Os materiais e módulos das membranas são a base da tecnologia de aplicação de membranas.
O núcleo do tratamento-de água baseado em membrana são os materiais, seguidos pelo projeto estrutural dos módulos de membrana e, em seguida, pela tecnologia de aplicação da membrana.
Os produtos de membrana orgânica passaram do PP (polipropileno), PAN (poliacrilonitrila) e PVC (cloreto de polivinila) iniciais para PS (polisulfona), PES (polietersulfona), PVDF (fluoreto de polivinilideno) e, mais recentemente, PTFE (politetrafluoroetileno), bem como o PolyCera (membrana de metal orgânico), ganhador do Prêmio Nobel, que surgiu há alguns anos.
Os produtos de membrana inorgânica evoluíram do tradicional Al2O3 (óxido de alumínio), ZrO2 (zircônia) e TiO2 (dióxido de titânio) para SiC (carboneto de silício).
Quanto superior o material, mais significativas serão as vantagens em carga de trabalho, operação, limpeza, manutenção e vida útil por área de membrana da unidade.
Os materiais apoiam a iteração e evolução dos produtos de separação por membranas, enquanto a estrutura dos módulos de membrana continua a inovar e a avançar. As fronteiras entre os cenários de aplicação de membranas orgânicas e inorgânicas estão se tornando cada vez mais confusas.
Vamos primeiro discutir as diferentes formas de produtos das membranas orgânicas.
As formas de produtos mais comuns de membranas de ultrafiltração submersas incluem: membranas de cortina, membranas de coluna submersas e membranas de folha plana.
Entre aqueles com estruturas de módulo de membrana inovadoras, os que observei incluem: membranas do tipo-de algas marinhas da KOCH, membranas tubulares de folha plana da Shanghai Seewo, membranas de folha flexível da Huzhou Dingtai, membranas de folha flexível da Shanghai Shiputai e membranas rotativas de ultrafiltração submersas Huber VRM. Tudo isso é bastante representativo.
As membranas inorgânicas submersas são principalmente membranas de folhas planas, com exceções como membranas cerâmicas rotativas (estritamente falando, membranas cerâmicas acionadas por pressão positiva), que também são membranas de folhas planas. Existem alguns fabricantes nacionais de membranas cerâmicas rotativas, incluindo Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. e Feichao Technology.
Os módulos de membranas inorgânicas submersas também possuem diferentes versões otimizadas e inovadoras.
Os elementos principais do projeto estrutural do módulo de membrana são:
1. Densidade de embalagem
2. Distribuição hidráulica
3. Disposição da tubulação
Todos os projetos estruturais dos módulos de membrana visam equilibrar a densidade de empacotamento e a distribuição hidráulica para maximizar a eficiência do permeado e a estabilidade operacional.
Estruturas metálicas são a forma mais comum de módulos tradicionais de membrana de chapa plana-cerâmica. Os elementos de membrana podem ser fixados lateralmente (cada elemento de membrana possui um bocal de permeado em ambas as extremidades) ou longitudinalmente (cada elemento de membrana possui um bocal de permeado em apenas uma extremidade). Um único elemento de membrana pode ser tão pequeno quanto 1000 mm × 250 mm × 6 mm (comprimento × largura × altura), com um único elemento medindo 0,5 metros quadrados.
Contudo, quanto maior for o tamanho de um único elemento de membrana, pior será a convergência da eficiência do elemento de membrana. A área da membrana próxima ao bocal de permeado terá maior eficiência do que outras peças. Da mesma forma, durante a retrolavagem, a recuperação do fluxo também apresenta o mesmo problema. A solução é projetar mais canais de permeado, como o tipo tubular em módulos de membranas orgânicas e o método de coleta central em membranas flexíveis. Esse problema ainda existe em módulos de membrana-com estrutura metálica.
As molduras de plástico só ganharam popularidade gradualmente nos últimos anos. O tamanho comum de um único elemento de membrana é 600 mm × 145 mm × 6 mm (comprimento × largura × altura), com uma área de filtração efetiva de 0,177 metros quadrados. A CERAFILTEC (uma empresa alemã) é líder na promoção de todas-estruturas de plástico do setor e seu design estrutural é altamente diferenciado. O design de "grade" divide perfeitamente cada módulo de membrana em quatro seções durante os processos de permeado e retrolavagem, garantindo canais de fluxo de permeado simétricos e uma distribuição hidráulica muito uniforme para cada elemento de membrana. Além disso, as seções ramificadas da tubulação de permeado são integradas ao módulo de membrana e todos os tubos principais (tubo principal de permeado, tubo principal de retrolavagem) são conectados no topo da torre de membrana, simplificando a instalação e reduzindo os requisitos de espaço.
Seja do ponto de vista do material ou do projeto estrutural do módulo de membrana, as membranas planas de carboneto de silício possuem vantagens significativas na tecnologia de aplicação de membranas. Eles estão prontos para brilhar no campo de aplicação do MBR.