Технологію мембранного розділення можна класифікувати різними способами залежно від методу вимірювання.
(1) Класифікація за екстрагентом
На основі різних продуктів, які необхідно розділити, процеси мембранного розділення можна розділити на чотири категорії: очищення, концентрація, розділення та екстракція. Процеси мембранного розділення при обробці води, де пермеат є продуктом, називаються очищенням; ті, де ретентат є продуктом, називають концентрацією; ті, де і пермеат, і ретентат є продуктами, називаються розділенням; а ті, що використовують поєднання процесів мембранного розділення з двома різними відсіченнями ретентату для отримання речовин між двома відсіканнями, називаються екстракцією.
(2) Класифікація за матеріалом мембрани
За матеріалом мембрани напівпроникні мембрани можна розділити на органічні та неорганічні. Органічні мембранні матеріали в основному включають різні полімерні матеріали, такі як полісульфон, поліпропілен, поліакрилонітрил, полівініліденфторид, поліефірсульфон, ацетат целюлози, сульфований полісульфон та ароматичний поліамід;
Неорганічні мембранні матеріали далі поділяються на неорганічні мембрани на основі -металів, як-от метали та оксиди металів, і неорганічні мембрани на основі-силікатів, як-от кераміка та скло.
Органічні мембрани прості у виготовленні, мають високі об’ємні співвідношення мембранних елементів, недорогі та працюють при низьких тисках, але мають низьку хімічну стабільність, термостійкість, механічну міцність і стійкість до очищення; неорганічні мембрани, з іншого боку, протилежні.
Як органічні, так і неорганічні мембранні технології постійно покращують свою продуктивність на основі їхніх відповідних переваг, прагнучи перевершити сильні сторони одна одної. В даний час тільки ароматичні поліаміди серед мембранних матеріалів для зворотного осмосу досягли масштабів промислового виробництва, тоді як матеріали для ультрафільтраційних мембран мають значну різноманітність.
(3) Класифікація за точністю поділу
На основі різних точок розділення процеси мембранного розділення для обробки води можна класифікувати на тонку фільтрацію, мікрофільтрацію, ультрафільтрацію, нанофільтрацію, електродіаліз, зворотний осмос, електродіаліз із шаром смоли (також відомий як EDI або електродеіонізація) і мембранну дистиляцію. Мікрофільтрація, ультрафільтрація, нанофільтрація та зворотний осмос працюють за рахунок різниці тисків на мембрані, тоді як електродіаліз і електродіаліз із шаром смоли – за рахунок різниці потенціалів. Мікрофільтраційні мембрани мають межу молекулярної маси 0,1-1,0 мкм і робочий тиск 0,1-0,2 МПа; ультрафільтраційні мембрани мають межу молекулярної маси 5000-200 000 Да і робочий тиск 0,1-0,3 МПа; нанофільтраційні мембрани мають ступінь знесолення 0–95 % і робочий тиск 0,3–0,6 МПа; мембрани зворотного осмосу мають швидкість опріснення 95,0%–99,9%, мінімальну солоність пермеату приблизно 1 мг/л і робочий тиск 0,7–7,0 МПа.
Електродіаліз виробляє опріснену воду, яка не проникає через мембрану. Мінімальна мінералізація пермеату близька до обратноосмотичного, а робочий тиск становить 0,1–0,2 МПа. Швидкість опріснення може регулюватися в межах 0–98% в залежності від довжини шляху потоку та сили робочого струму.
Заповнення каналу потоку опрісненої води під час електродіалізу аніоно- та катіонообмінними смолами утворює систему електродіалізу із шаром смоли. Коли вхідна солоність знаходиться в діапазоні 2–5 мг/л, провідність пермеату електродіалізу шару смоли можна підтримувати на рівні 10–15 МОм.
(4) Класифікація за структурою мембрани
На основі різниці між структурою пористої та не{0}}пористої мембрани розділові мембрани можна розділити на пористі мембрани та щільні мембрани. Пористі мембрани мають велику кількість проникних пор, тоді як щільні мембрани не мають проникних пор.
На підставі однорідності мембранної структури пористі мембрани та щільні мембрани можна далі розділити на гомогенні мембрани та гетерогенні мембрани. Мембранна структура однорідної мембрани однорідна у вертикальному напрямку поверхні мембрани, тоді як структура мембрани гетерогенної мембрани неоднорідна у вертикальному напрямку поверхні мембрани.
Мікрофільтраційні мембрани — це пористі гетерогенні мембрани. Розмір пор змінюється нерегулярно при проникненні через мембрану, а ефективність утримування в основному визначається середнім розміром пор і пористістю.
Ультрафільтраційні мембрани - це пористі гетерогенні мембрани. Сторона живильної води мембрани має щільний шар, що призводить до меншого розміру пор на стороні живильної води та більшого розміру пор на стороні очищеної води, що сприяє водопроникності. Типова щільна однорідна мембрана — це іонообмінна мембрана, що використовується в електродіалізі, з обмеженою водопроникністю, але надзвичайно високою проникністю для позитивних або негативних іонів.
