Membránové materiály a moduly jsou základem technologie membránových aplikací.
Základem membránové-úpravy vody jsou materiály, následuje konstrukční návrh membránových modulů a poté technologie nanášení membrán.
Organické membránové produkty přešly z původního PP (polypropylen), PAN (polyakrylonitril) a PVC (polyvinylchlorid) na PS (polysulfon), PES (polyethersulfon), PVDF (polyvinylidenfluorid) a v poslední době PTFE (polytetrafluoretylen), stejně jako membrána za {{0}výherce Nobelovy ceny za organický kov, která se objevila před několika lety (polyCera).
Anorganické membránové produkty se vyvinuly z tradičního Al2O3 (oxid hlinitý), ZrO2 (oxid zirkoničitý) a TiO2 (oxid titaničitý) na SiC (karbid křemíku).
Čím kvalitnější materiál, tím významnější výhody v pracovním zatížení, provozu, čištění, údržbě a životnosti na jednotku plochy membrány.
Materiály podporují iteraci a vývoj produktů membránové separace, zatímco struktura membránových modulů se neustále inovuje a proniká. Hranice mezi scénáři aplikace organických a anorganických membrán se stále více stírají.
Pojďme nejprve probrat různé formy produktů organických membrán.
Mezi nejběžnější formy produktů submerzních ultrafiltračních membrán patří: clonové membrány, submerzní kolonové membrány a ploché membrány.
Mezi ty s inovativními strukturami membránových modulů, které jsem pozoroval, patří: membrány typu KOCH z mořských řas{0}}, tubulární ploché membrány Shanghai Seewo, flexibilní listové membrány Huzhou Dingtai, flexibilní listové membrány Shanghai Shiputai a rotační ponořené ultrafiltrační membrány Huber VRM. Všechny jsou poměrně reprezentativní.
Ponořené anorganické membrány jsou primárně ploché plošné membrány, s výjimkami, jako jsou rotační keramické membrány (přesně řečeno, přetlakem poháněné keramické membrány), které jsou rovněž ploché plošné membrány. Existuje poměrně málo tuzemských výrobců rotačních keramických membrán, včetně Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd., a Feichao Technology.
Moduly ponořené anorganické membrány mají také různé optimalizované a inovativní verze.
Základní prvky konstrukce membránového modulu jsou:
1. Hustota balení
2. Hydraulický rozvod
3. Uspořádání potrubí
Všechny konstrukční návrhy membránových modulů mají za cíl vyvážit hustotu náplně a hydraulickou distribuci, aby se maximalizovala účinnost permeátu a provozní stabilita.
Kovové rámy jsou nejběžnější formou tradičních keramických plochých-membránových modulů. Membránové prvky mohou být upevněny bočně (každý membránový prvek má permeátovou trysku na obou koncích) nebo podélně (každý membránový prvek má permeátovou trysku pouze na jednom konci). Jeden membránový prvek může mít rozměry pouhých 1000 mm × 250 mm × 6 mm (délka × šířka × výška), přičemž jeden prvek může mít rozměr 0,5 metru čtverečních.
Čím větší je však velikost jednoho membránového prvku, tím horší je konvergence účinnosti membránového prvku. Oblast membrány v blízkosti permeátové trysky bude mít vyšší účinnost než ostatní části. Podobně při zpětném promývání představuje obnova tavidla stejný problém. Řešením je navrhnout více permeačních kanálů, jako je tubulární typ v organických membránových modulech a centrální sběrný způsob flexibilních membrán. Tento problém stále existuje u membránových modulů s kovovým-rámem.
Plastové rámy si v posledních letech získávají oblibu teprve postupně. Běžná velikost jednoho membránového prvku je 600 mm × 145 mm × 6 mm (délka × šířka × výška) s efektivní filtrační plochou 0,177 m2. CERAFILTEC (německá společnost) je lídrem v propagaci všech-plastových rámů v tomto odvětví a její konstrukční design je velmi výrazný. Konstrukce "mřížky" dokonale rozděluje každý membránový modul do čtyř sekcí během procesů permeátu a zpětného proplachu, čímž zajišťuje symetrické kanály toku permeátu a velmi rovnoměrnou hydraulickou distribuci pro každý membránový prvek. Kromě toho jsou větve potrubí permeátu integrovány do membránového modulu a všechna hlavní potrubí (hlavní potrubí permeátu, hlavní potrubí zpětného proplachu) jsou připojena v horní části membránové věže, což zjednodušuje instalaci a snižuje požadavky na prostor.
Ploché membrány z karbidu křemíku mají významné výhody v technologii membránových aplikací, ať už z hlediska materiálu nebo z hlediska konstrukčního návrhu membránového modulu. Jsou připraveny jasně zářit v oblasti aplikací MBR.