مواد و ماژول های غشایی پایه و اساس فناوری کاربرد غشا هستند.
هسته تصفیه آب مبتنی بر غشاء{0} مواد است و به دنبال آن طراحی ساختاری ماژول های غشایی و سپس فناوری کاربرد غشا می باشد.
محصولات غشایی ارگانیک از PP اولیه (پلی پروپیلن)، PAN (پلی اکریلونیتریل) و PVC (پلی وینیل کلراید) به PS (پلی سولفون)، PES (پلی اتر سولفون)، PVDF (پلی وینیلیدن فلوراید)، و اخیراً، PTFE (پلیآکریلونترافلونینگ)، و اخیراً، PTFE (پلیوینترافلونینگ) تغییر کردهاند. پلی سرا (غشای فلزی آلی) که چند سال پیش ظاهر شد.
محصولات غشایی غیر آلی از Al2O3 سنتی (اکسید آلومینیوم)، ZrO2 (زیرکونیا) و TiO2 (دی اکسید تیتانیوم) به SiC (کاربید سیلیکون) تکامل یافته اند.
هر چه ماده برتر باشد، مزایای بیشتری در حجم کار، بهره برداری، تمیز کردن، تعمیر و نگهداری و عمر مفید در واحد سطح غشا خواهد داشت.
مواد از تکرار و تکامل محصولات جداسازی غشایی پشتیبانی می کنند، در حالی که ساختار ماژول های غشایی به نوآوری و شکستن ادامه می دهد. مرزهای بین سناریوهای کاربرد غشاء آلی و معدنی به طور فزاینده ای محو می شوند.
اجازه دهید ابتدا در مورد اشکال مختلف محصول غشاهای آلی بحث کنیم.
رایج ترین فرم های محصول غشاهای اولترافیلتراسیون غوطه ور عبارتند از: غشاهای پرده ای، غشاهای ستون غوطه ور و غشاهای ورقه ای تخت.
در میان آنهایی که ساختارهای ماژول غشایی نوآورانه دارند، مواردی که من مشاهده کردهام عبارتند از: غشاهای نوع جلبک دریایی KOCH، غشاهای ورقهای تخت لولهای شانگهای سیوو، غشاهای ورقهای انعطافپذیر Huzhou Dingtai، غشاهای ورقهای فوقالعاده منعطف شیپوتای شانگهای، غشاهای فرعی غشایی Huberfile RM و غشاهای Huberfilating Huberfiling. اینها همه کاملا نماینده هستند.
غشاهای معدنی غوطهور عمدتاً غشاهای ورقهای تخت هستند، به استثنای غشاهای سرامیکی دوار (به بیان دقیق، غشاهای سرامیکی تحت فشار مثبت)، که غشاهای ورقهای تخت نیز هستند. تعداد کمی از تولیدکنندگان داخلی غشاهای سرامیکی دوار از جمله Nanjing Shenluo، Chongqing Wudun، Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd.، و Feichao Technology وجود دارند.
ماژولهای غشاء معدنی غوطهور نیز دارای نسخههای بهینهسازی شده و نوآورانهای هستند.
عناصر اصلی طراحی ساختاری ماژول غشایی عبارتند از:
1. تراکم بسته بندی
2. توزیع هیدرولیک
3. چیدمان لوله کشی
هدف تمام طراحیهای ساختاری ماژول غشایی، تعادل چگالی بستهبندی و توزیع هیدرولیکی برای به حداکثر رساندن راندمان نفوذ و پایداری عملیاتی است.
قابهای فلزی رایجترین شکل ماژولهای ورقهای مسطح-سرامیکی هستند. عناصر غشایی را می توان به صورت جانبی ثابت کرد (هر عنصر غشایی دارای یک نازل نفوذی در دو انتها است) یا به صورت طولی (هر عنصر غشایی فقط در یک انتها یک نازل نفوذی دارد). یک عنصر غشایی میتواند به اندازه 1000 میلیمتر × 250 میلیمتر × 6 میلیمتر (طول × عرض × ارتفاع)، با یک عنصر به اندازه 0.5 متر مربع باشد.
با این حال، هر چه اندازه یک عنصر غشایی بزرگتر باشد، همگرایی بازده عنصر غشایی بدتر است. ناحیه غشایی در نزدیکی نازل تراوش کارایی بالاتری نسبت به سایر قسمت ها خواهد داشت. به طور مشابه، در طول شستشوی معکوس، بازیابی فلاکس نیز همین مشکل را ایجاد می کند. راه حل این است که کانال های نفوذ بیشتر، مانند نوع لوله ای در ماژول های غشایی آلی و روش جمع آوری مرکزی غشاهای انعطاف پذیر، طراحی شود. این مشکل هنوز در ماژولهای غشایی با قاب فلزی- وجود دارد.
قاب های پلاستیکی در سال های اخیر به تدریج محبوبیت پیدا کرده اند. اندازه متداول یک عنصر غشایی منفرد 600 میلی متر × 145 میلی متر × 6 میلی متر (طول × عرض × ارتفاع) با منطقه فیلتراسیون موثر 0.177 متر مربع است. CERAFILTEC (یک شرکت آلمانی) پیشرو در ترویج همه قابهای پلاستیکی در صنعت است و طراحی ساختاری آن بسیار متمایز است. طراحی "شبکه" کاملاً هر ماژول غشایی را در طول فرآیندهای نفوذ و شستشوی معکوس به چهار بخش تقسیم می کند و کانال های جریان تراوش متقارن و توزیع هیدرولیکی بسیار یکنواخت را برای هر عنصر غشا تضمین می کند. علاوه بر این، بخشهای انشعاب لولههای نفوذی در ماژول غشایی یکپارچه شدهاند و تمام لولههای اصلی (لوله اصلی نفوذ، لوله اصلی شستشوی معکوس) در بالای برج غشایی به هم متصل میشوند که نصب و راهاندازی را ساده میکند و نیاز به فضا را کاهش میدهد.
چه از منظر مواد و چه از منظر طراحی ساختاری ماژول غشایی، غشاهای صفحه تخت کاربید سیلیکون دارای مزایای قابل توجهی در فناوری کاربرد غشاء هستند. آنها آماده هستند تا در زمینه برنامه MBR به خوبی بدرخشند.