Le membrane ad osmosi inversa devono essere prodotte in configurazioni specifiche prima di poter essere applicate nei sistemi di trattamento dell'acqua. Al momento, le principali configurazioni della membrana includono i tipi a piastra-e-a telaio, tubolare, avvolta a spirale e a fibra cava. Tra queste, le configurazioni a spirale e a fibra cava sono quelle più comunemente utilizzate nelle applicazioni di trattamento dell'acqua. Ad esempio, le membrane YIME RO adottano una struttura a spirale avvolta, ampiamente utilizzata nei sistemi ad osmosi inversa.
Per le configurazioni con ferita a spirale, le membrane comunemente utilizzate includono membrane in acetato di cellulosa (CA) e membrane composite a film sottile (TFC). Queste membrane vengono assemblate in elementi di membrana, che vengono poi posizionati all'interno di un recipiente a pressione per formare un modulo di membrana completo.
Le membrane utilizzate per gli elementi avvolti a spirale vengono generalmente inizialmente prodotte come membrane a foglio piatto. La struttura di una membrana di acetato di cellulosa è mostrata nella Figura 1. Lo strato superiore è uno strato sottile e denso (0,1–1,0 μm), noto come strato di desalinizzazione. Sotto lo strato di desalinizzazione c'è uno strato di supporto poroso leggermente più spesso (100–200 μm). L'acqua può facilmente passare attraverso lo strato denso e fluire nello strato di supporto poroso. Lo strato denso agisce come una membrana semi-permeabile, impedendo efficacemente il passaggio dei sali e ottenendo la desalinizzazione.
La struttura di una membrana composita è mostrata nella Figura 2. Una membrana composita è costituita da tre strati: uno strato di desalinizzazione ultra-sottile nella parte superiore, uno strato di supporto intermedio in polisulfone poroso al centro e un tessuto di supporto in poliestere nella parte inferiore. Poiché lo strato di supporto in poliestere è relativamente irregolare e poroso, non può supportare direttamente lo strato di desalinizzazione. La dimensione dei pori superficiali dello strato di polisulfone può essere controllata a circa 0,015 μm. Lo strato di desalinizzazione ha uno spessore di circa 0,2 μm. Supportata dallo strato di polisulfone, la membrana può sopportare pressioni di esercizio più elevate e mostra una forte resistenza alle sollecitazioni meccaniche e alla corrosione chimica.
Per le configurazioni con membrana a fibra cava, numerose fibre cave realizzate con membrane di poliestere aromatico vengono assemblate direttamente all'interno di un recipiente a pressione, formando l'unità di desalinizzazione di base per il trattamento dell'acqua - il modulo a membrana.
Che si tratti di una configurazione avvolta a spirale o di una configurazione a fibra cava, il progetto deve generalmente soddisfare i seguenti requisiti:
- Fornire un supporto meccanico adeguato in modo che la membrana possa resistere alla pressione dell'acqua di alimentazione.
- Assicurarsi che l'acqua di alimentazione, il concentrato e il permeato scorrano separatamente, con una distribuzione uniforme e condizioni di flusso adeguate, riducendo così al minimo la polarizzazione della concentrazione.
- Consentire il completo sfruttamento della reiezione salina e della permeabilità all'acqua della membrana all'interno della configurazione.
- Massimizzare l'utilizzo efficace della superficie della membrana.
Nella sezione successiva, ci concentreremo sulla configurazione della spirale avvolta comunemente utilizzata nelle membrane YIME e ne spiegheremo la struttura e le differenze tra i vari tipi di membrana.
