Tehnologia de separare a membranei poate fi clasificată în diferite moduri în funcție de metoda de măsurare.
(1) Clasificare după extractant
Pe baza diferitelor produse care trebuie separate, procesele de separare prin membrană pot fi împărțite în patru categorii: purificare, concentrare, separare și extracție. Procesele de separare prin membrană în tratarea apei, unde permeatul este produsul, se numesc purificare; cele în care retentatul este produsul se numesc concentrație; cele în care atât permeatul cât și retentatul sunt produse se numesc separare; iar cei care folosesc o combinație de procese de separare cu membrană cu două tăieturi diferite de retetentat pentru a obține substanțe între cele două limite de separare se numesc extracție.
(2) Clasificare după materialul membranei
Pe baza materialului membranei, membranele semipermeabile pot fi împărțite în membrane organice și anorganice. Materialele membranelor organice includ în principal diverse materiale polimerice cum ar fi polisulfonă, polipropilenă, poliacrilonitril, fluorură de poliviniliden, polietersulfonă, acetat de celuloză, polisulfonă sulfonată şi poliamidă aromatică;
Materialele membranare anorganice sunt împărțite în continuare în membrane anorganice pe bază de metal-, cum ar fi metale și oxizi metalici, și membrane anorganice pe bază de silicați-, cum ar fi ceramica și sticla.
Membranele organice sunt simplu de preparat, au rapoarte mari de volum ale elementelor membranare, sunt ieftine și funcționează la presiuni scăzute, dar suferă de o stabilitate chimică slabă, rezistență la temperatură, rezistență mecanică și rezistență la curățare; membranele anorganice, pe de altă parte, sunt opusul.
Atât tehnologiile cu membrane organice, cât și cele anorganice își îmbunătățesc continuu performanța pe baza avantajelor lor respective, străduindu-se să depășească punctele forte ale celuilalt. În prezent, numai poliamidele aromatice dintre materialele membranelor cu osmoză inversă au atins scara de producție industrială, în timp ce materialele cu membrane de ultrafiltrare au o varietate considerabilă.
(3) Clasificarea prin precizie de separare
Pe baza diferitelor precizii de separare, procesele de separare a membranei de tratare a apei pot fi clasificate în filtrare fină, microfiltrare, ultrafiltrare, nanofiltrare, electrodializă, osmoză inversă, electrodializă în pat de rășină (cunoscută și ca EDI sau electrodeionizare) și distilare cu membrană. Microfiltrarea, ultrafiltrarea, nanofiltrarea și osmoza inversă sunt toate determinate de diferența de presiune pe membrană, în timp ce electrodializa și electrodializa în pat de rășină sunt determinate de diferența de potențial. Membranele de microfiltrare au o limită de greutate moleculară de 0,1–1,0 μm și o presiune de funcționare de 0,1–0,2 MPa; membranele de ultrafiltrare au o greutate moleculară limită de 5000–200000 Da și o presiune de funcționare de 0,1–0,3 MPa; membranele de nanofiltrare au o rată de desalinizare de 0–95% și o presiune de funcționare de 0,3–0,6 MPa; Membranele de osmoză inversă au o rată de desalinizare de 95,0%–99,9%, o salinitate minimă a permeatului de aproximativ 1 mg/L și o presiune de funcționare de 0,7–7,0 MPa.
Electrodializa produce apă desalinizată care nu pătrunde în membrană. Salinitatea minimă a permeatului este apropiată de cea a osmozei inverse, iar presiunea de lucru este de 0,1–0,2 MPa. Rata de desalinizare poate fi ajustată în intervalul 0–98%, în funcție de lungimea căii de curgere și de intensitatea curentului de funcționare.
Umplerea traseului de curgere a apei desalinizate a electrodializei cu rășini schimbătoare de anioni și cationi formează un sistem de electrodializă cu pat de rășină. Atunci când salinitatea influentului este în intervalul 2-5 mg/L, conductivitatea permeatului electrodializei în pat de rășină poate fi menținută la nivelul de 10-15 MΩ.
(4) Clasificare după Structura Membrană
Pe baza diferenței dintre structurile membranelor poroase și ne-poroase, membranele de separare pot fi împărțite în membrane poroase și membrane dense. Membranele poroase au un număr mare de pori permeabili, în timp ce membranele dense nu au pori permeabili.
Pe baza uniformității structurii membranei, membranele poroase și membranele dense pot fi împărțite în continuare în membrane omogene și membrane eterogene. Structura membranei unei membrane omogene este uniformă pe direcția verticală a suprafeței membranei, în timp ce structura membranei unei membrane eterogene este ne-uniformă în direcția verticală a suprafeței membranei.
Membranele de microfiltrare sunt membrane eterogene poroase. Dimensiunea porilor se modifică neregulat la penetrarea membranei, iar eficiența de retenție este determinată în principal de dimensiunea medie a porilor și de porozitate.
Membranele de ultrafiltrare sunt membrane poroase, eterogene. Partea cu apă de alimentare a membranei are un strat dens, rezultând dimensiuni mai mici ale porilor pe partea cu apă de alimentare și dimensiuni mai mari ale porilor pe partea cu apă purificată, facilitând permeabilitatea apei. O membrană omogenă densă tipică este o membrană schimbătoare de ioni utilizată în electrodializă, cu permeabilitate limitată la apă, dar permeabilitate extrem de mare pentru ionii pozitivi sau negativi.