Ароматичні поліамідні зворотноосмотичні композитні мембрани є типовими неоднорідними щільними мембранами. Ця мембрана складається з товстої, високо-швидкісної, пористої опорної мембрани, ламінованої надзвичайно тонким композитним шаром із високо-швидкісною проникністю, що забезпечує одночасно високу проникність і високий коефіцієнт проникності.
Щільні однорідні мембрани мають однорідну структуру в усіх напрямках і мають високі коефіцієнти проникності, але через їх низьку проникність вони, як правило, не утворюються самостійно і часто є щільним шаром композитних мембран.
(5) Класифікація за структурою елементів
Мембранний елемент – це робоча одиниця мембрани, утворена шляхом поєднання листоподібних або ниткоподібних мембран із відповідними структурними компонентами. На основі структурних відмінностей мембранні елементи можна класифікувати за різними структурними формами, такими як пластинчасті, плісировані, трубчасті, порожнисті та спіралеподібні.
Різні мембранні структури мають свої переваги та недоліки щодо об’ємної площі, схеми потоку, підтримки тиску та умов очищення.
Мембрани тонкої фільтрації, мікрофільтрації та ультрафільтрації можуть бути розташовані в пластинчастих структурах для використання в пластинчастих і каркасних фільтрах. Хоча пластинчасті та каркасні фільтри мають невелику об’ємну площу та потребують частої заміни матеріалу мембрани, що дозволяє лише періодичну роботу, структурні матеріали для опори мембрани та водопровідності не є одноразовими, що призводить до найнижчої вартості матеріалу під час заміни мембран.
Мембрани для тонкої фільтрації та мікрофільтрації також можуть бути скомпоновані в складчасті структури для формування гофрованих фільтрів. Вони покладаються на плісировану структуру для збільшення об’ємної площі та використовують саму мембрану для формування каналів підтримки зворотного тиску та водопровідності. Однак заміна плісированих мембран збільшує вартість конструкційних матеріалів.
І пластинчасті, і гофровані мембрани мають спільну характеристику повно-потоку. Їх загальні недоліки включають неможливість безперервного виробництва у великих масштабах і неможливість очищення. Завдяки простому обладнанню та зручній експлуатації вони здебільшого використовуються в невеликих-кінцевих середовищах очищення води з низьким-забрудненням.
Трубчасті мембрани можуть бути мікрофільтраційними, ультрафільтраційними, нанофільтраційними або навіть мембранами зворотного осмосу, які працюють під внутрішнім тиском із внутрішнім діаметром 10–15 мм. Трубчасті мембрани не піддаються зворотному промиванню, мають малу об'ємну площу, високу вартість обладнання та низьку ефективність обладнання; однак їх можна ретельно-промити, що робить їх придатними для обробки рідин із високою-в’язкістю та високою-каламутністю та чудовою мембранною структурою для спеціального концентрування живлення та очищення промислових стічних вод.
Порожнисті фільтраційні мембрани можуть бути мікрофільтраційними, ультрафільтраційними, нанофільтраційними або зворотньоосмотичними, з внутрішнім діаметром від 25 до 1200 мкм і зовнішнім діаметром від 50 до 2000 мкм.
Порожнисті фільтраційні мембрани можна класифікувати на типи внутрішнього тиску та зовнішнього тиску відповідно до напрямку тиску. Внутрішні напірні мембрани мають меншу об’ємну площу та нижчу здатність-утримувати бруд, їх легко промивати гідравлічно та мають високі вимоги до якості живильної води. Вони можуть працювати в режимах перехресного-потоку або повного-потоку. Зовнішні напірні мембрани мають більшу об’ємну площу та вищу брудо-ємність, їх важко гідравлічно промити, мають нижчі вимоги до якості живильної води та здебільшого працюють у режимі повного-потоку, що ускладнює формування перехресного-потоку.
Порожнисті фільтраційні мембрани можуть мати надзвичайно великі об’ємні площі, незрівнянні з іншими мембранними структурами, і володіти відмінною продуктивністю прямого та зворотного промивання.
Через обмежену механічну міцність порожнистих мембранних волокон розрив волокна є основною проблемою, а швидкість розриву волокна протягом конкретного періоду експлуатації стає важливим показником тривалості життя мембрани.
Згорнуті мембранні структури в основному використовуються для нанофільтраційних і зворотньоосмотичних мембран, а останнім часом також з’явилися спіральні-ультрафільтраційні мембрани. Ця конструкція має помірну об’ємну площу та такі переваги, як високий опір робочому тиску, низькі вимоги до якості живильної води, велика здатність до забруднення, легкий перехресний-потік і можливість виконувати пряме промивання.
Поперечний-переріз каналу потоку живильної води в спіралі-мембрані вгору можна розглядати як прямий канал однакової висоти. Ця структура дозволяє локалізувати забруднення та має високу здатність до забруднення; однак досягти гарного ефекту промивання в кожній області непросто, що робить її схильною до локалізованого забруднення.
Крім того, спіралеподібні-композитні мембрани не можна промивати, що призводить до поганого очищення. Зниження продуктивності через забруднення мембрани є основною проблемою для спіральних-конструкцій, і ступінь погіршення продуктивності протягом певного періоду експлуатації стає важливим показником терміну служби мембрани.