Tehnologija odvajanja membrane može se klasificirati na različite načine ovisno o metodi mjerenja.
(1) Klasifikacija prema ekstrakciji
Na temelju različitih proizvoda koje treba odvojiti, procesi membranske separacije mogu se podijeliti u četiri kategorije: pročišćavanje, koncentracija, separacija i ekstrakcija. Procesi odvajanja membrane u obradi vode, gdje je permeat proizvod, nazivaju se pročišćavanjem; one gdje je retentat proizvod nazivaju se koncentracija; one gdje su i permeat i retentat proizvodi nazivaju se separacija; a oni koji koriste kombinaciju procesa odvajanja membrane s dva različita ograničenja retentata kako bi se dobile tvari između dva granična ograničenja nazivaju se ekstrakcija.
(2) Klasifikacija prema materijalu membrane
Polupropusne membrane se prema materijalu membrane dijele na organske i anorganske. Materijali organske membrane uglavnom uključuju različite polimerne materijale kao što su polisulfon, polipropilen, poliakrilonitril, poliviniliden fluorid, polietersulfon, celulozni acetat, sulfonirani polisulfon i aromatski poliamid;
Anorganski membranski materijali dalje se dijele na anorganske membrane-na bazi metala kao što su metali i metalni oksidi i anorganske membrane-na bazi silikata kao što su keramika i staklo.
Organske membrane su jednostavne za pripremu, imaju visoke omjere volumena membranskog elementa, jeftine su i rade pri niskim tlakovima, ali imaju lošu kemijsku stabilnost, temperaturnu otpornost, mehaničku čvrstoću i otpornost na čišćenje; anorganske membrane su, s druge strane, suprotne.
I organske i anorganske membranske tehnologije kontinuirano poboljšavaju svoju izvedbu na temelju svojih prednosti, nastojeći nadmašiti prednosti jedne druge. Trenutno su samo aromatski poliamidi među membranskim materijalima za reverznu osmozu dosegnuli industrijsku proizvodnju, dok su membranski materijali za ultrafiltraciju prilično raznoliki.
(3) Razvrstavanje prema preciznosti razdvajanja
Na temelju različitih preciznosti odvajanja, procesi membranske separacije za obradu vode mogu se klasificirati u finu filtraciju, mikrofiltraciju, ultrafiltraciju, nanofiltraciju, elektrodijalizu, reverznu osmozu, elektrodijalizu u sloju smole (također poznatu kao EDI ili elektrodeionizacija) i membransku destilaciju. Mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija i reverzna osmoza sve su potaknute razlikom tlaka kroz membranu, dok su elektrodijaliza i elektrodijaliza na bazi smole potaknute razlikom potencijala. Membrane za mikrofiltraciju imaju granicu molekularne mase od 0,1–1,0 μm i radni tlak od 0,1–0,2 MPa; ultrafiltracijske membrane imaju granicu molekularne mase od 5000-200000 Da i radni tlak od 0,1-0,3 MPa; nanofiltracijske membrane imaju stopu desalinizacije od 0-95% i radni tlak od 0,3-0,6 MPa; membrane za reverznu osmozu imaju stopu desalinizacije od 95,0%–99,9%, minimalni salinitet permeata od približno 1 mg/L i radni tlak od 0,7–7,0 MPa.
Elektrodijalizom se proizvodi desalinizirana voda koja ne prodire kroz membranu. Minimalni salinitet permeata je blizu onog kod reverzne osmoze, a radni tlak je 0,1–0,2 MPa. Stopa desalinizacije može se podesiti u rasponu od 0–98% ovisno o duljini putanje protoka i intenzitetu radne struje.
Punjenje staze protoka desalinizirane vode elektrodijalize smolama za anionsku i kationsku izmjenu stvara sustav elektrodijalize sloja smole. Kada je ulazna slanost u rasponu od 2-5 mg/L, vodljivost permeata elektrodijalize sloja smole može se održavati na razini od 10-15 MΩ.
(4) Klasifikacija prema strukturi membrane
Na temelju razlike između poroznih i neporoznih membranskih struktura, separacijske membrane mogu se podijeliti na porozne i guste membrane. Porozne membrane imaju veliki broj propusnih pora, dok guste membrane nemaju propusne pore.
Na temelju ujednačenosti strukture membrane, porozne membrane i guste membrane mogu se dalje podijeliti na homogene membrane i heterogene membrane. Membranska struktura homogene membrane jednolika je u okomitom smjeru površine membrane, dok je struktura membrane heterogene membrane ne-jednolika u okomitom smjeru površine membrane.
Mikrofiltracijske membrane su porozne heterogene membrane. Veličina pora se nepravilno mijenja prilikom prolaska kroz membranu, a učinkovitost zadržavanja uglavnom je određena prosječnom veličinom pora i poroznošću.
Ultrafiltracijske membrane su porozne, heterogene membrane. Strana membrane s napojnom vodom ima gusti sloj, što rezultira manjim veličinama pora na strani napojne vode i većim veličinama pora na strani pročišćene vode, što olakšava propusnost vode. Tipična gusta homogena membrana je membrana za ionsku izmjenu koja se koristi u elektrodijalizi, s ograničenom propusnošću za vodu, ali izuzetno visokom propusnošću za pozitivne ili negativne ione.
Aromatične poliamidne kompozitne membrane reverzne osmoze tipične su heterogene guste membrane. Ova se membrana sastoji od deblje,-brze, porozne potporne membrane laminirane izuzetno tankim kompozitnim slojem propusnosti velike-brzine, čime se istovremeno postiže visoka propusnost i visok omjer propusnosti.
