Membraanmaterjalid ja moodulid on membraani pealekandmise tehnoloogia aluseks.
Membraanil{0}}põhineva veetöötluse tuumaks on materjalid, millele järgneb membraanimoodulite konstruktsioon ja seejärel membraani pealekandmise tehnoloogia.
Orgaanilised membraantooted on algselt PP-st (polüpropüleenist), PAN-ist (polüakrüülnitriil) ja PVC-st (polüvinüülkloriid) üle läinud PS-le (polüsulfoon), PES-ile (polüeetersulfoon), PVDF-ile (polüvinülideenfluoriid) ja viimasel ajal PTFE-le (polütetrafluoroetüleen) ning Nobeli membraanile (mis võitis paar aastat tagasi Polü-Chi)
Anorgaanilised membraanitooted on arenenud traditsioonilisest Al2O3-st (alumiiniumoksiid), ZrO2-st (tsirkooniumoksiid) ja TiO2-st (titaandioksiid) SiC-ks (ränikarbiid).
Mida parem on materjal, seda olulisemad on töökoormuse, töö, puhastamise, hoolduse ja kasutusea eelised membraanipinnaühiku kohta.
Materjalid toetavad membraanieraldustoodete iteratsiooni ja arengut, samas kui membraanimoodulite struktuur jätkab uuendusi ja läbimurret. Piirid orgaaniliste ja anorgaaniliste membraanide kasutamise stsenaariumide vahel muutuvad üha hägusemaks.
Kõigepealt arutame orgaaniliste membraanide erinevaid tootevorme.
Sukeldatud ultrafiltratsioonimembraanide levinumad tootevormid on: kardinmembraanid, veealused kolonnimembraanid ja lamedad lehtmembraanid.
Nende hulgas, millel on uuenduslikud membraanmoodulistruktuurid, olen täheldanud järgmisi: KOCH-i merevetikate{0}}tüüpi membraanid, Shanghai Seewo torukujulised lamedad lehtmembraanid, Huzhou Dingtai painduvad lehtmembraanid, Shanghai Shiputai painduvad lehtmembraanid ja Huberi VRM-i pöörlevad sukeldatud ultrafiltratsioonimembraanid. Need kõik on üsna esinduslikud.
Sukeldatud anorgaanilised membraanid on peamiselt lamedad lehtmembraanid, eranditega nagu pöörlevad keraamilised membraanid (rangelt võttes positiivse rõhuga keraamilised membraanid), mis on samuti lamedad lehtmembraanid. Kodumaiseid pöörlevate keraamiliste membraanide tootjaid on üsna palju, sealhulgas Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. ja Feichao Technology.
Sukeldatud anorgaanilistel membraanimoodulitel on ka erinevad optimeeritud ja uuenduslikud versioonid.
Membraanmooduli konstruktsiooni põhielemendid on:
1. Pakendi tihedus
2. Hüdrauliline jaotus
3. Torustiku paigutus
Kõikide membraanmoodulite konstruktsioonide eesmärk on tasakaalustada pakkimistihedust ja hüdraulilist jaotust, et maksimeerida permeaadi efektiivsust ja tööstabiilsust.
Metallraamid on traditsiooniliste keraamiliste{0}}lehtmembraanmoodulite levinumad vormid. Membraanelemente saab kinnitada külgsuunas (igal membraanielemendil on mõlemas otsas permeaadiotsik) või pikisuunas (igal membraanielemendil on permeaadiotsik ainult ühes otsas). Üksik membraanielement võib olla kuni 1000 mm × 250 mm × 6 mm (pikkus × laius × kõrgus), ühe elemendi suurus on 0,5 ruutmeetrit.
Kuid mida suurem on üksiku membraanielemendi suurus, seda halvem on membraanielemendi efektiivsuse lähenemine. Permeaadi düüsi lähedal asuv membraaniala on teistest osadest suurema efektiivsusega. Samamoodi tekitab tagasipesu ajal voo taastumine sama probleemi. Lahenduseks on kavandada rohkem permeaadikanaleid, näiteks torukujulist tüüpi orgaanilistes membraanimoodulites ja painduvate membraanide tsentraalset kogumismeetodit. See probleem esineb endiselt metallraamiga membraanimoodulites{4}.
Plastraamid on viimastel aastatel vaid järk-järgult populaarsust kogunud. Ühe membraanielemendi tavaline suurus on 600 mm × 145 mm × 6 mm (pikkus × laius × kõrgus), efektiivse filtreerimisalaga 0,177 ruutmeetrit. CERAFILTEC (Saksamaa ettevõte) on kõigi{6}}plastraamide reklaamimise liider selles tööstuses ja selle konstruktsioon on väga eristuv. "Võrgu" disain jagab iga membraanimooduli täiuslikult neljaks osaks permeaadi ja tagasipesu protsesside ajal, tagades sümmeetrilised permeaadi voolukanalid ja iga membraanielemendi väga ühtlase hüdraulilise jaotuse. Lisaks on permeaattorustiku haruosad integreeritud membraanimoodulisse ja kõik põhitorud (permeaadi põhitoru, tagasivoolu põhitoru) on ühendatud membraani torni ülaosas, mis lihtsustab paigaldamist ja vähendab ruumivajadust.
Olenemata sellest, kas see on materjali või membraanimooduli konstruktsiooni vaatenurgast, on ränikarbiidi tasapinnalistel membraanidel membraanirakendustehnoloogias olulisi eeliseid. Need on valmis MBR-i rakendusväljal eredalt särama.