111 и 112. Кроме этого, мембранный материал проходит через сквозные отверстия 115 для образования выступов на задней (внутренней) стороне 116, 117 соответственно внешних поверхностных слоев 111 и 112. Данные выступы могут действовать в качестве заглушек, при этом они могут быть выполнены в форме головок 122, имеющих размер, превышающий (наименьший) размер сквозных отверстий 115, и, следовательно, данные головки зацепляются с внешней поддерживающей поверхностью 111. Головки 122 соединены с фильтрующими слоями 12, 13 посредством стержней 121, проходящих через указанные сквозные отверстия 115 и прикрепляющих в результате фильтрующие слои 12, 13 к поддерживающей конструкции 11.

[0070] Сквозные отверстия 115 распределены, предпочтительно равномерно или регулярным образом, по внешним поддерживающим поверхностям 111, 112 таким образом, чтобы получить на внешних поддерживающих поверхностях 111, 112 соответствующие распределенные анкерные точки для фильтрующих слоев 12, 13.

[0071] Головки 122 и стержни 121 образуют, таким образом, грибообразные выступы подрезного типа для обеспечения анкерного закрепления фильтрующего слоя 12, 13 путем зацепления между выступом и внешним поверхностным с