Membranen, die in VSEP-Systemen verwendet werden, bestehen aus verschiedenen Polymeren wie Polyethersulfon, Polyamiden und anderen Dünnschichtverbundwerkstoffen. Über 200 verschiedene Membranen werden routinemäßig in VSEP-Systemen eingesetzt.
Neue Membranhersteller sind regelmäßig auf der ganzen Welt online, und in den letzten Jahren wurden eine Reihe aufregender technologischer Fortschritte erzielt (Kalifornien wird von vielen als epizentrum der neuen Membrantechnologiewelle betrachtet). Viele dieser Fortschritte zielen darauf ab, die Fähigkeiten von Membrantrennungen in rauen Prozesswasser- und Abwasserumgebungen zu erhöhen. Zum Beispiel gibt es Nanofiltrationsmembranen, die extremen Temperaturen und pH-Bereichen standhalten können. Membranen sind in einer Vielzahl von Größen und Konfigurationen erhältlich. In VSEP-Systemen werden die Membranen auf einer Stahlschale befestigt und in einem Array gestapelt, ähnlich wie bei einer herkömmlichen Platten- und Rahmenkonfiguration. (Weitere Informationen zur VSEP-Filterpaketkonfiguration finden Sie auf unserer Seite VSEP-Systemkomponenten.)
Im Wesentlichen lassen Membranen einige Dinge passieren, während sie den Rest ablehnen. Somit wird jeder Zufluss, der an ein Membransystem wie ein VSEP gesendet wird, in zwei Teile aufgeteilt. Diese beiden Ströme werden Permeat und Konzentrat genannt (diese werden manchmal als Produktwasser bzw. Retentate bezeichnet).
Der Teil des Stroms, der durch die Membran passieren kann, wird permeate genannt. Das Permeat ist das “saubere Wasser”. Der Teil des Stroms, der von der Membran abgelehnt wird, wird das Konzentrat genannt. In einem Produktrückgewinnungs- oder Konzentrationskontext ist das Konzentrat das wünschenswerte Material; in einer Abwasser- oder Produktklärungsanwendung stellt das Konzentrat eine konzentrierte Gülle unerwünschter Verunreinigungen dar.
Es gibt vier grundlegende Kategorien von Membranen, die sich wie folgt auszeichnen:
Mikrofiltration (0,1 – 2,0 zoll)
Die in VSEP-Systemen verwendeten Mikrofilter sind fast ausschließlich PTFE (Teflon®). Mikrofilter oder MF-Membranen werden verwendet, um kleine schwebige Feststoffe, großes kolloidales Material, einige Emulsionen und die meisten Bakterien zu entfernen. MF-Membranen halten keine gelösten Feststoffe zurück.
MF-Membranen sind besonders nützlich bei der Entwässerung von Schlämmen wie Titandioxid und Calciumcarbonat. Anfänglich standen Mikrofiltrationsanwendungen im Mittelpunkt der meisten VSEP-Anwendungen. Teflon MF Membranen sind die robustesten aller Membrantypen; sie können Temperaturen von 130°C (266°F) standhalten und, da sie chemisch inert sind, kontinuierlichen pH-Wert von 0-14 verarbeiten. Die Betriebsdrücke der MF-Membran liegen in der Regel zwischen 30 und 100 psi ( 2 bis 7 bar).
Ultrafiltration (0,008 – 0,1 Zoll)
Ultrafiltrations- oder UF-Membranen werden in einer Vielzahl von VSEP-Anwendungen eingesetzt, bei denen das Ziel darin besteht, 100 der suspendierten Feststoffe zurückzuhalten. UF-Membranen entfernen große organische Stoffe (über 1.000 MW) wie Proteine, Pyrogene, Bakterien und Kolloide. UF-Membranen können in VSEPs verwendet werden, um Emulsionen ohne Verwendung von Chemikalien zu brechen.
Ultrafiltration kann auch als Primärbehandlung verwendet werden, wenn ein besonders schmutziges Abwasser mit einem sekundären Umkehrosmosemembransystem recycelt wird. UF-Membranen, die häufig in VSEP-Systemen verwendet werden, sind Polyethersulfon, PVDF (Kynar®) und regenerierte Cullulose.
UF-Membranen sind robuste Performer und kommen in einer Vielzahl von Konstruktionen. Je nach Konfiguration und Anwendung arbeiten UF-Membranen zwischen 30 und 250 psi (ca. 2 bis 14 bar). Die oberen Temperaturgrenzwerte der UF-Membranen liegen im Durchschnitt bei 90°C und ihre pH-Toleranzen liegen zwischen 1 und 14.
Nanofiltration (0,001 bis 0,01 Zoll)
Nanofiltration oder NF ist der neueste Membrantyp. NF-Membranen sind im Wesentlichen “lose” Umkehrosmosemembranen. Diese halbdurchlässigen Membranen bestehen aus Materialien wie sulfoniertem Sulfon, Polyamiden und anderen Dünnschichtverbundwerkstoffen.
NF-Membranen können verwendet werden, um organische und viele gelöste Materialien wie Härte zu entfernen. NF-Membranen werden häufig in der Abwasserbehandlung verwendet, um BSB zu entfernen. NF kann auch als Vorbehandlung für ein RO VSEP oder Spiral RO System verwendet werden; das Permeat einer Nanofiltrationsmembran ist ein “weiches” Wasser.
NF-Membranen arbeiten mit Drücken von 200 bis 600 psi (14 bis 41 bar) und können einem Bereich von pH-Wert von 1 bis 14 standhalten (obwohl viele auf einen Bereich von 2-11 begrenzt sind).
Umkehrosmose (30 daltons – 0.001µ)
Reverse Osmosis oder RO ist die “engste” aller Membrantypen. Dies ist die Art der Membran, die bei der Meerwasserentsalzung verwendet wird. RO-Membranen sind so konzipiert, natriumchlorid (NaCl) zurückzuhalten und werden nach ihrer Fähigkeit dazu bewertet. Beispielsweise werden Meerwasserentsalzungsmembranen in der Regel so bewertet, dass sie 99,5 NaCl ablehnen.
In VSEP-Systemen werden RO-Membranen häufig verwendet, um organische Stoffe, Spurenöl und Spurenmetalle in einem Einheitsvorgang zu entfernen. RO-Membranen wurden im industriellen Kontext aufgrund ihres hohen Verschmutzungspotenzials stark geschmäht. Die Vibration von VSEP mindert dieses Risiko und öffnet so die Tür zu einer Vielzahl von Anwendungen, bei denen die Entfernung von niedermolekularen Verunreinigungen aus einem Abwasserstrom gewünscht wird.
Während frühe Umkehrosmosemembranen aus Celluloseacetat hergestellt wurden, sind die heutigen RO-Membranen typischerweise aus proprietären Dünnschicht-Verbundwerkstoffen konstruiert. Diese Membranen arbeiten mit 300 bis 1.000 psi (21 bis 69 bar) und vertragen einen pH-Bereich von 2-12.