Membranski materijali i moduli su temelj tehnologije primjene membrana.
Srž tretmana vode na bazi membrane{0}} su materijali, nakon čega slijedi konstrukcijski dizajn membranskih modula, a zatim tehnologija primjene membrane.
Organski membranski proizvodi prešli su sa početnih PP (polipropilen), PAN (poliakrilonitril) i PVC (polivinil hlorid) na PS (polisulfon), PES (polietersulfon), PVDF (poliviniliden fluorid), a odnedavno i PTFE (politetrafluoroetilen), kao i Priorgan{0} metalna membrana) koja se pojavila prije nekoliko godina.
Neorganski membranski proizvodi evoluirali su od tradicionalnih Al2O3 (aluminij oksid), ZrO2 (cirkonija) i TiO2 (titan dioksid) do SiC (silicijum karbida).
Što je materijal superiorniji, to su značajnije prednosti u opterećenju, radu, čišćenju, održavanju i vijeku trajanja po jedinici površine membrane.
Materijali podržavaju ponavljanje i evoluciju proizvoda membranskog odvajanja, dok struktura membranskih modula nastavlja da se inovira i probija. Granice između scenarija primjene organskih i neorganskih membrana postaju sve nejasnije.
Hajde da prvo razgovaramo o različitim oblicima proizvoda organskih membrana.
Najčešći oblici proizvoda potopljenih ultrafiltracijskih membrana uključuju: zavjesne membrane, potopljene stupne membrane i membrane s ravnim pločama.
Među onima sa inovativnim strukturama membranskih modula, one koje sam uočio uključuju: membrane tipa KOCH- morskih algi, membrane sa ravnim pločama od Shanghai Seewoa, fleksibilne membrane Huzhou Dingtai, membrane Shanghai Shiputai subrotirajuće membrane od limova i VRM membrane sa fleksibilnim pločama. Sve su to prilično reprezentativne.
Potopljene anorganske membrane su prvenstveno plosnate membrane, sa izuzecima kao što su rotirajuće keramičke membrane (strogo govoreći, keramičke membrane vođene pozitivnim pritiskom), koje su također plosnate membrane. Postoji dosta domaćih proizvođača rotirajućih keramičkih membrana, uključujući Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. i Feichao Technology.
Potopljeni neorganski membranski moduli također imaju različite optimizirane i inovativne verzije.
Osnovni elementi konstrukcijskog dizajna membranskog modula su:
1. Gustoća pakovanja
2. Hidraulični razvod
3. Raspored cjevovoda
Svi strukturalni dizajni membranskih modula imaju za cilj balansirati gustinu pakovanja i hidrauličku distribuciju kako bi se maksimizirala efikasnost permeata i operativna stabilnost.
Metalni okviri su najčešći oblik tradicionalnih keramičkih ravnih{0}}pločastih membranskih modula. Membranski elementi mogu biti fiksirani bočno (svaki membranski element ima mlaznicu za permeat na oba kraja) ili uzdužno (svaki membranski element ima mlaznicu za permeat samo na jednom kraju). Jedan membranski element može biti malen od 1000 mm × 250 mm × 6 mm (dužina × širina × visina), s jednim elementom veličine 0,5 kvadratnih metara.
Međutim, što je veća veličina jednog elementa membrane, to je lošija konvergencija efikasnosti membranskog elementa. Područje membrane u blizini mlaznice permeata imat će veću efikasnost od ostalih dijelova. Slično, tokom povratnog ispiranja, obnavljanje toka također predstavlja isti problem. Rješenje je da se dizajnira više kanala za permeat, kao što je cijevni tip u modulima organske membrane i centralna metoda prikupljanja fleksibilnih membrana. Ovaj problem još uvijek postoji kod membranskih modula sa metalnim{4}}okvirom.
Plastični okviri tek su postupno stekli popularnost posljednjih godina. Uobičajena veličina jednog membranskog elementa je 600 mm × 145 mm × 6 mm (dužina × širina × visina), sa efektivnom površinom filtracije od 0,177 kvadratnih metara. CERAFILTEC (njemačka kompanija) je lider u promociji svih-plastičnih okvira u industriji, a njegov strukturalni dizajn je veoma prepoznatljiv. Dizajn "mreže" savršeno dijeli svaki membranski modul na četiri dijela tokom procesa permeata i povratnog ispiranja, osiguravajući simetrične kanale protoka permeata i vrlo ujednačenu hidrauličku distribuciju za svaki element membrane. Nadalje, ogranci cijevi za permeat integrirani su unutar membranskog modula, a sve glavne cijevi (glavna cijev permeata, glavna cijev za povratno ispiranje) su povezane na vrhu membranskog tornja, pojednostavljujući instalaciju i smanjujući zahtjeve za prostorom.
Bilo iz perspektive materijala ili iz perspektive strukturalnog dizajna membranskog modula, plosnate membrane od silicijum karbida poseduju značajne prednosti u tehnologiji primene membrana. Spremni su da blistaju u polju MBR aplikacije.