Technologie membránové separace může být klasifikována různými způsoby v závislosti na metodě měření.
(1) Klasifikace podle extraktoru
Na základě různých produktů, které mají být separovány, lze procesy membránové separace rozdělit do čtyř kategorií: čištění, koncentrace, separace a extrakce. Membránové separační procesy při úpravě vody, kde je produktem permeát, se nazývají čištění; ty, kde je produktem retentát, se nazývají koncentrace; ty, kde permeát i retentát jsou produkty, se nazývají separace; a ty, které používají kombinaci procesů membránové separace se dvěma různými mezními hodnotami retentátu k získání látek mezi dvěma mezními hodnotami, se nazývají extrakce.
(2) Klasifikace podle materiálu membrány
Podle materiálu membrány lze semipermeabilní membrány rozdělit na organické a anorganické membrány. Organické membránové materiály zahrnují hlavně různé polymerní materiály, jako je polysulfon, polypropylen, polyakrylonitril, polyvinylidenfluorid, polyethersulfon, acetát celulózy, sulfonovaný polysulfon a aromatický polyamid;
Anorganické membránové materiály se dále dělí na anorganické membrány na bázi kovu -, jako jsou kovy a oxidy kovů, a anorganické membrány na bázi křemičitanů -, jako je keramika a sklo.
Organické membrány se snadno připravují, mají vysoké objemové poměry membránových prvků, jsou levné a fungují při nízkých tlacích, ale trpí špatnou chemickou stabilitou, teplotní odolností, mechanickou pevností a odolností proti čištění; anorganické membrány jsou naopak opakem.
Technologie organických i anorganických membrán neustále zlepšují svůj výkon na základě jejich příslušných výhod a snaží se navzájem překonat své silné stránky. V současné době pouze aromatické polyamidy mezi membránovými materiály pro reverzní osmózu dosáhly průmyslové výroby, zatímco ultrafiltrační membránové materiály mají značnou rozmanitost.
(3) Klasifikace podle přesnosti separace
Na základě různých přesností separace lze membránové separační procesy úpravy vody rozdělit na jemnou filtraci, mikrofiltraci, ultrafiltraci, nanofiltraci, elektrodialýzu, reverzní osmózu, elektrodialýzu na pryskyřičném loži (také známou jako EDI nebo elektrodeionizace) a membránovou destilaci. Mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace a reverzní osmóza jsou všechny řízeny tlakovým rozdílem přes membránu, zatímco elektrodialýza a elektrodialýza pryskyřicového lože jsou řízeny rozdílem potenciálů. Mikrofiltrační membrány mají mezní hodnotu molekulové hmotnosti 0,1–1,0 μm a provozní tlak 0,1–0,2 MPa; ultrafiltrační membrány mají mezní molekulovou hmotnost 5000–200000 Da a provozní tlak 0,1–0,3 MPa; nanofiltrační membrány mají rychlost odsolování 0–95 % a provozní tlak 0,3–0,6 MPa; membrány pro reverzní osmózu mají rychlost odsolování 95,0 %–99,9 %, minimální salinitu permeátu přibližně 1 mg/l a provozní tlak 0,7–7,0 MPa.
Elektrodialýza produkuje odsolenou vodu, která neprostupuje membránou. Minimální salinita permeátu je blízká reverzní osmóze a provozní tlak je 0,1–0,2 MPa. Rychlost odsolování lze nastavit v rozsahu 0–98 % v závislosti na délce průtokové dráhy a intenzitě provozního proudu.
Naplnění dráhy toku odsolené vody elektrodialýzy aniontovými a kationtoměničovými pryskyřicemi tvoří elektrodialyzační systém s pryskyřičným ložem. Když je salinita přítoku v rozmezí 2–5 mg/l, může být vodivost permeátu elektrodialýzy pryskyřičného lože udržována na úrovni 10–15 MΩ.
(4) Klasifikace podle struktury membrány
Na základě rozdílu mezi porézními a -porézními membránovými strukturami lze separační membrány rozdělit na porézní membrány a husté membrány. Porézní membrány mají velké množství propustných pórů, zatímco husté membrány nemají propustné póry.
Na základě jednotnosti membránové struktury lze porézní membrány a husté membrány dále rozdělit na homogenní membrány a heterogenní membrány. Membránová struktura homogenní membrány je stejnoměrná ve vertikálním směru povrchu membrány, zatímco struktura membrány heterogenní membrány je nejednotná ve vertikálním směru povrchu membrány.
Mikrofiltrační membrány jsou porézní heterogenní membrány. Velikost pórů se při pronikání membránou mění nepravidelně a účinnost retence je určena především průměrnou velikostí pórů a pórovitostí.
Ultrafiltrační membrány jsou porézní, heterogenní membrány. Strana napájecí vody membrány má hustou vrstvu, což má za následek menší velikosti pórů na straně napájecí vody a větší velikosti pórů na straně vyčištěné vody, což usnadňuje propustnost vody. Typická hustá homogenní membrána je iontoměničová membrána používaná v elektrodialýze s omezenou propustností vody, ale extrémně vysokou propustností pro kladné nebo záporné ionty.
