Membrānas materiāli un moduļi ir membrānas pielietošanas tehnoloģijas pamats.
Membrānas{0}}ūdens attīrīšanas pamatā ir materiāli, kam seko membrānu moduļu konstrukcijas dizains un membrānas uzklāšanas tehnoloģija.
Organisko membrānu izstrādājumi ir mainījušies no sākotnējās PP (polipropilēna), PAN (poliakrilnitrila) un PVC (polivinilhlorīds) uz PS (polisulfonu), PES (poliētersulfonu), PVDF (polivinilidēna fluorīdu) un pēdējā laikā PTFE (politetrafluoretilēnu), kā arī Nobela prēmiju (pirms dažiem gadiem ieguva) membrānu.
Neorganiskie membrānu produkti ir attīstījušies no tradicionālā Al2O3 (alumīnija oksīds), ZrO2 (cirkonija oksīds) un TiO2 (titāna dioksīds) līdz SiC (silīcija karbīdam).
Jo augstāks ir materiāls, jo lielākas priekšrocības ir darba slodzes, darbības, tīrīšanas, apkopes un kalpošanas laikā uz membrānas laukuma vienību.
Materiāli atbalsta membrānas atdalīšanas produktu iterāciju un attīstību, savukārt membrānas moduļu struktūra turpina attīstīties un izlauzties cauri. Robežas starp organisko un neorganisko membrānu pielietošanas scenārijiem kļūst arvien neskaidrākas.
Vispirms apspriedīsim dažādas organisko membrānu produktu formas.
Visizplatītākās iegremdēto ultrafiltrācijas membrānu produktu formas ir: aizkaru membrānas, iegremdētās kolonnas membrānas un plakanas lokšņu membrānas.
Starp tiem, kuriem ir novatoriskas membrānas moduļu struktūras, esmu novērojis: KOCH jūraszāļu- tipa membrānas, Shanghai Seewo cauruļveida plakanas lokšņu membrānas, Huzhou Dingtai elastīgās lokšņu membrānas, Shanghai Shiputai elastīgās lokšņu membrānas un Huber VRM rotējošās zemūdens ultrafiltrācijas membrānas. Tie visi ir diezgan reprezentatīvi.
Iegremdētās neorganiskās membrānas galvenokārt ir plakanas lokšņu membrānas, ar izņēmumiem, piemēram, rotējošās keramikas membrānas (stingri sakot, keramiskās membrānas ar pozitīvu spiedienu), kas arī ir plakanas lokšņu membrānas. Ir diezgan daudz vietējo rotējošo keramikas membrānu ražotāju, tostarp Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. un Feichao Technology.
Iegremdētajiem neorganisko membrānu moduļiem ir arī dažādas optimizētas un novatoriskas versijas.
Membrānas moduļa konstrukcijas galvenie elementi ir:
1. Iepakojuma blīvums
2. Hidrauliskais sadalījums
3. Cauruļvadu izkārtojums
Visu membrānas moduļu konstrukciju mērķis ir līdzsvarot iepakojuma blīvumu un hidraulisko sadalījumu, lai maksimāli palielinātu caurlaidības efektivitāti un darbības stabilitāti.
Metāla rāmji ir visizplatītākais tradicionālo keramikas plakano{0}}lokšņu membrānas moduļu veids. Membrānas elementus var nostiprināt sāniski (katram membrānas elementam abos galos ir permeāta sprausla) vai gareniski (katram membrānas elementam ir permeāta uzgalis tikai vienā galā). Atsevišķs membrānas elements var būt pat 1000 mm × 250 mm × 6 mm (garums × platums × augstums), un viena elementa izmērs ir 0,5 kvadrātmetri.
Tomēr, jo lielāks ir viena membrānas elementa izmērs, jo sliktāka ir membrānas elementa efektivitātes konverģence. Membrānas laukumam pie permeāta sprauslas būs lielāka efektivitāte nekā citām daļām. Līdzīgi arī pretskalošanas laikā plūsmas atgūšana rada tādu pašu problēmu. Risinājums ir izveidot vairāk caurlaidības kanālu, piemēram, cauruļveida veidu organisko membrānu moduļos un centrālo elastīgo membrānu savākšanas metodi. Šī problēma joprojām pastāv metāla-rāmju membrānas moduļos.
Plastmasas rāmji pēdējos gados ir tikai pakāpeniski ieguvuši popularitāti. Viena membrānas elementa kopējais izmērs ir 600 mm × 145 mm × 6 mm (garums × platums × augstums), un efektīvais filtrēšanas laukums ir 0,177 kvadrātmetri. CERAFILTEC (Vācijas uzņēmums) ir līderis visu{6}}plastmasas rāmju popularizēšanā šajā nozarē, un tā konstrukcijas dizains ir ļoti atšķirīgs. "Režģa" dizains perfekti sadala katru membrānas moduli četrās daļās permeāta un pretskalošanas procesos, nodrošinot simetriskus caurlaidības plūsmas kanālus un ļoti vienmērīgu hidraulisko sadalījumu katram membrānas elementam. Turklāt permeāta cauruļvadu atzarojumi ir integrēti membrānas modulī, un visas galvenās caurules (permeāta galvenā caurule, pretskalošanas galvenā caurule) ir savienotas membrānas torņa augšpusē, vienkāršojot uzstādīšanu un samazinot telpas vajadzības.
Neatkarīgi no materiāla perspektīvas vai no membrānas moduļu konstrukcijas viedokļa silīcija karbīda plakanās loksnes membrānām ir būtiskas priekšrocības membrānas pielietošanas tehnoloģijā. Tie ir gatavi spoži spīdēt MBR lietojuma laukā.