Membranele compozite cu osmoză inversă din poliamidă aromatică sunt membrane dense eterogene tipice. Această membrană constă dintr-o membrană de susținere poroasă, mai groasă, de-viteză, laminată cu un strat compozit extrem de subțire de permeabilitate de-viteză mare, obținând simultan atât o permeabilitate ridicată, cât și un raport de permeabilitate ridicat.
Membranele dense omogene au o structură uniformă în toate direcțiile și posedă rapoarte ridicate de permeabilitate, dar datorită permeabilității lor scăzute, în general nu se formează independent și sunt adesea stratul dens al membranelor compozite.
(5) Clasificare după Structura Elementelor
Un element de membrană este o unitate de lucru cu membrană formată prin combinarea membranelor -de foi sau filamentoase cu componente structurale corespunzătoare. Pe baza diferențelor structurale, elementele membranei pot fi clasificate în diferite forme structurale, cum ar fi plăci, pliate, tubulare, goale și spiralate.
Diverse structuri membranare au propriile avantaje și dezavantaje în ceea ce privește suprafața volumetrică, modelul de curgere, suportul presiunii și condițiile de curățare.
Membranele de filtrare fină, microfiltrare și ultrafiltrare pot fi aranjate în structuri cu plăci pentru a fi utilizate în filtre cu placă și cadru. Deși filtrele cu placă și cadru au o suprafață volumetrică mică și necesită înlocuirea frecventă a materialului membranei, permițând doar funcționarea intermitentă, materialele structurale pentru suportul membranei și conducerea apei nu sunt de unică folosință, rezultând cel mai mic cost al materialului la înlocuirea membranelor.
Membranele fine de filtrare și microfiltrare pot fi, de asemenea, aranjate în structuri plisate pentru a forma filtre plisate. Acestea se bazează pe structura plisată pentru a crește suprafața volumetrică și folosesc membrana însăși pentru a forma suport pentru contrapresiunea și canale de conducere a apei. Cu toate acestea, înlocuirea membranelor plisate crește costul materialelor structurale.
Atât membranele cu plăci, cât și cele plisate împărtășesc caracteristica funcționării cu flux complet-. Dezavantajele lor comune includ incapacitatea de a fi produs continuu pe scară largă și incapacitatea de a fi curățat. Datorită echipamentului lor simplu și a funcționării convenabile, acestea sunt utilizate mai ales în medii de tratare a apei terminale cu procese terminale de-la scară mică, cu poluare redusă.
Membranele tubulare pot fi de microfiltrare, ultrafiltrare, nanofiltrare sau chiar membrane de osmoză inversă, care funcționează sub presiune internă cu un diametru interior de 10–15 mm. Membranele tubulare nu pot fi spălate în contra, au o suprafață volumetrică mică, costuri ridicate ale echipamentelor și eficiență scăzută a echipamentelor; cu toate acestea, pot fi spălate complet înainte-, făcându-le potrivite pentru tratarea lichidelor cu-vâscozitate ridicată,-turbiditate ridicată și o structură excelentă a membranei pentru concentrații speciale de furaj și tratarea apelor uzate industriale.
Membranele de filtrare goale pot fi microfiltrare, ultrafiltrare, nanofiltrare sau osmoză inversă, cu diametre interioare cuprinse între 25 și 1200 μm și diametre exterioare între 50 și 2000 μm.
Membranele de filtrare goale pot fi clasificate în tipuri de presiune internă și presiune externă în funcție de direcția presiunii. Membranele de presiune interioară au o suprafață volumetrică mai mică și o capacitate mai mică de reținere a murdăriei-, sunt ușor de spălat hidraulic și au cerințe ridicate pentru calitatea apei de alimentare. Acestea pot funcționa în moduri de flux-încrucișat sau complet-. Membranele de presiune exterioară au o suprafață volumetrică mai mare și o capacitate mai mare de-reținere a murdăriei, nu sunt ușor de spălat hidraulic, au cerințe mai scăzute pentru calitatea apei de alimentare și funcționează în principal în modul de curgere-plin, ceea ce face dificilă formarea-de curgere transversală.
Membranele de filtrare goale pot avea zone volumetrice extrem de mari, de neegalat de alte structuri ale membranei și au performanțe excelente de spălare înainte și înapoi.
Datorită rezistenței mecanice limitate a fibrelor cu membrană goală, ruperea fibrei este o problemă majoră, iar rata de rupere a fibrei într-o anumită perioadă de funcționare devine un indicator important al duratei de viață a membranei.
Structurile membranare roll-up sunt utilizate în principal pentru membrane de nanofiltrare și osmoză inversă, iar în ultimii ani au apărut și membrane de ultrafiltrare spiral-up. Această structură are o suprafață volumetrică moderată și avantaje cum ar fi rezistența ridicată la presiune de operare, cerințele scăzute de calitate a apei de alimentare, capacitate mare de murdărire, curgere transversală ușoară-și capacitatea de a efectua spălarea directă.
Secțiunea transversală-a canalului de curgere a apei de alimentare într-o membrană-în spirală în sus poate fi considerată ca un canal drept de înălțime uniformă. Această structură permite murdărirea localizată și are o capacitate ridicată de murdărire; cu toate acestea, nu este ușor să obțineți efecte bune de spălare în fiecare zonă, făcându-l predispus la murdăriri localizate.
În plus, membranele compozite-în spirală nu pot fi spălate în contra, ceea ce duce la efecte de curățare slabe. Degradarea performanței din cauza murdării membranei este o problemă majoră pentru structurile în spirală-în sus, iar gradul de degradare a performanței într-o anumită perioadă de funcționare devine un indicator important al duratei de viață a membranei.