Los materiales y módulos de membranas son la base de la tecnología de aplicación de membranas.
El núcleo del tratamiento de agua basado en-membranas son los materiales, seguidos por el diseño estructural de los módulos de membranas y luego la tecnología de aplicación de membranas.
Los productos de membranas orgánicas han pasado del PP (polipropileno), PAN (poliacrilonitrilo) y PVC (cloruro de polivinilo) iniciales a PS (polisulfona), PES (polietersulfona), PVDF (fluoruro de polivinilideno) y, más recientemente, PTFE (politetrafluoroetileno), así como a la PolyCera (membrana metálica orgánica), ganadora del Premio Nobel-, que surgió hace unos años.
Los productos de membranas inorgánicas han evolucionado desde los tradicionales Al2O3 (óxido de aluminio), ZrO2 (zirconia) y TiO2 (dióxido de titanio) hasta SiC (carburo de silicio).
Cuanto mejor sea el material, más significativas serán las ventajas en carga de trabajo, operación, limpieza, mantenimiento y vida útil por unidad de área de membrana.
Los materiales respaldan la iteración y evolución de los productos de separación de membranas, mientras que la estructura de los módulos de membranas continúa innovando y abriéndose paso. Los límites entre los escenarios de aplicación de membranas orgánicas e inorgánicas son cada vez más borrosos.
Primero analicemos las diferentes formas de productos de membranas orgánicas.
Las formas de productos más comunes de membranas de ultrafiltración sumergidas incluyen: membranas de cortina, membranas de columna sumergidas y membranas de lámina plana.
Entre aquellas con estructuras innovadoras de módulos de membrana, las que he observado incluyen: membranas tipo algas-de KOCH, membranas de láminas planas tubulares de Shanghai Seewo, membranas de láminas flexibles de Huzhou Dingtai, membranas de láminas flexibles de Shanghai Shiputai y membranas de ultrafiltración sumergidas giratorias Huber VRM. Todos estos son bastante representativos.
Las membranas inorgánicas sumergidas son principalmente membranas de láminas planas, con excepciones como las membranas cerámicas giratorias (estrictamente hablando, membranas cerámicas impulsadas por presión positiva), que también son membranas de láminas planas. Hay bastantes fabricantes nacionales de membranas cerámicas giratorias, incluidos Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. y Feichao Technology.
Los módulos sumergidos de membranas inorgánicas también cuentan con diferentes versiones optimizadas e innovadoras.
Los elementos centrales del diseño estructural del módulo de membrana son:
1. Densidad de embalaje
2. Distribución hidráulica
3. Disposición de las tuberías
Todos los diseños estructurales de módulos de membrana tienen como objetivo equilibrar la densidad del empaque y la distribución hidráulica para maximizar la eficiencia del permeado y la estabilidad operativa.
Los marcos metálicos son la forma más común de módulos tradicionales de membranas de láminas planas-de cerámica. Los elementos de membrana se pueden fijar lateralmente (cada elemento de membrana tiene en ambos extremos una boquilla de permeado) o longitudinalmente (cada elemento de membrana tiene una boquilla de permeado sólo en un extremo). Un solo elemento de membrana puede ser tan pequeño como 1000 mm × 250 mm × 6 mm (largo × ancho × alto), y un solo elemento puede medir 0,5 metros cuadrados.
Sin embargo, cuanto mayor sea el tamaño de un único elemento de membrana, peor será la convergencia de la eficiencia del elemento de membrana. El área de la membrana cerca de la boquilla de permeado tendrá mayor eficiencia que otras partes. De manera similar, durante el retrolavado, la recuperación del flujo también presenta el mismo problema. La solución es diseñar más canales de permeado, como el tipo tubular en los módulos de membranas orgánicas y el método de recolección central de las membranas flexibles. Este problema todavía existe en los módulos de membrana con estructura metálica-.
En los últimos años los marcos de plástico han ido ganando popularidad poco a poco. El tamaño común de un solo elemento de membrana es de 600 mm × 145 mm × 6 mm (largo × ancho × alto), con un área de filtración efectiva de 0,177 metros cuadrados. CERAFILTEC (una empresa alemana) es líder en la promoción de todos los-marcos de plástico en la industria y su diseño estructural es muy distintivo. El diseño de "rejilla" divide perfectamente cada módulo de membrana en cuatro secciones durante los procesos de permeado y retrolavado, lo que garantiza canales de flujo de permeado simétricos y una distribución hidráulica muy uniforme para cada elemento de membrana. Además, las secciones secundarias de la tubería de permeado están integradas dentro del módulo de membrana, y todas las tuberías principales (tubería principal de permeado, tubería principal de retrolavado) están conectadas en la parte superior de la torre de membrana, lo que simplifica la instalación y reduce los requisitos de espacio.
Ya sea desde la perspectiva del material o desde la perspectiva del diseño estructural del módulo de membrana, las membranas de lámina plana de carburo de silicio poseen importantes ventajas en la tecnología de aplicación de membranas. Están preparados para brillar intensamente en el campo de aplicaciones de MBR.