Els materials i mòduls de membrana són la base de la tecnologia d'aplicació de membranes.
El nucli del tractament d'aigua basat en membrana- són els materials, seguit del disseny estructural dels mòduls de membrana i després la tecnologia d'aplicació de membranes.
Els productes de membrana orgànica han passat del PP inicial (polipropilè), PAN (poliacrilonitril) i PVC (clorur de polivinil) a PS (polisulfona), PES (polietersulfona), PVDF (fluorur de polivinilidè) i, més recentment, PTFE (politetrafluoroetilè), així com la membrana del metall (politetrafluoroetilè) premiada amb el Premi Nobel. fa uns anys.
Els productes de membrana inorgànics han evolucionat des de les tradicionals Al2O3 (òxid d'alumini), ZrO2 (zirconi) i TiO2 (diòxid de titani) fins a SiC (carbur de silici).
Com superior sigui el material, més significatius són els avantatges en càrrega de treball, operació, neteja, manteniment i vida útil per unitat d'àrea de membrana.
Els materials donen suport a la iteració i l'evolució dels productes de separació de membrana, mentre que l'estructura dels mòduls de membrana continua innovant i avançant. Els límits entre els escenaris d'aplicació de membranes orgàniques i inorgàniques són cada cop més difuminats.
Primer parlem de les diferents formes de producte de les membranes orgàniques.
Les formes de producte més habituals de membranes d'ultrafiltració submergida inclouen: membranes de cortina, membranes de columna submergida i membranes de làmina plana.
Entre els que tenen estructures innovadores de mòduls de membrana, els que he observat inclouen: les membranes tipus algues-de KOCH, les membranes de làmina plana tubular de Shanghai Seewo, les membranes de làmina flexible de Huzhou Dingtai, les membranes de làmina flexible de Shanghai Shiputai i les membranes d'ultrafiltració submergida rotativa Huber VRM. Tots aquests són força representatius.
Les membranes inorgàniques submergides són principalment membranes de làmina plana, amb excepcions com les membranes ceràmiques rotatives (en sentit estricte, membranes ceràmiques impulsades per pressió positiva), que també són membranes de làmina plana. Hi ha força fabricants nacionals de membranes ceràmiques giratòries, com Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. i Feichao Technology.
Els mòduls de membrana inorgànica submergida també tenen diferents versions optimitzades i innovadores.
Els elements bàsics del disseny estructural del mòdul de membrana són:
1. Densitat d'embalatge
2. Distribució hidràulica
3. Disposició de canonades
Tots els dissenys estructurals dels mòduls de membrana tenen com a objectiu equilibrar la densitat de l'embalatge i la distribució hidràulica per maximitzar l'eficiència del permeat i l'estabilitat operativa.
Els marcs metàl·lics són la forma més comuna de mòduls tradicionals de membrana plana-de ceràmica. Els elements de membrana es poden fixar lateralment (cada element de membrana té un broquet de permeat als dos extrems) o longitudinalment (cada element de membrana té un broquet de permeat només en un extrem). Un sol element de membrana pot ser tan petit com 1000 mm × 250 mm × 6 mm (longitud × amplada × alçada), amb un únic element que mesura 0,5 metres quadrats.
Tanmateix, com més gran sigui la mida d'un sol element de membrana, pitjor serà la convergència de l'eficiència de l'element de membrana. L'àrea de la membrana propera al broquet de permeat tindrà una eficiència més alta que altres parts. De la mateixa manera, durant el rentat a contracor, la recuperació del flux també presenta el mateix problema. La solució és dissenyar més canals permeats, com el tipus tubular en mòduls de membrana orgànica i el mètode de recollida central de membranes flexibles. Aquest problema encara existeix als mòduls de membrana amb marc-metall.
Els marcs de plàstic només han guanyat popularitat gradualment en els últims anys. La mida comuna d'un element de membrana únic és de 600 mm × 145 mm × 6 mm (longitud × amplada × alçada), amb una àrea de filtració efectiva de 0,177 metres quadrats. CERAFILTEC (una empresa alemanya) és líder en la promoció de tots els-marcs de plàstic de la indústria i el seu disseny estructural és molt distintiu. El disseny de "quadrícula" divideix perfectament cada mòdul de membrana en quatre seccions durant els processos de permeat i rentat, assegurant canals de flux de permeat simètrics i una distribució hidràulica molt uniforme per a cada element de membrana. A més, les seccions de branca de la canonada de permeat s'integren dins del mòdul de membrana, i totes les canonades principals (tuba principal de permeat, canonada principal de rentat a contracor) es connecten a la part superior de la torre de membrana, simplificant la instal·lació i reduint els requisits d'espai.
Ja sigui des d'una perspectiva material o des de la perspectiva del disseny estructural del mòdul de membrana, les membranes de fulla plana de carbur de silici tenen avantatges significatius en la tecnologia d'aplicació de membranes. Estan a punt per brillar amb força en el camp d'aplicació MBR.