Omgekeerde osmosemembranen moeten in specifieke configuraties worden vervaardigd voordat ze in waterbehandelingssystemen kunnen worden toegepast. Momenteel omvatten de belangrijkste membraanconfiguraties plaat-en-frame-, buisvormige, spiraalgewonden en holle vezeltypen. Hiervan worden spiraalgewonden en holle vezelconfiguraties het meest gebruikt in waterbehandelingstoepassingen. YIME RO-membranen nemen bijvoorbeeld een spiraalgewonden structuur aan, die veel wordt gebruikt in omgekeerde osmosesystemen.
Voor spiraalgewonden configuraties omvatten veelgebruikte membranen membranen van celluloseacetaat (CA) en dunne- filmcomposietmembranen (TFC). Deze membranen worden samengevoegd tot membraanelementen, die vervolgens in een drukvat worden geplaatst om een complete membraanmodule te vormen.
Membranen die worden gebruikt voor spiraalgewonden elementen worden doorgaans eerst vervaardigd als vlakke plaatmembranen. De structuur van een celluloseacetaatmembraan wordt weergegeven in figuur 1. De bovenste laag is een dichte dunne laag (0,1–1,0 μm), bekend als de ontziltingslaag. Onder de ontziltingslaag bevindt zich een iets dikkere poreuze steunlaag (100–200 μm). Water kan gemakkelijk door de dichte laag dringen en in de poreuze steunlaag stromen. De dichte laag fungeert als het semi-permeabele membraan, waardoor effectief wordt voorkomen dat zouten er doorheen gaan en ontzilting wordt bereikt.
De structuur van een composietmembraan wordt weergegeven in Figuur 2. Een composietmembraan bestaat uit drie lagen: een ultra-dunne ontziltingslaag aan de bovenkant, een poreuze tussenliggende steunlaag van polysulfon in het midden en een polyester steunweefsel aan de onderkant. Omdat de polyester steunlaag relatief ongelijk en poreus is, kan deze de ontziltingslaag niet direct ondersteunen. De oppervlakteporiegrootte van de polysulfonlaag kan worden geregeld op ongeveer 0,015 μm. De ontziltingslaag heeft een dikte van ongeveer 0,2 μm. Ondersteund door de polysulfonlaag is het membraan bestand tegen hogere bedrijfsdrukken en vertoont het een sterke weerstand tegen mechanische belasting en chemische corrosie.
Voor hollevezelmembraanconfiguraties worden talloze holle vezels gemaakt van aromatische polyestermembranen direct geassembleerd in een drukvat, waardoor de basisontziltingseenheid voor waterbehandeling - de membraanmodule wordt gevormd.
Of het nu gaat om een spiraalgewonden configuratie of een holle vezelconfiguratie, het ontwerp moet in het algemeen aan de volgende eisen voldoen:
- Zorg voor voldoende mechanische ondersteuning zodat het membraan de druk van het voedingswater kan weerstaan.
- Zorg ervoor dat voedingswater, concentraat en permeaat gescheiden stromen, met een uniforme verdeling en de juiste stroomomstandigheden, waardoor concentratiepolarisatie wordt geminimaliseerd.
- Zorg ervoor dat de inherente zoutafstotendheid en waterdoorlaatbaarheid van het membraan binnen de configuratie volledig worden benut.
- Maximaliseer het effectieve gebruik van het membraanoppervlak.
In de volgende sectie zullen we ons concentreren op de spiraalgewonden configuratie die gewoonlijk wordt gebruikt in YIME-membranen, en de structuur ervan uitleggen, evenals de verschillen tussen verschillende membraantypen.