Aromatické polyamidové kompozitní membrány s reverzní osmózou jsou typické heterogenní husté membrány. Tato membrána se skládá ze silnější, vysokorychlostní, porézní nosné membrány laminované extrémně tenkou kompozitní vrstvou s vysokou -propustností, která současně dosahuje vysoké propustnosti i vysokého poměru propustnosti.
Husté homogenní membrány mají jednotnou strukturu ve všech směrech a mají vysoké poměry permeability, ale vzhledem k jejich nízké permeabilitě se obecně nevytvářejí samostatně a často jsou hustou vrstvou kompozitních membrán.
(5) Klasifikace podle struktury prvků
Membránový prvek je membránová pracovní jednotka vytvořená kombinací fóliových nebo vláknitých membrán s odpovídajícími konstrukčními součástmi. Na základě strukturálních rozdílů lze membránové prvky rozdělit do různých strukturních forem, jako jsou deskové, plisované, trubkové, duté a spirálově vinuté.
Různé membránové struktury mají své výhody a nevýhody, pokud jde o objemovou plochu, vzor proudění, tlakovou podporu a podmínky čištění.
Jemná filtrace, mikrofiltrace a ultrafiltrační membrány mohou být uspořádány v deskových strukturách pro použití v deskových a rámových filtrech. Přestože deskové a rámové filtry mají malou objemovou plochu a vyžadují častou výměnu materiálu membrány, což umožňuje pouze přerušovaný provoz, konstrukční materiály pro podporu membrány a vedení vody nejsou na jedno použití, což vede k nejnižším nákladům na materiál při výměně membrán.
Jemné filtrační a mikrofiltrační membrány mohou být také uspořádány do skládaných struktur, aby vytvořily skládané filtry. Ty se spoléhají na plisovanou strukturu, která zvětšuje objemovou plochu a využívají samotnou membránu k vytvoření zpětného tlaku a kanálků pro vedení vody. Výměna plisovaných membrán však zvyšuje náklady na konstrukční materiály.
Deskové i plisované membrány sdílejí charakteristiku plného-průtokového provozu. Mezi jejich společné nevýhody patří nemožnost výroby kontinuálně ve velkém měřítku a nemožnost čištění. Díky svému jednoduchému vybavení a pohodlnému ovládání se většinou používají v malých-prostředích pro koncovou úpravu vody s nízkým{4}}znečištěním.
Tubulární membrány mohou být mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace nebo dokonce membrány reverzní osmózy, fungující pod vnitřním tlakem s vnitřním průměrem 10–15 mm. Trubkové membrány nelze zpětně proplachovat, mají malou objemovou plochu, vysoké náklady na zařízení a nízkou účinnost zařízení; lze je však důkladně promýt vpřed-, díky čemuž jsou vhodné pro čištění vysoce-viskozních a-zákalů a mají vynikající membránovou strukturu pro speciální koncentraci krmiva a čištění průmyslových odpadních vod.
Duté filtrační membrány mohou být mikrofiltrace, ultrafiltrace, nanofiltrace nebo reverzní osmóza, s vnitřním průměrem od 25 do 1200 μm a vnějším průměrem od 50 do 2000 μm.
Duté filtrační membrány lze rozdělit na typy s vnitřním tlakem a vnější tlak podle směru tlaku. Vnitřní tlakové membrány mají menší objemovou plochu a nižší kapacitu-zachycování nečistot, snadno se hydraulicky proplachují a mají vysoké požadavky na kvalitu napájecí vody. Mohou fungovat v režimu cross{3}}flow nebo fullflow-. Externí tlakové membrány mají větší objemovou plochu a vyšší kapacitu-zachycování nečistot, nelze je snadno hydraulicky proplachovat, mají nižší požadavky na kvalitu napájecí vody a většinou fungují v režimu plného-průtoku, takže je obtížné vytvořit křížový-proud.
Duté filtrační membrány mohou mít extrémně velké objemové plochy, kterým se jiné membránové struktury nevyrovnají, a mají vynikající dopředný a zpětný proplachovací výkon.
Vzhledem k omezené mechanické pevnosti dutých membránových vláken je lámání vlákna hlavním problémem a rychlost lámání vlákna během specifické provozní doby se stává důležitým ukazatelem životnosti membrány.
Roll{0}}membránové struktury se používají hlavně pro nanofiltraci a membrány pro reverzní osmózu a v posledních letech se objevily i spirálové-ultrafiltrační membrány. Tato struktura má střední objemovou plochu a výhody, jako je vysoká odolnost vůči provoznímu tlaku, nízké požadavky na kvalitu napájecí vody, velká kapacita zanášení, snadné příčné-proudění a schopnost provádět dopředné proplachování.
Průřez-průtokového kanálu napájecí vody ve spirálové-mbráně nahoru lze považovat za přímý kanál jednotné výšky. Tato struktura umožňuje lokalizované znečištění a má vysokou kapacitu pro znečištění; není však snadné dosáhnout dobrých splachovacích účinků v každé oblasti, takže je náchylná k lokalizovanému znečištění.
Spirálovité{0}}kompozitní membrány navíc nelze propláchnout, což má za následek špatné čisticí účinky. Snížení výkonu v důsledku znečištění membrány je hlavním problémem spirálovitých-struktur a stupeň snížení výkonu během konkrétní provozní doby se stává důležitým ukazatelem životnosti membrány.