Membranmaterialien und -module sind die Grundlage der Membrananwendungstechnik.
Der Kern der membranbasierten Wasseraufbereitung sind Materialien, gefolgt vom strukturellen Design von Membranmodulen und dann der Membrananwendungstechnologie.
Organische Membranprodukte haben sich von den anfänglichen PP (Polypropylen), PAN (Polyacrylnitril) und PVC (Polyvinylchlorid) zu PS (Polysulfon), PES (Polyethersulfon), PVDF (Polyvinylidenfluorid) und in jüngerer Zeit zu PTFE (Polytetrafluorethylen) entwickelt, ebenso wie die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete PolyCera (organische Metallmembran), die vor einigen Jahren auf den Markt kam.
Anorganische Membranprodukte haben sich von herkömmlichen Al2O3 (Aluminiumoxid), ZrO2 (Zirkonoxid) und TiO2 (Titandioxid) zu SiC (Siliziumkarbid) weiterentwickelt.
Je hochwertiger das Material, desto deutlicher sind die Vorteile bei Arbeitsaufwand, Betrieb, Reinigung, Wartung und Lebensdauer pro Membranfläche.
Materialien unterstützen die Iteration und Weiterentwicklung von Membrantrennprodukten, während die Struktur von Membranmodulen weiterhin innovativ und bahnbrechend ist. Die Grenzen zwischen den Anwendungsszenarien organischer und anorganischer Membranen verschwimmen zunehmend.
Lassen Sie uns zunächst die verschiedenen Produktformen organischer Membranen diskutieren.
Zu den gängigsten Produktformen von getauchten Ultrafiltrationsmembranen gehören: Vorhangmembranen, getauchte Säulenmembranen und Flachfolienmembranen.
Unter denen mit innovativen Membranmodulstrukturen habe ich folgende beobachtet: Membranen vom Typ Meeresalgen- von KOCH, röhrenförmige Flachfolienmembranen von Shanghai Seewo, flexible Folienmembranen von Huzhou Dingtai, flexible Folienmembranen von Shanghai Shiputai und rotierende getauchte Ultrafiltrationsmembranen von Huber VRM. Diese sind alle ziemlich repräsentativ.
Bei eingetauchten anorganischen Membranen handelt es sich in erster Linie um Flachmembranen, mit Ausnahme rotierender Keramikmembranen (streng genommen handelt es sich um durch Überdruck angetriebene Keramikmembranen), bei denen es sich ebenfalls um Flachmembranen handelt. Es gibt eine ganze Reihe inländischer Hersteller rotierender Keramikmembranen, darunter Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. und Feichao Technology.
Auch getauchte anorganische Membranmodule gibt es in verschiedenen optimierten und innovativen Ausführungen.
Die Kernelemente des Strukturdesigns von Membranmodulen sind:
1. Packungsdichte
2. Hydraulische Verteilung
3. Rohrleitungsanordnung
Alle strukturellen Designs von Membranmodulen zielen darauf ab, Packungsdichte und hydraulische Verteilung auszubalancieren, um die Permeateffizienz und Betriebsstabilität zu maximieren.
Metallrahmen sind die häufigste Form traditioneller keramischer Flachmembranmodule. Membranelemente können seitlich (jedes Membranelement hat an beiden Enden eine Permeatdüse) oder längs (jedes Membranelement hat nur an einem Ende eine Permeatdüse) befestigt werden. Ein einzelnes Membranelement kann nur 1000 mm × 250 mm × 6 mm (Länge × Breite × Höhe) groß sein, wobei ein einzelnes Element 0,5 Quadratmeter misst.
Je größer jedoch ein einzelnes Membranelement ist, desto schlechter ist die Konvergenz der Membranelementeffizienz. Der Membranbereich in der Nähe der Permeatdüse weist eine höhere Effizienz auf als andere Teile. Auch beim Rückspülen stellt die Flussmittelrückgewinnung das gleiche Problem dar. Die Lösung besteht darin, mehr Permeatkanäle zu entwerfen, beispielsweise den röhrenförmigen Typ in organischen Membranmodulen und die zentrale Sammelmethode flexibler Membranen. Dieses Problem besteht immer noch bei Membranmodulen mit Metallrahmen.
Kunststoffrahmen haben in den letzten Jahren erst allmählich an Popularität gewonnen. Die übliche Größe eines einzelnen Membranelements beträgt 600 mm × 145 mm × 6 mm (Länge × Breite × Höhe), mit einer effektiven Filterfläche von 0,177 Quadratmetern. CERAFILTEC (ein deutsches Unternehmen) ist führend in der Vermarktung von Vollkunststoffrahmen in der Branche und sein strukturelles Design ist äußerst unverwechselbar. Das „Gitter“-Design unterteilt jedes Membranmodul während des Permeat- und Rückspülvorgangs perfekt in vier Abschnitte und sorgt so für symmetrische Permeatströmungskanäle und eine sehr gleichmäßige hydraulische Verteilung für jedes Membranelement. Darüber hinaus sind die Zweigabschnitte der Permeatleitungen im Membranmodul integriert und alle Hauptleitungen (Permeat-Hauptleitung, Rückspül-Hauptleitung) sind oben am Membranturm angeschlossen, was die Installation vereinfacht und den Platzbedarf reduziert.
Ob aus materieller Sicht oder aus Sicht des strukturellen Designs von Membranmodulen, Siliziumkarbid-Flachmembranen weisen erhebliche Vorteile in der Membrananwendungstechnologie auf. Sie sind bereit, im MBR-Anwendungsbereich zu glänzen.