Tehnologija membranske separacije može se klasifikovati na različite načine u zavisnosti od metode merenja.
(1) Klasifikacija prema ekstraktantima
Na osnovu različitih proizvoda koje treba odvojiti, procesi membranske separacije mogu se podijeliti u četiri kategorije: prečišćavanje, koncentracija, odvajanje i ekstrakcija. Procesi membranske separacije u tretmanu vode, gdje je permeat proizvod, nazivaju se prečišćavanjem; one u kojima je retentat proizvod nazivaju se koncentracija; oni u kojima su i permeat i retentat proizvodi se nazivaju separacijom; a oni koji koriste kombinaciju procesa membranskog odvajanja sa dva različita granična ograničenja retentata da bi se dobile supstance između dva granična prelaza nazivaju se ekstrakcija.
(2) Klasifikacija prema materijalu membrane
Na osnovu materijala membrane, polupropusne membrane se mogu podijeliti na organske i anorganske membrane. Organski membranski materijali uglavnom uključuju različite polimerne materijale kao što su polisulfon, polipropilen, poliakrilonitril, poliviniliden fluorid, polietersulfon, celulozni acetat, sulfonirani polisulfon i aromatični poliamid;
Neorganski membranski materijali se dalje dijele na neorganske membrane na bazi metala- kao što su metali i metalni oksidi, i na neorganske membrane na bazi silikata- kao što su keramika i staklo.
Organske membrane su jednostavne za pripremu, imaju visoke omjere volumena membranskih elemenata, jeftine su i rade na niskim pritiscima, ali pate od loše kemijske stabilnosti, temperaturne otpornosti, mehaničke čvrstoće i otpornosti na čišćenje; neorganske membrane su, s druge strane, suprotne.
I organske i neorganske membranske tehnologije kontinuirano poboljšavaju svoje performanse na osnovu svojih prednosti, nastojeći da nadmaše jedna drugu snagu. Trenutno su samo aromatični poliamidi među materijalima za membranu reverzne osmoze dostigli industrijsku proizvodnju, dok materijali za ultrafiltracionu membranu imaju značajnu raznolikost.
(3) Klasifikacija prema preciznosti razdvajanja
Na osnovu različitih preciznosti odvajanja, procesi membranskog odvajanja vode mogu se klasificirati na 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 su vođeni razlikom pritiska na membrani, dok su elektrodijaliza i elektrodijaliza u sloju smole vođeni razlikom potencijala. Mikrofiltracione membrane imaju graničnu molekulsku težinu od 0,1–1,0 μm i radni pritisak od 0,1–0,2 MPa; ultrafiltracione membrane imaju graničnu molekulsku težinu od 5000–200000 Da i radni pritisak od 0,1–0,3 MPa; nanofiltracione membrane imaju stopu desalinizacije od 0–95% i radni pritisak 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 pritisak od 0,7-7,0 MPa.
Elektrodijaliza proizvodi desaliniziranu vodu koja ne prodire kroz membranu. Minimalni salinitet permeata je blizak onoj kod reverzne osmoze, a radni pritisak je 0,1–0,2 MPa. Brzina desalinizacije može se podesiti u rasponu od 0-98% u zavisnosti od dužine putanje protoka i intenziteta radne struje.
Punjenje putanje protoka desalinizirane vode elektrodijalize smolama za izmjenu anjona i katjona formira sistem elektrodijalize u sloju smole. Kada je ulazni salinitet u rasponu od 2-5 mg/L, provodljivost permeata elektrodijalize u sloju smole može se održavati na nivou od 10-15 MΩ.
(4) Klasifikacija prema strukturi membrane
Na osnovu razlike između poroznih i neporoznih membranskih struktura, separacijske membrane se mogu podijeliti na porozne i guste membrane. Porozne membrane imaju veliki broj propusnih pora, dok guste membrane nemaju propusne pore.
Na osnovu ujednačenosti strukture membrane, porozne membrane i guste membrane mogu se dalje podijeliti na homogene membrane i heterogene membrane. Struktura membrane homogene membrane je jednolična u vertikalnom smjeru površine membrane, dok je struktura membrane heterogene membrane neujednačena u vertikalnom smjeru površine membrane.
Mikrofiltracione membrane su porozne heterogene membrane. Veličina pora se nepravilno mijenja prilikom prožimanja membrane, a efikasnost zadržavanja uglavnom je određena prosječnom veličinom pora i poroznošću.
Ultrafiltracione membrane su porozne, heterogene membrane. Strana napojne vode membrane ima gust sloj, što rezultira manjim veličinama pora na strani napojne vode i većim veličinama pora na strani pročišćene vode, olakšavajući propusnost vode. Tipična gusta homogena membrana je membrana za izmjenu jona koja se koristi u elektrodijalizi, s ograničenom propusnošću vode, ali izuzetno visokom propusnošću za pozitivne ili negativne ione.
