Membranski materijali i moduli temelj su tehnologije primjene membrana.
Srž membranske-pročišćavanja vode su materijali, nakon čega slijedi strukturni dizajn membranskih modula, a zatim tehnologija primjene membrane.
Organski membranski proizvodi prešli su s početnih PP (polipropilen), PAN (poliakrilonitril) i PVC (polivinil klorid) na PS (polisulfon), PES (polietersulfon), PVDF (poliviniliden fluorid) i odnedavno PTFE (politetrafluoretilen), kao i PolyCera-nagrađenu Nobelovom nagradom (organski metal membrana) koja se pojavila prije nekoliko godina.
Anorganski membranski proizvodi evoluirali su od tradicionalnih Al2O3 (aluminijev oksid), ZrO2 (cirkonijev oksid) i TiO2 (titanijev dioksid) do SiC (silicijev karbid).
Što je materijal bolji, to su značajnije prednosti u opterećenju, radu, čišćenju, održavanju i životnom vijeku po jedinici površine membrane.
Materijali podupiru iteraciju i evoluciju proizvoda za odvajanje membrane, dok se struktura membranskih modula nastavlja inovirati i probijati. Granice između scenarija primjene organskih i anorganskih membrana postaju sve nejasnije.
Prvo raspravimo o različitim oblicima proizvoda organskih membrana.
Najčešći oblici proizvoda uronjenih ultrafiltracijskih membrana uključuju: zavjesne membrane, uronjene stupne membrane i ravne membrane.
Među onima s inovativnim strukturama membranskog modula, one koje sam primijetio uključuju: KOCH-ove membrane tipa -morske alge, Shanghai Seewo-ove cjevaste plosnate membrane, Huzhou Dingtaijeve fleksibilne pločaste membrane, Shanghai Shiputaijeve fleksibilne membrane i Huber VRM rotirajuće uronjene ultrafiltracijske membrane. Sve su to prilično reprezentativne.
Potopljene anorganske membrane prvenstveno su ravne membrane, uz iznimke kao što su rotirajuće keramičke membrane (strogo govoreći, keramičke membrane s pozitivnim tlakom), koje su također ravne membrane. Postoji dosta domaćih proizvođača rotirajućih keramičkih membrana, uključujući Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. i Feichao Technology.
Moduli uronjene anorganske membrane također imaju različite optimizirane i inovativne verzije.
Osnovni elementi strukturnog dizajna membranskog modula su:
1. Gustoća pakiranja
2. Hidraulički razvod
3. Raspored cjevovoda
Svi strukturni dizajni membranskih modula imaju za cilj uravnotežiti gustoću pakiranja i hidrauličku distribuciju kako bi se povećala učinkovitost permeata i radna stabilnost.
Metalni okviri najčešći su oblik tradicionalnih keramičkih pločastih membranskih modula-. Membranski elementi mogu biti pričvršćeni bočno (svaki membranski element ima mlaznicu permeata na oba kraja) ili uzdužno (svaki element membrane ima mlaznicu permeata samo na jednom kraju). Pojedinačni element membrane može biti veličine 1000 mm × 250 mm × 6 mm (duljina × širina × visina), s jednim elementom veličine 0,5 četvornih metara.
Međutim, što je veća veličina jednog membranskog elementa, lošija je konvergencija učinkovitosti membranskog elementa. Područje membrane u blizini mlaznice permeata imat će veću učinkovitost od ostalih dijelova. Slično, tijekom povratnog ispiranja, obnavljanje fluksa također predstavlja isti problem. Rješenje je projektirati više propusnih kanala, kao što je cjevasti tip u organskim membranskim modulima i središnja metoda prikupljanja fleksibilnih membrana. Ovaj problem još uvijek postoji u membranskim modulima-s metalnim okvirom.
Plastični okviri tek su postupno stekli popularnost posljednjih godina. Uobičajena veličina pojedinačnog membranskog elementa je 600 mm × 145 mm × 6 mm (duljina × širina × visina), s efektivnom površinom filtracije od 0,177 kvadratnih metara. CERAFILTEC (njemačka tvrtka) predvodnik je u promicanju svih-plastičnih okvira u industriji, a njegov je strukturni dizajn vrlo osebujan. Dizajn "mreže" savršeno dijeli svaki membranski modul u četiri dijela tijekom procesa propusnosti i povratnog ispiranja, osiguravajući simetrične kanale protoka propusnosti i vrlo ujednačenu hidrauličku distribuciju za svaki membranski element. Nadalje, ogranci cjevovoda permeata integrirani su unutar membranskog modula, a sve glavne cijevi (glavna cijev permeata, glavna cijev povratnog ispiranja) spojene su na vrhu membranskog tornja, pojednostavljujući instalaciju i smanjujući prostorne potrebe.
Bilo iz perspektive materijala ili iz perspektive strukturalnog dizajna membranskog modula, ravne membrane od silicij-karbida posjeduju značajne prednosti u tehnologiji primjene membrane. Oni su spremni sjajno zasjati u polju primjene MBR-a.