يمكن تصنيف تقنية فصل الغشاء بطرق مختلفة اعتمادًا على طريقة القياس.
(1) التصنيف حسب المستخرج
بناءً على المنتجات المختلفة التي سيتم فصلها، يمكن تقسيم عمليات الفصل الغشائي إلى أربع فئات: التنقية، والتركيز، والفصل، والاستخلاص. وتسمى عمليات فصل الغشاء في معالجة المياه، حيث يكون النافذ هو المنتج، بالتنقية؛ تلك التي يكون فيها الناتج هو الناتج تسمى التركيز؛ أما تلك التي يكون فيها كل من المتخلل والمثبط عبارة عن منتجات تسمى الانفصال؛ وتلك التي تستخدم مجموعة من عمليات فصل الأغشية مع قطعتي قطع مختلفتين للحصول على مواد بين قطعتي القطع تسمى الاستخراج.
(2) التصنيف حسب مادة الغشاء
بناءً على مادة الغشاء، يمكن تقسيم الأغشية نصف المنفذة إلى أغشية عضوية وغير عضوية. تشتمل مواد الأغشية العضوية بشكل أساسي على مواد بوليمر مختلفة مثل البولي سلفون، والبولي بروبيلين، والبولي أكريلونيتريل، وفلوريد البولي فينيلدين، والبولي إيثرسولفون، وأسيتات السليلوز، والبولي سلفون المسلفن، والبولي أميد العطري؛
وتنقسم مواد الأغشية غير العضوية أيضًا إلى أغشية غير عضوية ذات أساس معدني-مثل المعادن وأكاسيد المعادن، وأغشية غير عضوية ذات أساس سيليكات-مثل السيراميك والزجاج.
الأغشية العضوية سهلة التحضير، ولها نسب عالية من حجم عنصر الغشاء، وغير مكلفة، وتعمل تحت ضغوط منخفضة، ولكنها تعاني من ضعف الاستقرار الكيميائي، ومقاومة درجات الحرارة، والقوة الميكانيكية، ومقاومة التنظيف؛ أما الأغشية غير العضوية فهي عكس ذلك.
تعمل كل من تقنيات الأغشية العضوية وغير العضوية على تحسين أدائها بشكل مستمر بناءً على المزايا الخاصة بكل منها، وتسعى جاهدة لتجاوز نقاط قوة بعضها البعض. في الوقت الحالي، فقط البولياميدات العطرية بين مواد غشاء التناضح العكسي هي التي وصلت إلى مستوى الإنتاج الصناعي، في حين أن مواد غشاء الترشيح الفائق لديها تنوع كبير.
(3) التصنيف حسب دقة الفصل
بناءً على دقة الفصل المختلفة، يمكن تصنيف عمليات فصل غشاء معالجة المياه إلى الترشيح الدقيق، والترشيح الدقيق، والترشيح الفائق، والترشيح النانوي، والتحليل الكهربائي، والتناضح العكسي، والتحليل الكهربائي لطبقة الراتنج (المعروف أيضًا باسم EDI أو إزالة الأيونات الكهربية)، والتقطير الغشائي. الترشيح الدقيق، والترشيح الفائق، والترشيح النانوي، والتناضح العكسي كلها مدفوعة بفرق الضغط عبر الغشاء، في حين أن التحليل الكهربي والتحليل الكهربي لطبقة الراتينج مدفوعان بفارق الجهد. تحتوي أغشية الترشيح الدقيق على قطع للوزن الجزيئي يبلغ 0.1-1.0 ميكرومتر وضغط تشغيل يتراوح بين 0.1-0.2 ميجا باسكال؛ تحتوي أغشية الترشيح الفائق على قطع وزن جزيئي يتراوح بين 5000-200000 دا وضغط تشغيل يتراوح بين 0.1-0.3 ميجا باسكال؛ تتمتع أغشية الترشيح النانوي بمعدل تحلية يتراوح بين 0-95% وضغط تشغيل يتراوح بين 0.3-0.6 ميجا باسكال؛ تتمتع أغشية التناضح العكسي بمعدل تحلية يتراوح بين 95.0% إلى 99.9%، والحد الأدنى من ملوحة التخلل حوالي 1 مجم/لتر، وضغط التشغيل من 0.7 إلى 7.0 ميجا باسكال.
ينتج عن غسيل الكلى الكهربائي مياه محلاة لا تتخلل الغشاء. الحد الأدنى لملوحة النافذ قريب من ملوحة التناضح العكسي، وضغط التشغيل هو 0.1-0.2 ميجا باسكال. يمكن تعديل معدل تحلية المياه ضمن نطاق 0-98% اعتمادًا على طول مسار التدفق وكثافة تيار التشغيل.
