Les matériaux et modules membranaires constituent la base de la technologie d’application des membranes.
Le cœur du traitement de l'eau par membrane-est constitué par les matériaux, suivis par la conception structurelle des modules membranaires, puis par la technologie d'application des membranes.
Les produits à membrane organique sont passés du PP (polypropylène), du PAN (polyacrylonitrile) et du PVC (chlorure de polyvinyle) au PS (polysulfone), au PES (polyéthersulfone), au PVDF (fluorure de polyvinylidène) et plus récemment au PTFE (polytétrafluoroéthylène), ainsi qu'au prix Nobel-PolyCera (membrane métallique organique) apparu il y a quelques années.
Les produits à membrane inorganique ont évolué de l'Al2O3 (oxyde d'aluminium), du ZrO2 (zircone) et du TiO2 (dioxyde de titane) traditionnels au SiC (carbure de silicium).
Plus le matériau est de qualité supérieure, plus les avantages en termes de charge de travail, de fonctionnement, de nettoyage, de maintenance et de durée de vie par unité de surface de membrane sont importants.
Les matériaux soutiennent l'itération et l'évolution des produits de séparation membranaire, tandis que la structure des modules membranaires continue d'innover et de percer. Les frontières entre les scénarios d’application de membranes organiques et inorganiques deviennent de plus en plus floues.
Discutons d'abord des différentes formes de produits de membranes organiques.
Les formes de produits les plus courantes de membranes d'ultrafiltration immergées comprennent : les membranes en rideau, les membranes à colonne immergée et les membranes en feuille plate.
Parmi ceux dotés de structures de modules membranaires innovantes, ceux que j'ai observés incluent : les membranes de type algues de KOCH, les membranes à feuilles plates tubulaires de Shanghai Seewo, les membranes à feuilles flexibles de Huzhou Dingtai, les membranes à feuilles flexibles de Shanghai Shiputai et les membranes d'ultrafiltration immergées rotatives de Huber VRM. Tout cela est assez représentatif.
Les membranes inorganiques immergées sont principalement des membranes en feuilles plates, à l'exception des membranes céramiques rotatives (à proprement parler, membranes céramiques entraînées par pression positive), qui sont également des membranes en feuilles plates. Il existe un certain nombre de fabricants nationaux de membranes céramiques rotatives, notamment Nanjing Shenluo, Chongqing Wudun, Anhui Mingchuang New Materials Co., Ltd. et Feichao Technology.
Les modules à membrane inorganique immergée disposent également de différentes versions optimisées et innovantes.
Les éléments centraux de la conception structurelle des modules à membrane sont :
1. Densité d'emballage
2. Distribution hydraulique
3. Disposition des canalisations
Toutes les conceptions structurelles des modules à membrane visent à équilibrer la densité de remplissage et la distribution hydraulique afin de maximiser l'efficacité du perméat et la stabilité opérationnelle.
Les cadres métalliques constituent la forme la plus courante de modules traditionnels à membrane plate en céramique-. Les éléments membranaires peuvent être fixés latéralement (chaque élément membranaire possède une buse de perméat aux deux extrémités) ou longitudinalement (chaque élément membranaire possède une buse de perméat à une seule extrémité). Un seul élément de membrane peut mesurer jusqu'à 1 000 mm × 250 mm × 6 mm (longueur × largeur × hauteur), avec un seul élément mesurant 0,5 mètre carré.
Cependant, plus la taille d’un élément membranaire est grande, plus la convergence de l’efficacité de l’élément membranaire est mauvaise. La zone de membrane proche de la buse de perméat aura une efficacité plus élevée que les autres parties. De même, lors du rétrolavage, la récupération du flux présente également le même problème. La solution consiste à concevoir davantage de canaux de perméation, tels que le type tubulaire dans les modules à membrane organique et la méthode de collecte centrale des membranes flexibles. Ce problème existe toujours dans les modules à membrane à structure métallique-.
Les montures en plastique n’ont gagné en popularité que progressivement ces dernières années. La taille courante d'un seul élément membranaire est de 600 mm × 145 mm × 6 mm (longueur × largeur × hauteur), avec une surface de filtration efficace de 0,177 mètres carrés. CERAFILTEC (une société allemande) est un leader dans la promotion de cadres entièrement en plastique-dans l'industrie, et sa conception structurelle est très distinctive. La conception en « grille » divise parfaitement chaque module membranaire en quatre sections pendant les processus de perméat et de contre-lavage, garantissant des canaux d'écoulement de perméat symétriques et une distribution hydraulique très uniforme pour chaque élément membranaire. De plus, les sections de dérivation de la tuyauterie de perméat sont intégrées dans le module à membrane et tous les tuyaux principaux (tuyau principal de perméat, tuyau principal de lavage à contre-courant) sont connectés au sommet de la tour à membrane, simplifiant ainsi l'installation et réduisant l'encombrement.
Que ce soit d'un point de vue matériel ou du point de vue de la conception structurelle des modules membranaires, les membranes plates en carbure de silicium possèdent des avantages significatifs dans la technologie d'application des membranes. Ils sont sur le point de briller de mille feux dans le domaine des applications MBR.