Membranų atskyrimo technologija gali būti klasifikuojama įvairiais būdais, priklausomai nuo matavimo metodo.
(1) Klasifikacija pagal ekstraktorių
Atsižvelgiant į skirtingus produktus, kuriuos reikia atskirti, membranos atskyrimo procesus galima suskirstyti į keturias kategorijas: gryninimas, koncentravimas, atskyrimas ir ekstrahavimas. Vandens valymo membranos atskyrimo procesai, kai produktas yra permeatas, vadinami valymu; tie, kuriuose sulaikomasis produktas yra produktas, vadinami koncentracija; tie, kuriuose ir permeatas, ir retentatas yra produktai, vadinami atskyrimu; ir tie, kurie naudoja membranos atskyrimo procesų derinį su dviem skirtingomis retentato ribomis, kad gautų medžiagas tarp dviejų ribinių verčių, vadinamos ekstrahavimu.
(2) Klasifikacija pagal membraninę medžiagą
Pagal membranos medžiagą pusiau pralaidžias membranas galima suskirstyti į organines ir neorganines. Organinės membranos medžiagos daugiausia apima įvairias polimerines medžiagas, tokias kaip polisulfonas, polipropilenas, poliakrilnitrilas, polivinilideno fluoridas, polietersulfonas, celiuliozės acetatas, sulfonuotas polisulfonas ir aromatinis poliamidas;
Neorganinės membranos toliau skirstomos į metalo{0}}neorganines membranas, pvz., metalus ir metalų oksidus, ir silikato{1}}neorganines membranas, pvz., keramiką ir stiklą.
Organinės membranos yra lengvai paruošiamos, turi didelius membranos elementų tūrio santykius, yra nebrangios ir veikia esant žemam slėgiui, tačiau kenčia dėl prasto cheminio stabilumo, atsparumo temperatūrai, mechaninio stiprumo ir atsparumo valymui; Kita vertus, neorganinės membranos yra priešingos.
Tiek organinės, tiek neorganinės membranos technologijos nuolat tobulina savo veikimą, atsižvelgdamos į atitinkamus pranašumus, siekdamos pranokti viena kitą. Šiuo metu tik aromatiniai poliamidai iš atvirkštinio osmoso membraninių medžiagų yra pasiekę pramoninės gamybos mastą, o ultrafiltracinės membraninės medžiagos turi didelę įvairovę.
(3) Klasifikavimas pagal atskyrimo tikslumą
Atsižvelgiant į skirtingą atskyrimo tikslumą, vandens valymo membranos atskyrimo procesus galima suskirstyti į smulkų filtravimą, mikrofiltravimą, ultrafiltravimą, nanofiltravimą, elektrodializę, atvirkštinę osmosą, dervos sluoksnio elektrodializę (taip pat žinomą kaip EDI arba elektrodejonizaciją) ir membraninį distiliavimą. Mikrofiltravimą, ultrafiltravimą, nanofiltravimą ir atvirkštinį osmosą lemia slėgio skirtumas membranoje, o elektrodializė ir dervos sluoksnio elektrodializė – potencialų skirtumo. Mikrofiltravimo membranos turi 0,1–1,0 μm molekulinės masės ribą, o darbinis slėgis – 0,1–0,2 MPa; ultrafiltracinės membranos turi 5000–200000 Da molekulinės masės ribą, o darbinis slėgis – 0,1–0,3 MPa; nanofiltravimo membranų gėlinimo greitis yra 0–95 %, o darbinis slėgis – 0,3–0,6 MPa; Atvirkštinio osmoso membranų gėlinimo greitis yra 95,0–99,9%, minimalus prasiskverbimo druskingumas yra maždaug 1 mg/l, o darbinis slėgis – 0,7–7,0 MPa.
Elektrodializės metu gaunamas gėlintas vanduo, kuris neprasiskverbia pro membraną. Mažiausias permeato druskingumas yra artimas atvirkštinio osmoso druskingumui, o darbinis slėgis yra 0,1–0,2 MPa. Gėlinimo greitį galima reguliuoti 0–98 % diapazone, priklausomai nuo srauto kelio ilgio ir darbinės srovės intensyvumo.
