Technológiu membránovej separácie možno klasifikovať rôznymi spôsobmi v závislosti od spôsobu merania.
(1) Klasifikácia podľa extraktora
Na základe rôznych produktov, ktoré sa majú separovať, možno procesy membránovej separácie rozdeliť do štyroch kategórií: čistenie, koncentrácia, separácia a extrakcia. Membránové separačné procesy pri úprave vody, kde je produktom permeát, sa nazývajú čistenie; tie, kde je produktom retentát, sa nazývajú koncentrácia; tie, kde permeát aj retentát sú produkty, sa nazývajú separácia; a tie, ktoré používajú kombináciu procesov membránovej separácie s dvoma rôznymi medznými hodnotami retentátu na získanie látok medzi dvoma medznými hodnotami, sa nazývajú extrakcia.
(2) Klasifikácia podľa materiálu membrány
Na základe materiálu membrány možno semipermeabilné membrány rozdeliť na organické a anorganické membrány. Organické membránové materiály zahŕňajú hlavne rôzne polymérne materiály, ako je polysulfón, polypropylén, polyakrylonitril, polyvinylidénfluorid, polyétersulfón, acetát celulózy, sulfónovaný polysulfón a aromatický polyamid;
Anorganické membránové materiály sa ďalej delia na anorganické membrány na báze kovov-, ako sú kovy a oxidy kovov, a anorganické membrány na báze kremičitanov-, ako sú keramika a sklo.
Organické membrány sa jednoducho pripravujú, majú vysoké objemové pomery membránových prvkov, sú lacné a fungujú pri nízkych tlakoch, ale trpia zlou chemickou stabilitou, teplotnou odolnosťou, mechanickou pevnosťou a odolnosťou voči čisteniu; anorganické membrány sú naopak opakom.
Organické aj anorganické membránové technológie neustále zlepšujú svoj výkon na základe ich príslušných výhod a snažia sa navzájom prekonávať svoje silné stránky. V súčasnosti iba aromatické polyamidy spomedzi membránových materiálov na reverznú osmózu dosiahli priemyselnú výrobu, zatiaľ čo ultrafiltračné membránové materiály majú značnú rozmanitosť.
(3) Klasifikácia podľa presnosti separácie
Na základe rôznych presností separácie možno procesy membránovej separácie úpravy vody rozdeliť na jemnú filtráciu, mikrofiltráciu, ultrafiltráciu, nanofiltráciu, elektrodialýzu, reverznú osmózu, elektrodialýzu na živicovom lôžku (známu aj ako EDI alebo elektrodeionizácia) a membránovú destiláciu. Mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, nanofiltrácia a reverzná osmóza sú poháňané rozdielom tlaku cez membránu, zatiaľ čo elektrodialýza a elektrodialýza živicového lôžka sú poháňané rozdielom potenciálov. Mikrofiltračné membrány majú limit molekulovej hmotnosti 0,1–1,0 μm a prevádzkový tlak 0,1–0,2 MPa; ultrafiltračné membrány majú hranicu molekulovej hmotnosti 5000–200000 Da a prevádzkový tlak 0,1–0,3 MPa; nanofiltračné membrány majú rýchlosť odsoľovania 0–95 % a prevádzkový tlak 0,3–0,6 MPa; Membrány reverznej osmózy majú rýchlosť odsoľovania 95,0 % – 99,9 %, minimálnu salinitu permeátu približne 1 mg/l a prevádzkový tlak 0,7 – 7,0 MPa.
Elektrodialýza produkuje odsolenú vodu, ktorá nepreniká membránou. Minimálna slanosť permeátu je blízka reverznej osmóze a prevádzkový tlak je 0,1–0,2 MPa. Rýchlosť odsoľovania je možné nastaviť v rozsahu 0–98 % v závislosti od dĺžky dráhy toku a intenzity prevádzkového prúdu.
Naplnenie dráhy toku odsolenej vody elektrodialýzy aniónovými a katexovými živicami tvorí elektrodialyzačný systém živicového lôžka. Keď je salinita prítoku v rozsahu 2–5 mg/l, vodivosť permeátu elektrodialýzy živicového lôžka sa môže udržiavať na úrovni 10–15 MΩ.
(4) Klasifikácia podľa štruktúry membrány
Na základe rozdielu medzi poréznymi a -poréznymi membránovými štruktúrami možno separačné membrány rozdeliť na porézne membrány a husté membrány. Pórovité membrány majú veľké množstvo priepustných pórov, zatiaľ čo husté membrány priepustné póry nemajú.