Guste homogene membrane imaju ujednačenu strukturu u svim smjerovima i imaju visoke omjere propusnosti, ali zbog niske propusnosti uglavnom se ne formiraju samostalno i često su gusti sloj kompozitnih membrana.
(5) Klasifikacija prema strukturi elementa
Membranski element radna je jedinica membrane koja se formira kombinacijom pločastih ili filamentnih membrana s odgovarajućim strukturnim komponentama. Na temelju strukturnih razlika, membranski elementi mogu se klasificirati u različite strukturne oblike kao što su pločasti, nabrani, cjevasti, šuplji i spiralno namotani.
Različite membranske strukture imaju svoje prednosti i nedostatke u smislu volumetrijskog područja, uzorka protoka, podrške tlaku i uvjeta čišćenja.
Membrane za finu filtraciju, mikrofiltraciju i ultrafiltraciju mogu se rasporediti u pločaste strukture za upotrebu u pločastim i okvirnim filtrima. Iako pločasti i okvirni filtri imaju malu volumetrijsku površinu i zahtijevaju čestu zamjenu materijala membrane, dopuštajući samo povremeni rad, strukturni materijali za potporu membrane i provođenje vode nisu za jednokratnu upotrebu, što rezultira najnižim troškovima materijala prilikom zamjene membrana.
Membrane za finu filtraciju i mikrofiltraciju također se mogu rasporediti u naborane strukture kako bi formirale nabrane filtre. Oni se oslanjaju na naboranu strukturu za povećanje volumetrijske površine i koriste samu membranu za formiranje potpore protiv tlaka i kanala za provođenje vode. Međutim, zamjena nabranih membrana povećava cijenu strukturnih materijala.
I pločaste i nabrane membrane dijele karakteristike rada punog{0}}protoka. Njihovi zajednički nedostaci uključuju nemogućnost kontinuirane proizvodnje u velikim količinama i nemogućnost čišćenja. Zbog svoje jednostavne opreme i praktičnog rada, uglavnom se koriste u malim-okruženjima s-niskim{4}}zagađenjem terminalne obrade vode.
Tubularne membrane mogu biti mikrofiltracijske, ultrafiltracijske, nanofiltracijske ili čak membrane reverzne osmoze, koje rade pod unutarnjim tlakom s unutarnjim promjerom od 10-15 mm. Cjevaste membrane ne mogu se ispirati, imaju malu volumetrijsku površinu, visoku cijenu opreme i nisku učinkovitost opreme; međutim, mogu se temeljito-prati, što ih čini prikladnima za obradu tekućina visoke-viskoznosti, visoke-mutnoće i izvrsnu strukturu membrane za posebnu koncentraciju hrane i obradu industrijskih otpadnih voda.
Šuplje filtracijske membrane mogu biti mikrofiltracijske, ultrafiltracijske, nanofiltracijske ili reverzne osmoze, s unutarnjim promjerima od 25 do 1200 μm i vanjskim promjerima od 50 do 2000 μm.
Šuplje filtracijske membrane mogu se klasificirati u vrste unutarnjeg tlaka i vanjskog tlaka prema smjeru tlaka. Unutarnje tlačne membrane imaju manju volumetrijsku površinu i manji kapacitet-zadržavanja prljavštine, lako ih je hidraulički ispirati i imaju visoke zahtjeve za kvalitetu napojne vode. Mogu raditi u križnom-protoku ili punom-protoku. Vanjske tlačne membrane imaju veću volumetrijsku površinu i veći kapacitet-zadržavanja prljavštine, nije ih lako hidraulički isprati, imaju niže zahtjeve za kvalitetom napojne vode i uglavnom rade u punom-protoku, što otežava stvaranje poprečnog-protoka.
Šuplje filtracijske membrane mogu imati ekstremno velika volumetrijska područja, neusporediva s drugim membranskim strukturama, te imaju izvrsne performanse pranja naprijed i natrag.
Zbog ograničene mehaničke čvrstoće šupljih membranskih vlakana, lom vlakana je veliki problem, a stopa loma vlakana unutar određenog radnog razdoblja postaje važan pokazatelj životnog vijeka membrane.
Roll-up membranske strukture uglavnom se koriste za nanofiltraciju i membrane za reverznu osmozu, a posljednjih godina pojavile su se i spiralne-ultrafiltracijske membrane. Ova struktura ima umjereno volumetrijsko područje i prednosti kao što su otpornost na visoki radni tlak, niski zahtjevi za kvalitetom napojne vode, veliki kapacitet zaprljanja, lak-protok i mogućnost izvođenja ispiranja naprijed.
Poprečni-presjek kanala protoka napojne vode u spiralno{1}}gorej membrani može se smatrati ravnim kanalom jednake visine. Ova struktura omogućuje lokalizirano onečišćenje i ima visoku sposobnost obraštanja; međutim, nije lako postići dobre učinke ispiranja u svakom području, što ga čini sklonim lokalnom onečišćenju.
Nadalje, spiralne-kompozitne membrane ne mogu se ispirati, što rezultira lošim učinkom čišćenja. Degradacija performansi zbog onečišćenja membrane glavni je problem za spiralne-strukture, a stupanj degradacije performansi unutar određenog radnog razdoblja postaje važan pokazatelj životnog vijeka membrane.
