Технологија мембранске сепарације може се класификовати на различите начине у зависности од методе мерења.
(1) Класификација према екстрактантима
На основу различитих производа које треба одвојити, процеси мембранске сепарације могу се поделити у четири категорије: пречишћавање, концентрација, одвајање и екстракција. Процеси мембранског одвајања у третману воде, где је пермеат производ, називају се пречишћавањем; они где је ретентат производ називају се концентрација; они где су и пермеат и ретентат производи се називају сепарацијом; а они који користе комбинацију процеса мембранске сепарације са два различита граничника ретентата да би се добиле супстанце између две граничне вредности називају се екстракција.
(2) Класификација према материјалу мембране
На основу материјала мембране, полупропусне мембране се могу поделити на органске и неорганске мембране. Органски мембрански материјали углавном укључују различите полимерне материјале као што су полисулфон, полипропилен, полиакрилонитрил, поливинилиден флуорид, полиетерсулфон, ацетат целулозе, сулфонирани полисулфон и ароматични полиамид;
Неоргански мембрански материјали се даље деле на неорганске мембране на бази метала- као што су метали и метални оксиди и на неорганске мембране на бази силиката- као што су керамика и стакло.
Органске мембране су једноставне за припрему, имају висок однос запремине елемената мембране, јефтине су и раде на ниским притисцима, али пате од лоше хемијске стабилности, отпорности на температуру, механичке чврстоће и отпорности на чишћење; неорганске мембране су, с друге стране, супротне.
И органске и неорганске мембранске технологије континуирано побољшавају своје перформансе на основу својих предности, настојећи да надмаше међусобне предности. Тренутно су само ароматични полиамиди међу материјалима за мембрану реверзне осмозе достигли обим индустријске производње, док материјали за ултрафилтрациону мембрану имају значајну разноликост.
(3) Класификација по прецизности раздвајања
На основу различитих прецизности одвајања, процеси одвајања мембране за третман воде могу се класификовати на фину филтрацију, микрофилтрацију, ултрафилтрацију, нанофилтрацију, електродијализу, реверзну осмозу, електродијализу у слоју смоле (познату и као ЕДИ или електродеионизација) и мембранску дестилацију. Микрофилтрација, ултрафилтрација, нанофилтрација и реверзна осмоза су вођени разликом притиска кроз мембрану, док су електродијализа и електродијализа у слоју смоле вођени разликом потенцијала. Микрофилтрационе мембране имају ограничење молекулске тежине од 0,1–1,0 μм и радни притисак од 0,1–0,2 МПа; ултрафилтрационе мембране имају ограничење молекулске тежине од 5000–200000 Да и радни притисак од 0,1–0,3 МПа; нанофилтрационе мембране имају стопу десалинизације од 0–95% и радни притисак од 0,3–0,6 МПа; Мембране за реверзну осмозу имају стопу десалинизације од 95,0%–99,9%, минимални салинитет пермеата од приближно 1 мг/Л и радни притисак од 0,7–7,0 МПа.
Електродијализа производи десалинизирану воду која не продире у мембрану. Минимални салинитет пермеата је близак оној код реверзне осмозе, а радни притисак је 0,1–0,2 МПа. Стопа десалинизације се може подесити у опсегу од 0–98% у зависности од дужине путање протока и интензитета радне струје.
Пуњење путање протока десалинизиране воде електродијализе смолама за измјену ањона и катјона формира систем електродијализе у слоју смоле. Када је улазни салинитет у опсегу од 2–5 мг/Л, проводљивост пермеата електродијализе у слоју смоле може се одржавати на нивоу од 10–15 МΩ.
(4) Класификација према структури мембране
На основу разлике између порозних и непорозних мембранских структура, сепарационе мембране се могу поделити на порозне и густе мембране. Порозне мембране имају велики број пропусних пора, док густе мембране немају пропусне поре.
На основу уједначености структуре мембране, порозне мембране и густе мембране могу се даље поделити на хомогене мембране и хетерогене мембране. Структура мембране хомогене мембране је једнолична у вертикалном правцу површине мембране, док је структура мембране хетерогене мембране не-уједначена у вертикалном правцу површине мембране.
Микрофилтрационе мембране су порозне хетерогене мембране. Величина пора се неправилно мења приликом прожимања мембране, а ефикасност задржавања је углавном одређена просечном величином пора и порозношћу.
Ултрафилтрационе мембране су порозне, хетерогене мембране. Страна напојне воде мембране има густ слој, што резултира мањим величинама пора на страни напојне воде и већим величинама пора на страни пречишћене воде, олакшавајући пропустљивост воде. Типична густа хомогена мембрана је јоноизмењивачка мембрана која се користи у електродијализи, са ограниченом пропусношћу воде, али изузетно високом пропусношћу за позитивне или негативне јоне.