إن ملء مسار تدفق المياه المحلاة للديلزة الكهربية براتنجات تبادل الأنيونات والكاتيونات يشكل نظامًا للديلزة الكهربية ذات الطبقة الراتينجية. عندما تكون الملوحة المؤثرة في حدود 2-5 ملغم/لتر، يمكن الحفاظ على الموصلية المتخللة للديلزة الكهربائية لطبقة الراتنج عند مستوى 10-15 مΩ.
(4) التصنيف حسب هيكل الغشاء
استنادًا إلى الفرق بين هياكل الأغشية المسامية وغير المسامية-، يمكن تقسيم أغشية الفصل إلى أغشية مسامية وأغشية كثيفة. تحتوي الأغشية المسامية على عدد كبير من المسام النفاذة، بينما لا تحتوي الأغشية الكثيفة على مسام نفاذة.
بناءً على تجانس بنية الغشاء، يمكن تقسيم كل من الأغشية المسامية والأغشية الكثيفة إلى أغشية متجانسة وأغشية غير متجانسة. تكون بنية الغشاء للغشاء المتجانس موحدة في الاتجاه الرأسي لسطح الغشاء، بينما تكون بنية الغشاء للغشاء غير المتجانس غير -موحدة في الاتجاه الرأسي لسطح الغشاء.
أغشية الترشيح الدقيق هي أغشية مسامية غير متجانسة. يتغير حجم المسام بشكل غير منتظم عند اختراق الغشاء، ويتم تحديد كفاءة الاحتفاظ بشكل أساسي من خلال متوسط حجم المسام والمسامية.
أغشية الترشيح الفائق هي أغشية مسامية وغير متجانسة. يحتوي جانب ماء التغذية للغشاء على طبقة كثيفة، مما يؤدي إلى أحجام مسام أصغر على جانب ماء التغذية وأحجام مسام أكبر على جانب الماء المنقى، مما يسهل نفاذية الماء. الغشاء المتجانس الكثيف النموذجي هو غشاء التبادل الأيوني المستخدم في التحليل الكهربائي، مع نفاذية محدودة للمياه ولكن نفاذية عالية للغاية للأيونات الموجبة أو السالبة.
الأغشية المركبة للتناضح العكسي من مادة البولي أميد العطرية هي أغشية كثيفة غير متجانسة نموذجية. يتكون هذا الغشاء من غشاء داعم أكثر سمكًا وعالي السرعة ومساميًا مصفحًا بطبقة مركبة رقيقة للغاية ذات نفاذية عالية السرعة-، مما يحقق نفاذية عالية ونسبة نفاذية عالية في وقت واحد.
تمتلك الأغشية الكثيفة المتجانسة بنية موحدة في جميع الاتجاهات وتمتلك نسب نفاذية عالية، ولكن بسبب نفاذيتها المنخفضة، فهي عمومًا لا تتشكل بشكل مستقل وغالبًا ما تكون الطبقة الكثيفة من الأغشية المركبة.
(5) التصنيف حسب هيكل العنصر
عنصر الغشاء هو وحدة عمل غشائية يتم تشكيلها عن طريق دمج الأغشية الشبيهة بالصفائح أو الخيطية مع المكونات الهيكلية المقابلة. بناءً على الاختلافات الهيكلية، يمكن تصنيف عناصر الغشاء إلى أشكال هيكلية مختلفة مثل الصفائح، والمطويات، والأنبوبية، والمجوفة، والجرح الحلزوني.
تتمتع هياكل الأغشية المختلفة بمزايا وعيوب خاصة بها من حيث المساحة الحجمية ونمط التدفق ودعم الضغط وظروف التنظيف.
يمكن ترتيب أغشية الترشيح الدقيق، والترشيح الدقيق، والترشيح الفائق في هياكل الألواح لاستخدامها في مرشحات اللوحة والإطار. على الرغم من أن مرشحات اللوحة والإطار لها مساحة حجمية صغيرة وتتطلب استبدالًا متكررًا لمواد الغشاء، مما يسمح بالتشغيل المتقطع فقط، إلا أن المواد الهيكلية لدعم الغشاء وتوصيل المياه لا يمكن التخلص منها، مما يؤدي إلى أقل تكلفة للمواد عند استبدال الأغشية.
يمكن أيضًا ترتيب أغشية الترشيح الدقيق والترشيح الدقيق في هياكل مطوية لتكوين مرشحات مطوية. تعتمد هذه على الهيكل المطوي لزيادة المساحة الحجمية واستخدام الغشاء نفسه لتشكيل قنوات دعم الضغط الخلفي وتوصيل المياه. ومع ذلك، فإن استبدال الأغشية المطوية يزيد من تكلفة المواد الإنشائية.