Elektrodializės gėlinto vandens srauto taką užpildžius anijonų ir katijonų mainų dervomis, susidaro dervos sluoksnio elektrodializės sistema. Kai įtekančio druskingumo lygis yra 2–5 mg/l, dervos sluoksnio elektrodializės pralaidumo laidumas gali būti palaikomas 10–15 MΩ.
(4) Klasifikacija pagal membranos struktūrą
Atsižvelgiant į akytų ir ne{0}}akytų membranų struktūrų skirtumą, atskyrimo membranas galima suskirstyti į akytas ir tankias membranas. Porėtos membranos turi daug pralaidžių porų, o tankios membranos neturi pralaidžių porų.
Remiantis membranos struktūros vienodumu, porėtos membranos ir tankios membranos gali būti toliau skirstomos į vienarūšes ir nevienalytes membranas. Homogeninės membranos membranos struktūra yra vienoda vertikalia membranos paviršiaus kryptimi, o nevienalytės membranos struktūra yra nevienoda vertikalia membranos paviršiaus kryptimi.
Mikrofiltravimo membranos yra porėtos nevienalytės membranos. Porų dydis kinta netaisyklingai prasiskverbiant į membraną, o sulaikymo efektyvumą daugiausia lemia vidutinis porų dydis ir poringumas.
Ultrafiltracinės membranos yra porėtos, nevienalytės membranos. Membranos tiekiamo vandens pusėje yra tankus sluoksnis, todėl tiekiamo vandens pusėje poros yra mažesnės, o išvalyto vandens pusėje - didesnės, o tai palengvina vandens pralaidumą. Tipiška tanki vienalytė membrana yra elektrodializės metu naudojama jonų mainų membrana, kurios pralaidumas vandeniui yra ribotas, tačiau pralaidumas yra itin didelis teigiamiems arba neigiamiems jonams.
Aromatinio poliamido atvirkštinio osmoso kompozitinės membranos yra tipiškos nevienalytės tankios membranos. Šią membraną sudaro storesnė, didelės spartos, porėta atraminė membrana, laminuota itin plonu kompozitiniu, didelio-greičio pralaidumo sluoksniu, vienu metu pasiekiamu ir dideliu pralaidumu, ir dideliu pralaidumo santykiu.
Tankios vienalytės membranos turi vienodą struktūrą visomis kryptimis ir turi aukštus pralaidumo santykius, tačiau dėl mažo pralaidumo jos paprastai nesusidaro savarankiškai ir dažnai yra tankus kompozicinių membranų sluoksnis.
(5) Klasifikacija pagal elementų struktūrą
Membraninis elementas yra membranos darbinis vienetas, sudarytas sujungiant lakštines ar siūlines membranas su atitinkamais struktūriniais komponentais. Remiantis struktūriniais skirtumais, membranos elementus galima suskirstyti į skirtingas struktūrines formas, tokias kaip plokštelinė, klostuota, vamzdinė, tuščiavidurė ir spiralinė.
Įvairios membranos struktūros turi savų privalumų ir trūkumų, susijusių su tūriniu plotu, srauto modeliu, slėgio palaikymu ir valymo sąlygomis.
Smulkaus filtravimo, mikrofiltravimo ir ultrafiltravimo membranos gali būti išdėstytos plokštelinėse konstrukcijose, skirtos naudoti plokšteliniuose ir rėminiuose filtruose. Nors plokšteliniai ir rėminiai filtrai turi nedidelį tūrinį plotą ir reikalauja dažno membranos medžiagos keitimo, leidžiančios veikti tik su pertrūkiais, konstrukcinės medžiagos, skirtos membranos atramai ir vandens laidumui, nėra vienkartinės, todėl keičiant membranas, medžiagos sąnaudos yra mažiausios.
Smulkaus filtravimo ir mikrofiltravimo membranos taip pat gali būti išdėstytos klostuotose struktūrose, kad būtų suformuoti klostuoti filtrai. Jie remiasi klostuota struktūra, kad padidintų tūrinį plotą, o pati membrana suformuoja priešslėgio atramą ir vandens laidumo kanalus. Tačiau pakeitus klostuotas membranas, išauga konstrukcinių medžiagų kaina.
