Membran malzemeleri ve modülleri membran uygulama teknolojisinin temelini oluşturur.
Membran-bazlı su arıtmanın özünde malzemeler bulunur, ardından membran modüllerinin yapısal tasarımı ve ardından membran uygulama teknolojisi gelir.
Organik membran ürünleri, başlangıçtaki PP (polipropilen), PAN (poliakrilonitril) ve PVC'den (polivinil klorür), PS (polisülfon), PES (polietersülfon), PVDF (poliviniliden florür) ve daha yakın zamanda PTFE'ye (politetrafloroetilen) ve ayrıca birkaç yıl önce ortaya çıkan Nobel Ödüllü PolyCera'ya (organik metal membran) geçiş yapmıştır.
İnorganik membran ürünleri geleneksel Al2O3'ten (alüminyum oksit), ZrO2'den (zirkonya) ve TiO2'den (titanyum dioksit) SiC'ye (silisyum karbür) evrilmiştir.
Malzeme ne kadar üstün olursa, birim membran alanı başına iş yükü, çalıştırma, temizlik, bakım ve servis ömrü açısından avantajlar da o kadar belirgin olur.
Malzemeler, membran ayırma ürünlerinin yinelenmesini ve gelişimini desteklerken, membran modüllerinin yapısı yenilik yapmaya ve çığır açmaya devam ediyor. Organik ve inorganik membran uygulama senaryoları arasındaki sınırlar giderek bulanıklaşıyor.
Öncelikle organik membranların farklı ürün formlarını tartışalım.
Batık ultrafiltrasyon membranlarının en yaygın ürün formları şunları içerir: perde membranları, batık kolon membranları ve düz tabaka membranları.
Yenilikçi membran modülü yapılarına sahip olanlar arasında gözlemlediklerim arasında şunlar yer alıyor: KOCH'un deniz yosunu-tipi membranları, Shanghai Seewo'nun boru şeklinde düz levha membranları, Huzhou Dingtai'nin esnek levha membranları, Shanghai Shiputai'nin esnek tabaka membranları ve Huber VRM dönen batık ultrafiltrasyon membranları. Bunların hepsi oldukça temsili.
Batık inorganik membranlar, aynı zamanda düz levha membranlar olan dönen seramik membranlar (kesin olarak konuşursak, pozitif basınçla çalışan seramik membranlar) gibi istisnalar dışında, öncelikle düz levha membranlardır. Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. ve Feichao Technology dahil olmak üzere çok sayıda yerli döner seramik membran üreticisi bulunmaktadır.
Batık inorganik membran modüllerinin de farklı optimize edilmiş ve yenilikçi versiyonları vardır.
Membran modülü yapısal tasarımının temel unsurları şunlardır:
1. Paketleme yoğunluğu
2. Hidrolik dağıtım
3. Boru düzeni
Tüm membran modülü yapısal tasarımları, nüfuz etme verimliliğini ve operasyonel stabiliteyi en üst düzeye çıkarmak için paketleme yoğunluğunu ve hidrolik dağıtımı dengelemeyi amaçlamaktadır.
Metal çerçeveler, geleneksel seramik düz-levha membran modüllerinin en yaygın biçimidir. Membran elemanları yanal olarak (her membran elemanının her iki ucunda bir süzüntü ağzı bulunur) veya uzunlamasına (her bir membran elemanının yalnızca bir ucunda bir süzüntü ağzı bulunur) sabitlenebilir. Tek bir membran elemanı 1000 mm x 250 mm x 6 mm (uzunluk x genişlik x yükseklik) kadar küçük olabilir ve tek bir eleman 0,5 metrekare büyüklüğünde olabilir.
Bununla birlikte, tek bir membran elemanının boyutu ne kadar büyük olursa, membran elemanı verimliliğinin yakınsaması o kadar kötü olur. Süzüntü nozulunun yakınındaki membran alanı diğer parçalara göre daha yüksek verimliliğe sahip olacaktır. Benzer şekilde geri yıkama sırasında akı geri kazanımı da aynı sorunu ortaya çıkarır. Çözüm, organik membran modüllerindeki boru tipi ve esnek membranların merkezi toplama yöntemi gibi daha fazla nüfuz eden kanallar tasarlamaktır. Bu sorun metal-çerçeveli membran modüllerinde hala mevcuttur.
Plastik çerçeveler son yıllarda yavaş yavaş popülerlik kazanmaya başladı. Tek bir membran elemanının ortak boyutu 600 mm × 145 mm × 6 mm'dir (uzunluk × genişlik × yükseklik) ve 0,177 metrekarelik etkili filtreleme alanı vardır. CERAFILTEC (bir Alman şirketi), sektördeki tüm-plastik çerçevelerin tanıtımında liderdir ve yapısal tasarımı oldukça farklıdır. "Izgara" tasarımı, süzüntü ve geri yıkama işlemleri sırasında her membran modülünü mükemmel bir şekilde dört bölüme böler ve her membran elemanı için simetrik süzüntü akış kanalları ve çok düzgün bir hidrolik dağıtım sağlar. Ayrıca, süzüntü borularının branşman bölümleri membran modülü içine entegre edilmiştir ve tüm ana borular (sızıntı ana borusu, geri yıkama ana borusu) membran kulesinin tepesine bağlanarak kurulumu basitleştirir ve alan gereksinimini azaltır.
İster malzeme açısından ister membran modülü yapısal tasarımı açısından olsun, silisyum karbür düz levha membranlar, membran uygulama teknolojisinde önemli avantajlara sahiptir. MBR uygulama alanında parlak bir şekilde parlamaya hazırlanıyorlar.