Membraanmaterialen en modules vormen de basis van de membraantoepassingstechnologie.
De kern van membraan{0}}gebaseerde waterbehandeling bestaat uit materialen, gevolgd door het structurele ontwerp van membraanmodules en vervolgens membraantoepassingstechnologie.
Organische membraanproducten zijn overgegaan van het oorspronkelijke PP (polypropyleen), PAN (polyacrylonitril) en PVC (polyvinylchloride) naar PS (polysulfon), PES (polyethersulfon), PVDF (polyvinylideenfluoride) en recenter PTFE (polytetrafluorethyleen), evenals het Nobelprijswinnende PolyCera (organisch metaalmembraan) dat een paar jaar geleden opkwam.
Anorganische membraanproducten zijn geëvolueerd van traditioneel Al2O3 (aluminiumoxide), ZrO2 (zirkoniumoxide) en TiO2 (titaandioxide) naar SiC (siliciumcarbide).
Hoe superieur het materiaal, des te belangrijker zijn de voordelen op het gebied van werklast, bediening, reiniging, onderhoud en levensduur per eenheid membraanoppervlak.
Materialen ondersteunen de iteratie en evolutie van membraanscheidingsproducten, terwijl de structuur van membraanmodules blijft innoveren en doorbreken. De grenzen tussen organische en anorganische membraantoepassingsscenario's vervagen steeds meer.
Laten we eerst de verschillende productvormen van organische membranen bespreken.
De meest voorkomende productvormen van ondergedompelde ultrafiltratiemembranen zijn: gordijnmembranen, ondergedompelde kolommembranen en vlakke plaatmembranen.
Onder degenen met innovatieve membraanmodulestructuren heb ik onder meer waargenomen: KOCH's zeewier--type membranen, Shanghai Seewo's buisvormige vlakke plaatmembranen, Huzhou Dingtai's flexibele plaatmembranen, Shanghai Shiputai's flexibele plaatmembranen en Huber VRM roterende ondergedompelde ultrafiltratiemembranen. Deze zijn allemaal behoorlijk representatief.
Ondergedompelde anorganische membranen zijn voornamelijk vlakke plaatmembranen, met uitzonderingen zoals roterende keramische membranen (strikt genomen door positieve druk aangedreven keramische membranen), die ook vlakke plaatmembranen zijn. Er zijn nogal wat binnenlandse fabrikanten van roterende keramische membranen, waaronder Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. en Feichao Technology.
Ondergedompelde anorganische membraanmodules hebben ook verschillende geoptimaliseerde en innovatieve versies.
De kernelementen van het structurele ontwerp van membraanmodules zijn:
1. Verpakkingsdichtheid
2. Hydraulische distributie
3. Leidingwerk
Alle structurele ontwerpen van membraanmodules zijn gericht op het balanceren van de pakkingsdichtheid en de hydraulische distributie om de permeaatefficiëntie en operationele stabiliteit te maximaliseren.
Metalen frames zijn de meest voorkomende vorm van traditionele keramische vlakke-membraanmodules. Membraanelementen kunnen zijdelings (elk membraanelement heeft aan beide uiteinden een permeaatmondstuk) of longitudinaal (elk membraanelement heeft slechts aan één uiteinde een permeaatmondstuk) worden bevestigd. Een enkel membraanelement kan zo klein zijn als 1000 mm x 250 mm x 6 mm (lengte x breedte x hoogte), waarbij een enkel element 0,5 vierkante meter meet.
Hoe groter de afmeting van een enkel membraanelement is, hoe slechter de convergentie van de efficiëntie van het membraanelement. Het membraangebied nabij het permeaatmondstuk zal een hoger rendement hebben dan andere onderdelen. Op soortgelijke wijze levert het terugwinnen van de flux tijdens het terugspoelen hetzelfde probleem op. De oplossing is om meer permeaatkanalen te ontwerpen, zoals het buisvormige type in organische membraanmodules en de centrale verzamelmethode van flexibele membranen. Dit probleem bestaat nog steeds bij membraanmodules met een metalen-frame.
Kunststof kozijnen hebben de afgelopen jaren slechts geleidelijk aan populariteit gewonnen. De gebruikelijke maat van een enkel membraanelement is 600 mm x 145 mm x 6 mm (lengte x breedte x hoogte), met een effectief filtratieoppervlak van 0,177 vierkante meter. CERAFILTEC (een Duits bedrijf) is toonaangevend in het promoten van alle-kunststof kozijnen in de branche, en het structurele ontwerp is zeer onderscheidend. Het "grid"-ontwerp verdeelt elke membraanmodule perfect in vier secties tijdens permeaat- en terugspoelprocessen, waardoor symmetrische permeaatstroomkanalen en een zeer uniforme hydraulische verdeling voor elk membraanelement worden gegarandeerd. Bovendien zijn de aftakkingen van de permeaatleiding geïntegreerd in de membraanmodule en zijn alle hoofdleidingen (permeaathoofdleiding, terugspoelhoofdleiding) aangesloten op de bovenkant van de membraantoren, waardoor de installatie wordt vereenvoudigd en de benodigde ruimte wordt verminderd.
Of het nu vanuit een materiaalperspectief is of vanuit het perspectief van het structurele ontwerp van membraanmodules, vlakke plaatmembranen van siliciumcarbide bezitten aanzienlijke voordelen in de membraantoepassingstechnologie. Ze staan klaar om helder te schitteren in het MBR-toepassingsveld.