Мембранні матеріали та модулі є основою технології застосування мембран.
Основою очищення води на основі мембран- є матеріали, потім структурний дизайн мембранних модулів, а потім технологія застосування мембран.
Органічні мембранні продукти перейшли від первинного PP (поліпропілену), PAN (поліакрилонітрилу) і PVC (полівінілхлориду) до PS (полісульфону), PES (поліефірсульфону), PVDF (полівініліденфториду) і нещодавно до PTFE (політетрафторетилену), а також до PolyCera (органічний метал), що отримав Нобелівську премію- мембрана), яка з’явилася кілька років тому.
Неорганічні мембранні продукти еволюціонували від традиційних Al2O3 (оксид алюмінію), ZrO2 (окис цирконію) і TiO2 (діоксид титану) до SiC (карбіду кремнію).
Чим краще матеріал, тим вагоміші переваги в робочому навантаженні, експлуатації, очищенні, обслуговуванні та терміні служби на одиницю площі мембрани.
Матеріали підтримують ітерацію та еволюцію продуктів мембранного розділення, тоді як структура мембранних модулів продовжує вдосконалюватися та прориватися. Межі між сценаріями застосування органічних і неорганічних мембран стають все більш розмитими.
Давайте спочатку обговоримо різні форми продукту органічних мембран.
Найпоширеніші форми занурених ультрафільтраційних мембран включають: завісні мембрани, занурені колонкові мембрани та плоскі листові мембрани.
Серед тих, що мають інноваційні структури мембранних модулів, я спостерігав: мембрани типу морських водоростей KOCH, трубчасті плоскі листові мембрани Shanghai Seewo, гнучкі листові мембрани Huzhou Dingtai, гнучкі листові мембрани Shanghai Shiputai та обертові занурені ультрафільтраційні мембрани Huber VRM. Усі вони досить репрезентативні.
Занурені неорганічні мембрани - це переважно плоскі листові мембрани, за винятком таких як обертові керамічні мембрани (строго кажучи, керамічні мембрани з позитивним тиском), які також є плоскими листовими мембранами. Існує досить багато вітчизняних виробників обертових керамічних мембран, включаючи Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. і Feichao Technology.
Занурені неорганічні мембранні модулі також мають різні оптимізовані та інноваційні версії.
Основними елементами конструкції мембранного модуля є:
1. Щільність упаковки
2. Гідравлічний розподіл
3. Облаштування трубопроводів
Усі структурні конструкції мембранних модулів спрямовані на збалансування щільності упаковки та гідравлічного розподілу для максимізації ефективності пермеату та стабільності роботи.
Металеві рами є найпоширенішою формою традиційних керамічних плоских мембранних модулів-. Мембранні елементи можуть бути закріплені збоку (кожен мембранний елемент має пермеатне сопло на обох кінцях) або поздовжньо (кожен мембранний елемент має пермеатне сопло лише на одному кінці). Один елемент мембрани може мати розміри 1000 мм × 250 мм × 6 мм (довжина × ширина × висота), з розміром одного елемента 0,5 квадратних метрів.
Однак чим більший розмір окремого мембранного елемента, тим гірша конвергенція ефективності мембранного елемента. Область мембрани біля сопла пермеату матиме вищу ефективність, ніж інші частини. Подібним чином, під час зворотного промивання, відновлення флюсу також представляє ту саму проблему. Рішення полягає в розробці більшої кількості каналів пермеату, таких як трубчастий тип в органічних мембранних модулях і метод центрального збору гнучких мембран. Ця проблема все ще існує в мембранних модулях із металевим каркасом.
Останніми роками пластикові рами лише поступово набирають популярність. Загальний розмір одного мембранного елемента становить 600 мм × 145 мм × 6 мм (довжина × ширина × висота), з ефективною площею фільтрації 0,177 квадратних метрів. CERAFILTEC (німецька компанія) є лідером у просуванні всіх-пластикових рам у галузі, а її структурний дизайн надзвичайно характерний. Конструкція «сітки» ідеально розділяє кожен мембранний модуль на чотири секції під час процесів пермеату та зворотного промивання, забезпечуючи симетричні канали потоку пермеату та дуже рівномірний гідравлічний розподіл для кожного елемента мембрани. Крім того, відгалуження трубопроводу пермеату інтегровані в мембранний модуль, а всі основні труби (основна труба пермеату, головна труба зворотного промивання) з’єднані у верхній частині колони мембрани, що спрощує монтаж і зменшує потреби в просторі.
Незалежно від того, з точки зору матеріалу або з точки зору структурного дизайну мембранного модуля, плоскі листові мембрани з карбіду кремнію мають значні переваги в технології застосування мембран. Вони готові яскраво сяяти в області застосування MBR.