막분리기술은 측정방법에 따라 다양하게 분류될 수 있다.
(1) 추출제에 따른 분류
분리할 다양한 제품에 따라 막 분리 공정은 정제, 농축, 분리, 추출의 네 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 투과물이 생성물인 수처리의 막 분리 공정을 정화라고 합니다. 보유물이 생성물인 경우를 농축이라고 합니다. 투과물과 보유물이 모두 생성물인 경우를 분리라고 합니다. 두 가지 컷오프 컷오프 사이의 물질을 얻기 위해 두 가지 다른 잔류물 컷오프를 갖는 막 분리 공정의 조합을 사용하는 것을 추출이라고 합니다.
(2) 막재질에 따른 분류
반투막은 막의 재질에 따라 유기막과 무기막으로 나눌 수 있습니다. 유기 막 재료에는 주로 폴리술폰, 폴리프로필렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리에테르술폰, 셀룰로오스 아세테이트, 술폰화 폴리술폰 및 방향족 폴리아미드와 같은 다양한 고분자 재료가 포함됩니다.
무기막 소재는 다시 금속, 금속 산화물 등의 금속{0}계 무기막과 세라믹, 유리 등의 규산염-계 무기막으로 구분됩니다.
유기막은 제조가 간단하고, 막 요소 부피비가 높고, 저렴하며, 낮은 압력에서 작동하지만 화학적 안정성, 온도 저항성, 기계적 강도 및 세척 저항성이 좋지 않습니다. 반면에 무기막은 그 반대입니다.
유기막 기술과 무기막 기술 모두 각자의 장점을 바탕으로 지속적으로 성능을 향상시키며, 서로의 장점을 뛰어넘기 위해 노력하고 있습니다. 현재 역삼투막 소재 중 방향족 폴리아미드만이 산업 생산 규모에 도달한 반면, 한외여과막 소재는 상당히 다양합니다.
(3) 분리 정밀도에 따른 분류
다양한 분리 정밀도에 따라 수처리 막 분리 공정은 미세여과, 정밀여과, 한외여과, 나노여과, 전기투석, 역삼투, 수지층 전기투석(EDI 또는 전기탈이온화라고도 함) 및 막 증류로 분류될 수 있습니다. 미세여과, 한외여과, 나노여과 및 역삼투는 모두 막 전체의 압력 차이에 의해 구동되는 반면, 전기투석 및 수지층 전기투석은 전위차에 의해 구동됩니다. 정밀여과막의 분자량 컷오프는 0.1~1.0μm이고 작동 압력은 0.1~0.2MPa입니다. 한외 여과막의 분자량 컷오프는 5000–200000 Da이고 작동 압력은 0.1–0.3 MPa입니다. 나노여과막은 담수화율이 0~95%이고 작동 압력은 0.3~0.6 MPa입니다. 역삼투막의 담수화율은 95.0%~99.9%, 최소 투과 염분도는 약 1mg/L, 작동 압력은 0.7~7.0MPa입니다.
전기투석은 막을 투과하지 않는 담수를 생성합니다. 최소투과염분도는 역삼투압에 가깝고, 운전압력은 0.1~0.2MPa이다. 담수화율은 유로 길이와 작동 전류 강도에 따라 0~98% 범위 내에서 조정될 수 있습니다.
전기투석의 담수 흐름 경로를 음이온 및 양이온 교환수지로 채우면 수지층 전기투석 시스템이 형성됩니다. 유입수 염도가 2~5 mg/L 범위일 때 수지층 전기투석의 투과 전도도는 10~15 MΩ 수준으로 유지될 수 있습니다.
(4) 막 구조에 따른 분류
분리막은 다공성막과 비다공성막 구조의 차이에 따라 다공성막과 치밀막으로 나눌 수 있습니다. 다공성 막에는 투과성 기공이 많고, 치밀막에는 투과성 기공이 없습니다.
막 구조의 균일성에 따라 다공성 막과 치밀막은 각각 다시 균질막과 이종막으로 나눌 수 있습니다. 균일막의 막 구조는 막 표면의 수직 방향으로 균일한 반면, 이종막의 막 구조는 막 표면의 수직 방향으로 균일하지 않습니다-.
정밀여과막은 다공성 이종막입니다. 멤브레인을 투과할 때 기공 크기는 불규칙적으로 변하며, 머무름 효율은 주로 평균 기공 크기와 기공률에 의해 결정됩니다.
한외여과막은 다공성 이종막입니다. 멤브레인의 공급수 측의 층이 치밀하여 공급수 측의 기공 크기가 작아지고, 정제수 측의 기공 크기가 커져 투수성이 향상됩니다. 전형적인 조밀한 균질막은 전기투석에 사용되는 이온 교환막으로 물 투과성은 제한적이지만 양이온 또는 음이온에 대한 투과성은 매우 높습니다.
방향족 폴리아미드 역삼투 복합막은 전형적인 이종 치밀 막입니다. 이 멤브레인은 더 두껍고 빠른- 속도의 다공성 지지 멤브레인과 매우 얇은 고속 투과성 복합층으로 구성되어 있어 높은 투과성과 높은 투과율을 동시에 달성합니다.