Kompozitne membrane od aromatičnog poliamida reverzne osmoze su tipične heterogene guste membrane. Ova membrana se sastoji od deblje, brze-porozne potporne membrane laminirane sa izuzetno tankim kompozitnim slojem velike -brzinske propusnosti, čime se istovremeno postižu i visoka propusnost i visoki 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 elemenata
Element membrane je radna jedinica membrane formirana kombinovanjem pločastih - ili filamentoznih membrana sa odgovarajućim strukturnim komponentama. Na osnovu strukturnih razlika, membranski elementi se mogu klasifikovati u različite strukturne oblike kao što su pločasti, naborani, cevasti, šuplji i spiralno namotani.
Različite membranske strukture imaju svoje prednosti i nedostatke u pogledu zapreminske površine, obrasca protoka, potpore pritiska i uslova čišćenja.
Membrane za finu filtraciju, mikrofiltraciju i ultrafiltraciju mogu se rasporediti u pločaste strukture za upotrebu u pločastim i okvirnim filterima. Iako pločasti i okvirni filteri imaju malu zapreminsku površinu i zahtijevaju čestu zamjenu materijala membrane, dozvoljavajući samo povremeni rad, strukturni materijali za potporu membrane i provodljivost vode nisu jednokratni, što rezultira najnižim troškovima materijala pri zamjeni membrana.
Membrane za finu filtraciju i mikrofiltraciju također se mogu rasporediti u nabrane strukture kako bi formirale nabrane filtere. Oni se oslanjaju na nabranu strukturu kako bi povećali volumetrijsku površinu i koriste samu membranu za formiranje potpornih potpora i kanala za vođenje vode. Međutim, zamjena naboranih membrana povećava cijenu konstrukcijskih materijala.
I ploče i nabrane membrane dijele karakteristiku rada punog -protoka. Njihovi zajednički nedostaci uključuju nemogućnost kontinuirane proizvodnje u velikim razmjerima i nemogućnost čišćenja. Zbog svoje jednostavne opreme i praktičnog rada, uglavnom se koriste u malim-okolinama niskog-procesnog procesa za prečišćavanje vode.
Cjevaste membrane mogu biti mikrofiltracione, ultrafiltracione, nanofiltracione ili čak membrane za reverznu osmozu, koje rade pod unutrašnjim pritiskom sa unutrašnjim prečnikom od 10-15 mm. Cjevaste membrane se ne mogu ispirati natrag, imaju malu zapreminsku površinu, visoku cijenu opreme i nisku efikasnost opreme; međutim, mogu se temeljno-prati naprijed, što ih čini pogodnim za tretiranje tečnosti visokog{4}}viskoziteta, velike-mutnoće i odlične strukture membrane za specijalnu koncentraciju hrane i tretman industrijskih otpadnih voda.
Šuplje filtracijske membrane mogu biti mikrofiltraciona, ultrafiltracijska, nanofiltracijska ili reverzna osmoza, sa unutrašnjim promjerom od 25 do 1200 μm i vanjskim od 50 do 2000 μm.
Šuplje filtracione membrane se mogu klasificirati na tipove unutrašnjeg pritiska i spoljašnjeg pritiska prema smeru pritiska. Interne tlačne membrane imaju manju zapreminsku površinu i manji kapacitet-zadržavanja prljavštine, lako se hidraulički ispiraju i imaju visoke zahtjeve za kvalitetom napojne vode. Mogu raditi u unakrsnom-i punom{4}} načinu rada. Eksterne tlačne membrane imaju veću zapreminsku 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 formiranje poprečnog-toka.
Šuplje filtracione membrane mogu imati ekstremno velike volumetrijske površine, koje nemaju premca druge membranske strukture, i posjeduju odlične performanse pranja naprijed i nazad.
Zbog ograničene mehaničke čvrstoće šupljih membranskih vlakana, lomljenje vlakana predstavlja veliki problem, a brzina lomljenja vlakana u određenom radnom periodu postaje važan pokazatelj životnog vijeka membrane.
Roll{0}} membranske strukture se uglavnom koriste za membrane za nanofiltraciju i reverznu osmozu, a posljednjih godina pojavile su se i spiralne{1}}up ultrafiltracione membrane. Ova struktura ima umjerenu volumetrijsku površinu i prednosti kao što su visoka otpornost na radni pritisak, niski zahtjevi za kvalitetom napojne vode, veliki kapacitet zagađivanja, lak poprečni -protok i mogućnost izvođenja ispiranja naprijed.
Poprečni-presjek kanala za protok napojne vode u spiralnoj-gore membrani može se smatrati ravnim kanalom ujednačene visine. Ova struktura omogućava lokalizirano obraštanje i ima visok kapacitet zarastanja; međutim, nije lako postići dobre efekte ispiranja u svakom području, što ga čini podložnim lokaliziranom prljanju.
Nadalje, kompozitne membrane u obliku spirale-gore se ne mogu isprati natrag, što rezultira lošim efektima čišćenja. Smanjenje performansi zbog onečišćenja membrane je veliki problem za spiralne-gore strukture, a stepen degradacije performansi unutar određenog radnog perioda postaje važan pokazatelj životnog vijeka membrane.