تعتبر المواد والوحدات الغشائية أساس تكنولوجيا تطبيق الأغشية.
إن جوهر معالجة المياه المعتمدة على الأغشية- هو المواد، يليها التصميم الهيكلي لوحدات الأغشية، ثم تكنولوجيا تطبيق الأغشية.
لقد انتقلت منتجات الأغشية العضوية من PP (البولي بروبيلين)، وPAN (بولي أكريلونيتريل)، وPVC (كلوريد البولي فينيل) إلى PS (بولي سلفون)، وPES (بولي إيثر سلفون)، وPVDF (فلوريد البولي فينيلدين)، ومؤخرًا، PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين)، بالإضافة إلى PolyCera (الغشاء المعدني العضوي) الحائز على جائزة نوبل- والذي ظهر قبل بضع سنوات.
لقد تطورت منتجات الأغشية غير العضوية من Al2O3 التقليدي (أكسيد الألومنيوم)، وZrO2 (الزركونيا)، وTiO2 (ثاني أكسيد التيتانيوم) إلى SiC (كربيد السيليكون).
كلما كانت المادة متفوقة، زادت أهمية المزايا في عبء العمل والتشغيل والتنظيف والصيانة وعمر الخدمة لكل وحدة مساحة غشاء.
تدعم المواد تكرار وتطور منتجات فصل الأغشية، بينما يستمر هيكل وحدات الأغشية في الابتكار والاختراق. أصبحت الحدود بين سيناريوهات تطبيق الأغشية العضوية وغير العضوية غير واضحة بشكل متزايد.
دعونا أولاً نناقش أشكال المنتجات المختلفة للأغشية العضوية.
تشمل أشكال المنتجات الأكثر شيوعًا لأغشية الترشيح الفائق المغمورة: أغشية الستارة، وأغشية الأعمدة المغمورة، وأغشية الصفائح المسطحة.
من بين تلك التي تحتوي على هياكل وحدات غشائية مبتكرة، تلك التي لاحظتها تشمل: أغشية الطحالب البحرية من نوع KOCH-، والأغشية المسطحة الأنبوبية من Shanghai Seewo، والأغشية الصفائحية المرنة من Huzhou Dingtai، والأغشية الصفائحية المرنة من Shanghai Shiputai، وأغشية الترشيح الفائق المغمورة الدوارة من Huber VRM. هذه كلها ممثلة تماما.
الأغشية غير العضوية المغمورة هي في المقام الأول أغشية صفائح مسطحة، مع استثناءات مثل الأغشية الخزفية الدوارة (بالمعنى الدقيق للكلمة، الأغشية الخزفية المدفوعة بالضغط الإيجابي)، والتي هي أيضًا أغشية صفائح مسطحة. هناك عدد لا بأس به من الشركات المصنعة المحلية للأغشية الخزفية الدوارة، بما في ذلك Nanjing Shenluo، Chongqing Wudun، Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd.، وFeichao Technology.
تحتوي وحدات الأغشية غير العضوية المغمورة أيضًا على إصدارات محسنة ومبتكرة مختلفة.
العناصر الأساسية للتصميم الهيكلي لوحدة الغشاء هي:
1. كثافة التعبئة
2. التوزيع الهيدروليكي
3. ترتيب الأنابيب
تهدف جميع التصميمات الهيكلية لوحدات الأغشية إلى تحقيق التوازن بين كثافة التعبئة والتوزيع الهيدروليكي لزيادة كفاءة التخلل والاستقرار التشغيلي.
الإطارات المعدنية هي الشكل الأكثر شيوعًا لوحدات الأغشية الخزفية المسطحة التقليدية-. يمكن تثبيت عناصر الغشاء بشكل جانبي (كل عنصر غشاء له فوهة متخللة في كلا الطرفين) أو طوليًا (كل عنصر غشاء له فوهة متخللة في طرف واحد فقط). يمكن أن يصل حجم عنصر الغشاء الواحد إلى 1000 مم × 250 مم × 6 مم (الطول × العرض × الارتفاع)، مع عنصر واحد يبلغ قياسه 0.5 متر مربع.
ومع ذلك، كلما زاد حجم عنصر الغشاء الواحد، كلما كان تقارب كفاءة عنصر الغشاء أسوأ. ستكون منطقة الغشاء القريبة من فوهة التخلل ذات كفاءة أعلى من الأجزاء الأخرى. وبالمثل، أثناء الغسيل العكسي، يمثل استرداد التدفق أيضًا نفس المشكلة. الحل هو تصميم المزيد من القنوات المتخللة، مثل النوع الأنبوبي في وحدات الأغشية العضوية وطريقة التجميع المركزي للأغشية المرنة. لا تزال هذه المشكلة موجودة في وحدات الأغشية ذات الإطارات المعدنية-.
اكتسبت الإطارات البلاستيكية شعبية تدريجية في السنوات الأخيرة. الحجم الشائع لعنصر الغشاء الواحد هو 600 مم × 145 مم × 6 مم (الطول × العرض × الارتفاع)، مع مساحة ترشيح فعالة تبلغ 0.177 متر مربع. تعتبر CERAFILTEC (شركة ألمانية) رائدة في الترويج لجميع-الإطارات البلاستيكية في الصناعة، كما أن تصميمها الهيكلي مميز للغاية. يقسم تصميم "الشبكة" بشكل مثالي كل وحدة غشاء إلى أربعة أقسام أثناء عمليات التخلل والغسيل العكسي، مما يضمن قنوات تدفق متناظرة وتوزيع هيدروليكي موحد جدًا لكل عنصر غشاء. علاوة على ذلك، يتم دمج المقاطع الفرعية للأنابيب المتخللة داخل وحدة الغشاء، ويتم توصيل جميع الأنابيب الرئيسية (الأنبوب الرئيسي المتخلل، أنبوب الغسيل العكسي الرئيسي) في الجزء العلوي من برج الغشاء، مما يبسط عملية التركيب ويقلل متطلبات المساحة.
سواء من منظور المواد أو من منظور التصميم الهيكلي لوحدة الغشاء، فإن أغشية الصفائح المسطحة من كربيد السيليكون تمتلك مزايا كبيرة في تكنولوجيا تطبيق الأغشية. إنهم على استعداد للتألق بشكل مشرق في مجال تطبيق MBR.