Materialele și modulele cu membrană reprezintă fundamentul tehnologiei de aplicare a membranei.
Miezul tratării apei pe bază de membrană-o reprezintă materialele, urmate de proiectarea structurală a modulelor cu membrană și apoi de tehnologia de aplicare a membranei.
Produsele cu membrană organică au trecut de la PP (polipropilenă), PAN (poliacrilonitril) și PVC (clorura de polivinil) la PS (polisulfonă), PES (polietersulfonă), PVDF (fluorura de poliviniliden) și, mai recent, PTFE (politetrafluoretilenă), precum și membrană metalică (politetrafluoretilenă) câștigată de premiul Nobel acum cativa ani.
Produsele membranare anorganice au evoluat de la Al2O3 (oxid de aluminiu), ZrO2 (zirconiu) și TiO2 (dioxid de titan) la SiC (carbură de siliciu).
Cu cât materialul este superior, cu atât sunt mai semnificative avantajele în ceea ce privește volumul de lucru, operare, curățare, întreținere și durata de viață pe unitate de suprafață a membranei.
Materialele susțin iterația și evoluția produselor de separare cu membrană, în timp ce structura modulelor cu membrană continuă să inoveze și să străpungă. Granițele dintre scenariile de aplicare a membranelor organice și anorganice devin din ce în ce mai neclare.
Să discutăm mai întâi despre diferitele forme de produse ale membranelor organice.
Cele mai obișnuite forme de produs ale membranelor de ultrafiltrare scufundate includ: membrane cortină, membrane pentru coloane scufundate și membrane plate.
Printre cele cu structuri inovatoare de module de membrană, cele pe care le-am observat includ: membranele de tip alge-de la KOCH, membranele tubulare plate de la Shanghai Seewo, membranele flexibile de la Huzhou Dingtai, membranele flexibile de la Shanghai Shiputai și membranele rotative de ultrafiltrare scufundate Huber VRM. Toate acestea sunt destul de reprezentative.
Membranele anorganice scufundate sunt în primul rând membrane plate, cu excepții precum membranele ceramice rotative (strict vorbind, membrane ceramice cu presiune pozitivă), care sunt, de asemenea, membrane plate. Există destul de mulți producători interni de membrane ceramice rotative, inclusiv Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. și Feichao Technology.
Modulele cu membrane anorganice scufundate au, de asemenea, diferite versiuni optimizate și inovatoare.
Elementele de bază ale proiectării structurale a modulului de membrană sunt:
1. Densitatea ambalajului
2. Distributie hidraulica
3. Dispunerea conductelor
Toate modelele structurale ale modulelor cu membrană urmăresc să echilibreze densitatea ambalajului și distribuția hidraulică pentru a maximiza eficiența permeabilității și stabilitatea operațională.
Cadrele metalice sunt cea mai comună formă de module tradiționale cu membrană plat-de ceramică. Elementele de membrană pot fi fixate lateral (fiecare element de membrană are o duză de permeat la ambele capete) sau longitudinal (fiecare element de membrană are o duză de permeat la un singur capăt). Un singur element cu membrană poate fi de până la 1000 mm × 250 mm × 6 mm (lungime × lățime × înălțime), cu un singur element care măsoară 0,5 metri pătrați.
Cu toate acestea, cu cât dimensiunea unui singur element de membrană este mai mare, cu atât convergența eficienței elementului de membrană este mai proastă. Zona membranei de lângă duza de permeat va avea o eficiență mai mare decât alte părți. În mod similar, în timpul spălării în contra, recuperarea fluxului prezintă, de asemenea, aceeași problemă. Soluția este de a proiecta mai multe canale de permeat, cum ar fi tipul tubular în module cu membrană organică și metoda de colectare centrală a membranelor flexibile. Această problemă încă există în modulele cu membrană-metalică.
Ramele din plastic au câștigat popularitate doar treptat în ultimii ani. Dimensiunea comună a unui singur element de membrană este de 600 mm × 145 mm × 6 mm (lungime × lățime × înălțime), cu o zonă de filtrare efectivă de 0,177 metri pătrați. CERAFILTEC (o companie germană) este lider în promovarea tuturor-cadrelor din plastic din industrie, iar designul său structural este foarte distinctiv. Designul „grilă” împarte perfect fiecare modul de membrană în patru secțiuni în timpul proceselor de permeat și spălare în contra, asigurând canale simetrice de curgere a permeatului și o distribuție hidraulică foarte uniformă pentru fiecare element de membrană. În plus, secțiunile de ramificație ale conductei de permeat sunt integrate în modulul de membrană, iar toate conductele principale (țeava principală de permeat, conducta principală de spălare în contra) sunt conectate în partea de sus a turnului de membrană, simplificând instalarea și reducând cerințele de spațiu.
Fie din perspectiva materialului, fie din perspectiva designului structural al modulului de membrană, membranele cu foi plate din carbură de siliciu au avantaje semnificative în tehnologia de aplicare a membranei. Sunt gata să strălucească puternic în domeniul de aplicare a MBR.