Tiek plokštelinėms, tiek klostuotoms membranoms būdingos viso -tekėjimo charakteristikos. Jų bendri trūkumai yra nesugebėjimas nuolat gaminti dideliu mastu ir nesugebėjimas būti valomi. Dėl paprastos įrangos ir patogaus veikimo jie dažniausiai naudojami nedidelio-masto, mažos-taršos procesų terminalo vandens valymo aplinkoje.
Vamzdinės membranos gali būti mikrofiltravimo, ultrafiltravimo, nanofiltravimo ar net atvirkštinio osmoso membranos, veikiančios esant vidiniam slėgiui, kurių vidinis skersmuo 10–15 mm. Vamzdinės membranos negali būti plaunamos atgal, turi mažą tūrinį plotą, didelę įrangos kainą ir mažą įrangos efektyvumą; tačiau juos galima kruopščiai nuplauti į priekį-, todėl jie tinka didelio-klampumo, didelio-drumstumo skysčiams valyti ir puiki membranos struktūra, skirta ypatingai pašarų koncentracijai ir pramoninių nuotekų valymui.
Tuščiavidurės filtravimo membranos gali būti mikrofiltravimo, ultrafiltravimo, nanofiltravimo arba atvirkštinio osmoso, kurių vidinis skersmuo svyruoja nuo 25 iki 1200 μm, o išorinis skersmuo – nuo 50 iki 2000 μm.
Tuščiavidurės filtravimo membranos gali būti suskirstytos į vidinio slėgio ir išorinio slėgio tipus pagal slėgio kryptį. Vidinės slėgio membranos turi mažesnį tūrinį plotą ir mažesnę nešvarumų-laikymo talpą, jas lengva hidrauliškai nuplauti ir joms keliami aukšti pašaro vandens kokybės reikalavimai. Jie gali veikti kryžminio srauto-arba viso-srauto režimais. Išorinės slėgio membranos turi didesnį tūrinį plotą ir didesnę nešvarumų-laikymo talpą, jas nėra lengva hidrauliškai nuplauti, joms taikomi mažesni tiekimo vandens kokybės reikalavimai ir dažniausiai veikia viso-srauto režimu, todėl sunku formuoti kryžminį srautą.
Tuščiavidurės filtravimo membranos gali turėti itin didelius tūrinius plotus, neprilygstamus kitoms membranų struktūroms, ir pasižymi puikiu plovimu pirmyn ir atgal.
Dėl riboto tuščiavidurių membraninių pluoštų mechaninio stiprumo pluošto lūžimas yra pagrindinė problema, o pluošto trūkimo greitis tam tikru veikimo laikotarpiu tampa svarbiu membranos naudojimo trukmės rodikliu.
Suvyniojamos-membraninės struktūros daugiausia naudojamos nanofiltravimo ir atvirkštinio osmoso membranoms, o pastaraisiais metais taip pat atsirado spiralinės-ultrafiltracijos membranos. Ši konstrukcija pasižymi vidutiniu tūriniu plotu ir pranašumais, tokiais kaip didelis atsparumas darbiniam slėgiui, žemi tiekiamo vandens kokybės reikalavimai, didelė užsiteršimo talpa, lengvas kryžminis srautas ir galimybė plauti į priekį.
Tiekiamo vandens srauto kanalo skerspjūvis spiralinėje-aukštyn membranoje gali būti laikomas vienodo aukščio tiesiu kanalu. Ši konstrukcija leidžia lokaliai užsiteršti ir pasižymi dideliu užsiteršimo pajėgumu; tačiau nelengva pasiekti gerą praplovimo efektą visose srityse, todėl ji yra linkusi į vietinį užsiteršimą.
Be to, spiralinės-kompozicinės membranos negali būti nuplaunamos atgal, todėl valymo efektas prastas. Veikimo pablogėjimas dėl membranos užsiteršimo yra pagrindinė spiralinių konstrukcijų problema, o veikimo pablogėjimo laipsnis per tam tikrą veikimo laikotarpį tampa svarbiu membranos naudojimo trukmės rodikliu.