조밀한 균질막은 모든 방향에서 균일한 구조를 가지며 높은 투과율을 가지지만, 낮은 투과도로 인해 일반적으로 독립적으로 형성되지 않고 복합막의 치밀층이 되는 경우가 많다.
(5) 요소구조에 따른 분류
멤브레인 요소는 시트형- 또는 필라멘트형 멤브레인을 해당 구조 구성요소와 결합하여 형성된 멤브레인 작동 단위입니다. 구조적 차이에 따라 멤브레인 요소는 판형, 주름형, 관형, 중공형 및 나선형 권선과 같은 다양한 구조 형태로 분류될 수 있습니다.
다양한 멤브레인 구조에는 체적 면적, 흐름 패턴, 압력 지원 및 세척 조건 측면에서 고유한 장점과 단점이 있습니다.
미세 여과, 미세 여과 및 한외 여과막은 플레이트 및 프레임 필터에 사용하기 위해 플레이트 구조로 배열될 수 있습니다. 플레이트 및 프레임 필터는 체적 면적이 작고 멤브레인 재료를 자주 교체해야 하므로 간헐적인 작동만 가능하지만 멤브레인 지지 및 물 전도를 위한 구조 재료는 일회용이 아니므로 멤브레인 교체 시 재료비가 가장 저렴합니다.
미세여과막과 정밀여과막을 주름형 구조로 배열하여 주름형 필터를 형성할 수도 있습니다. 이는 주름진 구조를 사용하여 부피 면적을 늘리고 멤브레인 자체를 사용하여 배압 지원 및 물 전도 채널을 형성합니다. 그러나 주름형 멤브레인을 교체하면 구조 재료 비용이 증가합니다.
판형 멤브레인과 주름형 멤브레인 모두 완전 흐름 작동 특성을 공유합니다.- 일반적인 단점은 대규모로 지속적으로 생산할 수 없고 세척할 수 없다는 점입니다. 장비가 간단하고 작동이 편리하기 때문에 주로 소규모-, 저오염-공정 최종 수처리 환경에 사용됩니다.
관형 멤브레인은 정밀여과, 한외여과, 나노여과 또는 심지어 역삼투 멤브레인일 수 있으며 내부 직경이 10~15mm인 내부 압력 하에서 작동합니다. 관형 막은 역세척이 불가능하고 부피 면적이 작고 장비 비용이 높으며 장비 효율이 낮습니다. 그러나 철저한 정{3}}세척이 가능하여 고{4}}점도, 고탁도 액체 처리에 적합하며 특수 공급 농도 및 산업 폐수 처리에 탁월한 막 구조를 제공합니다.
중공 여과막은 정밀여과, 한외여과, 나노여과 또는 역삼투 방식이 될 수 있으며 내부 직경은 25~1200μm이고 외부 직경은 50~2000μm입니다.
중공여과막은 압력방향에 따라 내압형과 외압형으로 분류됩니다. 내부 압력 멤브레인은 체적 면적이 더 작고 먼지{1}}포유 용량이 더 낮으며, 수압 세척이 용이하고 급수 품질에 대한 요구 사항이 높습니다. 교차-흐름 또는 전체{4}}흐름 모드에서 작동할 수 있습니다. 외부 압력 막은 더 큰 체적 면적과 더 높은 먼지-포유 용량을 가지며, 수압 세척이 쉽지 않고, 급수 품질에 대한 요구 사항이 낮으며, 대부분 전체-흐름 모드에서 작동하므로 교차 흐름을 형성하기 어렵습니다.-
중공 여과막은 다른 막 구조와 비교할 수 없을 만큼 매우 높은 부피 면적을 가질 수 있으며 탁월한 정방향 및 역세 성능을 보유합니다.
중공막 섬유는 기계적 강도가 제한되어 있어 섬유 파손이 주요 문제이며, 특정 작동 기간 내의 섬유 파손률은 막 수명을 나타내는 중요한 지표가 됩니다.
롤업형 막 구조는 주로 나노여과막과 역삼투막에 사용되며, 최근에는 나선형-한외여과막도 등장하고 있다. 이 구조는 적당한 체적 면적을 갖고 있으며 높은 작동 압력 저항, 낮은 급수 품질 요구 사항, 큰 오염 용량, 쉬운 교차-흐름 및 전방 플러싱 수행 능력과 같은 장점을 가지고 있습니다.
나선형 막의-급수 흐름 채널 단면은 균일한 높이의 직선 채널로 간주될 수 있습니다. 이 구조는 국부적인 오염을 허용하고 오염 용량이 높습니다. 그러나 모든 부위에서 좋은 플러싱 효과를 얻기가 쉽지 않아 국부적인 오염이 발생하기 쉽습니다.
더욱이 나선형-복합막은 역세척이 불가능하여 세척 효과가 좋지 않습니다. 멤브레인 오염으로 인한 성능 저하는 나선형-업 구조의 주요 문제이며 특정 작동 기간 내의 성능 저하 정도는 멤브레인 수명을 나타내는 중요한 지표가 됩니다.