Vật liệu màng và mô-đun là nền tảng của công nghệ ứng dụng màng.
Cốt lõi của việc xử lý nước dựa trên màng-là vật liệu, tiếp theo là thiết kế cấu trúc của mô-đun màng và sau đó là công nghệ ứng dụng màng.
Các sản phẩm màng hữu cơ đã chuyển đổi từ PP (polypropylen), PAN (polyacrylonitrile) và PVC (polyvinyl clorua) ban đầu sang PS (polysulfone), PES (polyethersulfone), PVDF (polyvinylidene fluoride) và gần đây hơn là PTFE (polytetrafluoroethylene), cũng như PolyCera (màng kim loại hữu cơ) đã đoạt giải Nobel- xuất hiện vài năm trước.
Các sản phẩm màng vô cơ đã phát triển từ Al2O3 (nhôm oxit), ZrO2 (zirconia) và TiO2 (titan dioxide) truyền thống thành SiC (silicon cacbua).
Vật liệu càng cao cấp thì lợi thế về khối lượng công việc, vận hành, làm sạch, bảo trì và tuổi thọ sử dụng trên một đơn vị diện tích màng càng lớn.
Vật liệu hỗ trợ quá trình lặp lại và phát triển của các sản phẩm tách màng, trong khi cấu trúc của các mô-đun màng tiếp tục đổi mới và đột phá. Ranh giới giữa các kịch bản ứng dụng màng hữu cơ và vô cơ ngày càng trở nên mờ nhạt.
Trước tiên chúng ta hãy thảo luận về các dạng sản phẩm khác nhau của màng hữu cơ.
Các dạng sản phẩm phổ biến nhất của màng siêu lọc chìm bao gồm: màng rèm, màng cột chìm và màng tấm phẳng.
Trong số những cấu trúc mô-đun màng cải tiến, những cấu trúc tôi đã quan sát bao gồm: màng loại rong biển của KOCH, màng tấm phẳng hình ống của Shanghai Seewo, màng tấm linh hoạt của Huzhou Dingtai, màng tấm linh hoạt của Shanghai Shiputai và màng siêu lọc chìm xoay Huber VRM. Tất cả đều khá tiêu biểu.
Màng vô cơ chìm chủ yếu là màng tấm phẳng, ngoại trừ màng gốm quay (nói đúng ra là màng gốm điều khiển áp suất dương), cũng là màng tấm phẳng. Có khá nhiều nhà sản xuất màng gốm quay trong nước, bao gồm Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, An Huy Mingchuang New Materials Co., Ltd. và Feichao Technology.
Các mô-đun màng vô cơ chìm cũng có các phiên bản cải tiến và tối ưu hóa khác nhau.
Các yếu tố cốt lõi của thiết kế cấu trúc mô-đun màng là:
1. Mật độ đóng gói
2. Phân phối thủy lực
3. Bố trí đường ống
Tất cả các thiết kế cấu trúc mô-đun màng đều nhằm mục đích cân bằng mật độ đóng gói và phân phối thủy lực để tối đa hóa hiệu quả thẩm thấu và độ ổn định vận hành.
Khung kim loại là dạng mô-đun màng tấm phẳng{0}}gốm truyền thống phổ biến nhất. Các phần tử màng có thể được cố định theo chiều ngang (mỗi phần tử màng có một vòi thấm ở cả hai đầu) hoặc theo chiều dọc (mỗi phần tử màng chỉ có một vòi thấm ở một đầu). Một phần tử màng đơn có thể nhỏ tới 1000mm × 250mm × 6 mm (dài × rộng × cao), với một phần tử duy nhất có kích thước 0,5 mét vuông.
Tuy nhiên, kích thước của một phần tử màng đơn càng lớn thì hiệu suất hội tụ của phần tử màng càng kém. Vùng màng gần vòi thấm sẽ có hiệu quả cao hơn các vùng khác. Tương tự, trong quá trình rửa ngược, việc phục hồi từ thông cũng gặp vấn đề tương tự. Giải pháp là thiết kế nhiều kênh thấm hơn, chẳng hạn như loại hình ống trong các mô-đun màng hữu cơ và phương pháp thu gom trung tâm của màng linh hoạt. Vấn đề này vẫn tồn tại trong các mô-đun màng có khung kim loại-.
Khung nhựa chỉ dần dần trở nên phổ biến trong những năm gần đây. Kích thước phổ biến của một phần tử màng đơn là 600mm × 145mm × 6 mm (dài × rộng × cao), với diện tích lọc hiệu quả là 0,177 mét vuông. CERAFILTEC (một công ty của Đức) là công ty đi đầu trong việc quảng bá tất cả-khung nhựa trong ngành và thiết kế kết cấu của nó rất đặc biệt. Thiết kế "lưới" chia hoàn hảo mỗi mô-đun màng thành bốn phần trong quá trình thấm và rửa ngược, đảm bảo các kênh dòng thấm đối xứng và phân phối thủy lực rất đồng đều cho từng phần tử màng. Hơn nữa, các phần nhánh của đường ống thấm được tích hợp trong mô-đun màng và tất cả các ống chính (ống thấm chính, ống chính rửa ngược) được kết nối ở đỉnh tháp màng, đơn giản hóa việc lắp đặt và giảm yêu cầu về không gian.
Dù từ góc độ vật liệu hay từ góc độ thiết kế cấu trúc mô-đun màng, màng tấm phẳng cacbua silic đều sở hữu những lợi thế đáng kể trong công nghệ ứng dụng màng. Họ sẵn sàng tỏa sáng rực rỡ trong lĩnh vực ứng dụng MBR.