Мембранните материали и модули са в основата на технологията за приложение на мембрани.
В основата на мембранно{0}}пречистването на водата са материалите, последвани от структурния дизайн на мембранните модули и след това технологията за приложение на мембраната.
Органичните мембранни продукти преминаха от първоначалните PP (полипропилен), PAN (полиакрилонитрил) и PVC (поливинилхлорид) към PS (полисулфон), PES (полиетерсулфон), PVDF (поливинилиден флуорид) и по-скоро PTFE (политетрафлуоретилен), както и носителя на Нобелова награда-PolyCera (органичен метал мембрана), която се появи преди няколко години.
Неорганичните мембранни продукти са еволюирали от традиционните Al2O3 (алуминиев оксид), ZrO2 (цирконий) и TiO2 (титанов диоксид) до SiC (силициев карбид).
Колкото по-добър е материалът, толкова по-значими са предимствата при работно натоварване, работа, почистване, поддръжка и експлоатационен живот на единица площ на мембраната.
Материалите поддържат итерацията и еволюцията на продуктите за мембранно разделяне, докато структурата на мембранните модули продължава да се обновява и пробива. Границите между сценариите за приложение на органични и неорганични мембрани стават все по-размити.
Нека първо обсъдим различните продуктови форми на органичните мембрани.
Най-често срещаните продуктови форми на потопени ултрафилтрационни мембрани включват: завесени мембрани, потопени колонни мембрани и плоски листови мембрани.
Сред тези с иновативни мембранни модулни структури, тези, които наблюдавах, включват: мембрани от-тип морски водорасли на KOCH, тръбни плоски мембрани на Shanghai Seewo, гъвкави листови мембрани на Huzhou Dingtai, гъвкави листови мембрани на Shanghai Shiputai и въртящи се потопени ултрафилтрационни мембрани на Huber VRM. Всички те са доста представителни.
Потопените неорганични мембрани са предимно плоски листови мембрани, с изключения като въртящи се керамични мембрани (стриктно погледнато, керамични мембрани, управлявани от положително налягане), които също са плоски листови мембрани. Има доста местни производители на въртящи се керамични мембрани, включително Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. и Feichao Technology.
Потопените неорганични мембранни модули също имат различни оптимизирани и иновативни версии.
Основните елементи на структурния дизайн на мембранния модул са:
1. Плътност на опаковката
2. Хидравлично разпределение
3. Подреждане на тръбопроводите
Всички структурни проекти на мембранни модули имат за цел да балансират плътността на опаковката и хидравличното разпределение, за да увеличат максимално ефективността на пермеата и оперативната стабилност.
Металните рамки са най-разпространената форма на традиционни керамични мембранни модули с плосък -лист. Мембранните елементи могат да бъдат фиксирани странично (всеки мембранен елемент има дюза за пермеат в двата края) или надлъжно (всеки мембранен елемент има дюза за пермеат само в единия край). Единичен мембранен елемент може да бъде с размери 1000 mm × 250 mm × 6 mm (дължина × ширина × височина), като един елемент е с размери 0,5 квадратни метра.
Въпреки това, колкото по-голям е размерът на единичен мембранен елемент, толкова по-лоша е конвергенцията на ефективността на мембранния елемент. Мембранната зона близо до дюзата за пермеат ще има по-висока ефективност от другите части. По същия начин, по време на обратно промиване, възстановяването на потока също представлява същия проблем. Решението е да се проектират повече пермеатни канали, като например тръбния тип в органичните мембранни модули и метода за централно събиране на гъвкави мембрани. Този проблем все още съществува при мембранните модули с метална-рамка.
Пластмасовите рамки постепенно набират популярност през последните години. Общият размер на единичен мембранен елемент е 600 mm × 145 mm × 6 mm (дължина × ширина × височина), с ефективна филтрационна площ от 0,177 квадратни метра. CERAFILTEC (немска компания) е лидер в популяризирането на всички-пластмасови рамки в индустрията и нейният структурен дизайн е много отличителен. Дизайнът на "решетката" идеално разделя всеки мембранен модул на четири секции по време на процесите на пермеат и обратно промиване, осигурявайки симетрични канали за поток на пермеат и много равномерно хидравлично разпределение за всеки мембранен елемент. Освен това разклонителните секции на тръбопровода за пермеат са интегрирани в мембранния модул и всички главни тръби (главна тръба за пермеат, главна тръба за обратно промиване) са свързани в горната част на мембранната кула, което опростява монтажа и намалява изискванията за пространство.
Независимо дали от гледна точка на материала или от гледна точка на структурния дизайн на мембранния модул, плоските листови мембрани от силициев карбид притежават значителни предимства в технологията за нанасяне на мембрани. Те са готови да блеснат ярко в полето на приложение на MBR.