Композитне мембране од ароматичног полиамида реверзне осмозе су типичне хетерогене густе мембране. Ова мембрана се састоји од дебље, велике-брзине, порозне носеће мембране ламиниране са изузетно танким композитним слојем велике-пропустљивости, чиме се истовремено постиже и висока пермеабилност и висок однос пропустљивости.
Густе хомогене мембране имају уједначену структуру у свим правцима и поседују високе коефицијенте пропустљивости, али се због своје ниске пропустљивости углавном не формирају самостално и често су густ слој композитних мембрана.
(5) Класификација према структури елемената
Елемент мембране је радна јединица мембране формирана комбиновањем плочастих- или филаментозних мембрана са одговарајућим структурним компонентама. На основу структурних разлика, мембрански елементи се могу класификовати у различите структурне облике као што су плочасти, наборани, цевасти, шупљи и спирално намотани.
Различите мембранске структуре имају своје предности и недостатке у погледу запреминске површине, обрасца протока, подршке притиску и услова чишћења.
Мембране за фину филтрацију, микрофилтрацију и ултрафилтрацију могу бити распоређене у плочасте структуре за употребу у плочастим и оквирним филтерима. Иако плочасти и оквирни филтери имају малу запреминску површину и захтевају честу замену материјала мембране, дозвољавајући само повремени рад, структурни материјали за подршку мембране и проводљивост воде нису за једнократну употребу, што резултира најнижим трошковима материјала приликом замене мембрана.
Мембране за фину филтрацију и микрофилтрацију такође могу бити распоређене у набране структуре да формирају набране филтере. Они се ослањају на набрану структуру како би повећали волуметријску површину и користе саму мембрану да формирају подршку против притиска и канале за проводљивост воде. Међутим, замена набораних мембрана повећава цену конструктивних материјала.
И плочасте и набране мембране деле карактеристику рада пуног -протока. Њихови заједнички недостаци укључују немогућност континуиране производње у великим размерама и немогућност чишћења. Због своје једноставне опреме и практичног рада, они се углавном користе у малим-срединама за пречишћавање воде са ниским степеном загађења{4}}.
Цевасте мембране могу бити микрофилтрационе, ултрафилтрационе, нанофилтрационе или чак мембране за реверзну осмозу, које раде под унутрашњим притиском са унутрашњим пречником од 10–15 мм. Цевасте мембране се не могу испирати назад, имају малу запреминску површину, високу цену опреме и ниску ефикасност опреме; међутим, могу се темељно-прати унапред, што их чини погодним за третирање течности високог{4}}вискозитета, велике-замућености и одличне структуре мембране за специјалну концентрацију хране и третман индустријских отпадних вода.
Шупље филтрационе мембране могу бити микрофилтрациона, ултрафилтрациона, нанофилтрациона или реверзна осмоза, са унутрашњим пречником од 25 до 1200 μм и спољашњим од 50 до 2000 μм.
Шупље филтрационе мембране се могу класификовати на типове унутрашњег притиска и спољашњег притиска према смеру притиска. Интерне мембране под притиском имају мању запреминску површину и мањи капацитет-задржавања прљавштине, лако се хидраулички испирају и имају високе захтеве за квалитет напојне воде. Могу да раде у режимима унакрсног-тока или пуног-тока. Спољашње мембране под притиском имају већу запреминску површину и већи капацитет-задржавања прљавштине, није их лако хидраулички испирати, имају ниже захтеве за квалитет напојне воде и углавном раде у режиму пуног-протока, што отежава формирање попречног-тока.
Шупље филтрационе мембране могу имати изузетно велике волуметријске површине, без пара у другим структурама мембране, и поседују одличне перформансе прања напред и назад.
Због ограничене механичке чврстоће шупљих мембранских влакана, ломљење влакана представља велики проблем, а брзина ломљења влакана у одређеном радном периоду постаје важан показатељ животног века мембране.
Ролл-уп мембранске структуре се углавном користе за мембране за нанофилтрацију и реверзну осмозу, а последњих година су се појавиле и спиралне-уп ултрафилтрационе мембране. Ова структура има умерену запреминску површину и предности као што су висока отпорност на радни притисак, ниски захтеви за квалитетом напојне воде, велики капацитет загађивања, лак попречни -ток и могућност испирања унапред.
Попречни-пресек канала за проток напојне воде у спиралној-нагоре мембрани може се сматрати правим каналом уједначене висине. Ова структура омогућава локализовано загађивање и има висок капацитет зарастања; међутим, није лако постићи добре ефекте испирања у свакој области, што га чини склоним локализованом прљању.
Штавише, спиралне{0}}композитне мембране се не могу испрати назад, што доводи до лоших ефеката чишћења. Смањење перформанси услед запрљања мембране је велики проблем за спиралне- структуре, а степен деградације перформанси у одређеном радном периоду постаје важан показатељ животног века мембране.