تشترك كل من الأغشية اللوحية والأغشية المطوية في خاصية التشغيل-الكامل للتدفق. وتشمل عيوبها الشائعة عدم القدرة على الإنتاج بشكل مستمر على نطاق واسع وعدم القدرة على التنظيف. نظرًا لبساطة المعدات والتشغيل المريح، يتم استخدامها غالبًا في بيئات معالجة المياه الطرفية ذات العمليات الصغيرة-والمنخفضة التلوث.
يمكن أن تكون الأغشية الأنبوبية عبارة عن ترشيح دقيق، أو ترشيح فائق، أو ترشيح نانوي، أو حتى أغشية تناضح عكسي، تعمل تحت ضغط داخلي بقطر داخلي يبلغ 10-15 ملم. لا يمكن غسل الأغشية الأنبوبية عكسيًا، ولها مساحة حجمية صغيرة، وتكلفة عالية للمعدات، وكفاءة منخفضة للمعدات؛ ومع ذلك، يمكن غسلها بالكامل للأمام-، مما يجعلها مناسبة لمعالجة-السوائل ذات اللزوجة العالية والعكارة العالية- وبنية غشاء ممتازة لتركيز التغذية الخاصة ومعالجة مياه الصرف الصناعي.
يمكن أن تكون أغشية الترشيح المجوفة عبارة عن ترشيح دقيق، أو ترشيح فائق، أو ترشيح نانو، أو تناضح عكسي، بأقطار داخلية تتراوح من 25 إلى 1200 ميكرومتر وأقطار خارجية من 50 إلى 2000 ميكرومتر.
يمكن تصنيف أغشية الترشيح المجوفة إلى ضغط داخلي وأنواع ضغط خارجي وفقًا لاتجاه الضغط. تتميز أغشية الضغط الداخلي بمساحة حجمية أصغر وقدرة أقل على الاحتفاظ بالأوساخ-، كما أنها سهلة التنظيف هيدروليكيًا، ولها متطلبات عالية فيما يتعلق بجودة مياه التغذية. ويمكن أن تعمل في أوضاع التدفق المتقاطع- أو التدفق الكامل-. تتميز أغشية الضغط الخارجية بمساحة حجمية أكبر وقدرة أكبر على الاحتفاظ بالأوساخ-، وليس من السهل تنظيفها هيدروليكيًا، ولديها متطلبات أقل لجودة مياه التغذية، وتعمل في الغالب في وضع التدفق-الكامل، مما يجعل من الصعب تشكيل التدفق المتقاطع-.
يمكن أن تحتوي أغشية الترشيح المجوفة على مناطق حجمية عالية جدًا، لا مثيل لها في هياكل الأغشية الأخرى، وتمتلك أداءً ممتازًا للأمام والغسيل العكسي.
نظرًا للقوة الميكانيكية المحدودة لألياف الغشاء المجوف، يمثل كسر الألياف مشكلة كبيرة، ويصبح معدل كسر الألياف خلال فترة تشغيل محددة مؤشرًا مهمًا لعمر الغشاء.
تُستخدم هياكل الأغشية الملفوفة- بشكل رئيسي في عمليات الترشيح النانوي وأغشية التناضح العكسي، وفي السنوات الأخيرة، ظهرت أيضًا أغشية الترشيح الفائق الحلزوني-الأعلى. يتمتع هذا الهيكل بمساحة حجمية معتدلة ومزايا مثل مقاومة ضغط التشغيل العالية، ومتطلبات جودة مياه التغذية المنخفضة، وسعة التلوث الكبيرة، والتدفق العرضي السهل-، والقدرة على إجراء التنظيف الأمامي.
يمكن اعتبار المقطع العرضي-لقناة تدفق مياه التغذية في الغشاء الحلزوني-الأعلى بمثابة قناة مستقيمة ذات ارتفاع موحد. يسمح هذا الهيكل بالتلوث الموضعي وله قدرة عالية على التلويث. ومع ذلك، ليس من السهل تحقيق تأثيرات تنظيف جيدة في كل منطقة، مما يجعلها عرضة للتلوث الموضعي.
علاوة على ذلك، لا يمكن غسل الأغشية المركبة الحلزونية-عكسيًا، مما يؤدي إلى نتائج تنظيف سيئة. يعد تدهور الأداء بسبب تلوث الغشاء مشكلة كبيرة للهياكل الحلزونية-، وتصبح درجة تدهور الأداء خلال فترة تشغيل محددة مؤشرًا مهمًا لعمر الغشاء.