Мембраны обратного осмоса должны быть изготовлены в определенной конфигурации, прежде чем их можно будет применять в системах очистки воды. В настоящее время основные конфигурации мембран включают пластинчатые-и-каркасные, трубчатые, спирально-навитые и половолоконные типы. Среди них конфигурации со спиральной намоткой и полыми волокнами наиболее часто используются в системах очистки воды. Например, мембраны YIME RO имеют спирально-навитую структуру, которая широко используется в системах обратного осмоса.
Для спирально-навитых конфигураций обычно используемые мембраны включают мембраны из ацетата целлюлозы (CA) и тонкопленочные композитные мембраны (TFC). Эти мембраны собираются в мембранные элементы, которые затем помещаются внутри сосуда под давлением, образуя полный мембранный модуль.
Мембраны, используемые для спирально-навитых элементов, обычно сначала изготавливаются в виде плоских листовых мембран. Структура мембраны из ацетата целлюлозы показана на рисунке 1. Верхний слой представляет собой плотный тонкий слой (0,1–1,0 мкм), известный как обессоленный слой. Под слоем обессоливания находится немного более толстый пористый опорный слой (100–200 мкм). Вода может легко проходить через плотный слой и перетекать в пористый опорный слой. Плотный слой действует как полу-проницаемая мембрана, эффективно предотвращая прохождение солей и обеспечивая опреснение.
Структура композитной мембраны показана на рисунке 2. Композитная мембрана состоит из трех слоев: ультратонкого опреснительного слоя сверху, пористого промежуточного поддерживающего слоя из полисульфона посередине и поддерживающей ткани из полиэстера внизу. Поскольку опорный слой из полиэстера относительно неровный и пористый, он не может напрямую поддерживать опреснительный слой. Размер поверхностных пор полисульфонового слоя можно регулировать на уровне примерно 0,015 мкм. Слой обессоливания имеет толщину примерно 0,2 мкм. Мембрана, поддерживаемая слоем полисульфона, выдерживает более высокое рабочее давление и демонстрирует высокую устойчивость к механическим нагрузкам и химической коррозии.
В конфигурациях с половолоконными мембранами многочисленные полые волокна, изготовленные из мембран из ароматического полиэстера, собираются непосредственно внутри сосуда под давлением, образуя базовую установку опреснения для очистки воды - мембранный модуль.
Будь то конфигурация со спиральной намоткой или конфигурация с полым волокном, конструкция обычно должна отвечать следующим требованиям:
- Обеспечьте достаточную механическую поддержку, чтобы мембрана могла выдерживать давление питательной воды.
- Убедитесь, что питательная вода, концентрат и пермеат текут раздельно, с равномерным распределением и надлежащими условиями потока, тем самым сводя к минимуму концентрационную поляризацию.
- Позвольте мембране полностью использовать свойства отталкивания солей и водопроницаемости в данной конфигурации.
- Максимально эффективное использование площади поверхности мембраны.
В следующем разделе мы сосредоточимся на конфигурации спиральной намотки, обычно используемой в мембранах YIME, и объясним ее структуру, а также различия между различными типами мембран.