Na základe jednotnej štruktúry membrány možno porézne membrány a husté membrány ďalej rozdeliť na homogénne membrány a heterogénne membrány. Membránová štruktúra homogénnej membrány je jednotná vo vertikálnom smere povrchu membrány, zatiaľ čo štruktúra membrány heterogénnej membrány je nerovnomerná vo vertikálnom smere povrchu membrány.
Mikrofiltračné membrány sú porézne heterogénne membrány. Veľkosť pórov sa pri prenikaní membránou mení nepravidelne a účinnosť retencie je určená hlavne priemernou veľkosťou pórov a pórovitosťou.
Ultrafiltračné membrány sú porézne, heterogénne membrány. Strana membrány s napájacou vodou má hustú vrstvu, čo má za následok menšie veľkosti pórov na strane napájacej vody a väčšie veľkosti pórov na strane vyčistenej vody, čo uľahčuje priepustnosť vody. Typická hustá homogénna membrána je iónomeničová membrána používaná v elektrodialýze s obmedzenou priepustnosťou vody, ale extrémne vysokou priepustnosťou pre kladné alebo záporné ióny.
Aromatické polyamidové kompozitné membrány s reverznou osmózou sú typické heterogénne husté membrány. Táto membrána pozostáva z hrubšej, vysokorýchlostnej, poréznej podpornej membrány laminovanej extrémne tenkou kompozitnou vrstvou s vysokou- priepustnosťou, ktorá súčasne dosahuje vysokú priepustnosť aj vysoký pomer priepustnosti.
Husté homogénne membrány majú jednotnú štruktúru vo všetkých smeroch a majú vysoké pomery priepustnosti, ale kvôli ich nízkej permeabilite sa vo všeobecnosti nevytvárajú nezávisle a často sú hustou vrstvou kompozitných membrán.
(5) Klasifikácia podľa štruktúry prvkov
Membránový prvok je membránová pracovná jednotka vytvorená spojením fóliových{0}} alebo vláknitých membrán s príslušnými konštrukčnými komponentmi. Na základe štrukturálnych rozdielov možno membránové prvky klasifikovať do rôznych štrukturálnych foriem, ako sú doštičkové, skladané, rúrkové, duté a špirálovo vinuté.
Rôzne membránové štruktúry majú svoje výhody a nevýhody, pokiaľ ide o objemovú plochu, priebeh prúdenia, tlakovú podporu a podmienky čistenia.
Jemná filtrácia, mikrofiltrácia a ultrafiltračné membrány môžu byť usporiadané v doskových štruktúrach na použitie v doskových a rámových filtroch. Hoci doskové a rámové filtre majú malú objemovú plochu a vyžadujú častú výmenu materiálu membrány, čo umožňuje len prerušovanú prevádzku, konštrukčné materiály na podporu membrány a vedenie vody nie sú na jedno použitie, čo má za následok najnižšie materiálové náklady pri výmene membrán.
Jemné filtračné a mikrofiltračné membrány môžu byť tiež usporiadané v skladaných štruktúrach, aby vytvorili skladané filtre. Tieto sa spoliehajú na plisovanú štruktúru, ktorá zväčšuje objemovú plochu a používa samotnú membránu na vytvorenie podpory spätného tlaku a kanálov na vedenie vody. Výmena plisovaných membrán však zvyšuje náklady na konštrukčné materiály.
Doskové aj skladané membrány zdieľajú charakteristiku-plného prietoku. Medzi ich spoločné nevýhody patrí nemožnosť kontinuálnej výroby vo veľkom meradle a nemožnosť čistenia. Vďaka ich jednoduchému vybaveniu a pohodlnej obsluhe sa väčšinou používajú v malých-prostrediach na úpravu vody s nízkym{4}}rozsahom s nízkym znečistením.
Tubulárne membrány môžu byť mikrofiltračné, ultrafiltračné, nanofiltračné alebo dokonca membrány s reverznou osmózou, pracujúce pod vnútorným tlakom s vnútorným priemerom 10–15 mm. Rúrkové membrány sa nedajú spätne preplachovať, majú malú objemovú plochu, vysoké náklady na zariadenie a nízku účinnosť zariadenia; dajú sa však dôkladne umyť dopredu-, vďaka čomu sú vhodné na čistenie kvapalín s vysokou-viskózou a vysokým-zákalom a majú vynikajúcu membránovú štruktúru pre špeciálnu koncentráciu krmiva a čistenie priemyselných odpadových vôd.
Duté filtračné membrány môžu byť mikrofiltrácia, ultrafiltrácia, nanofiltrácia alebo reverzná osmóza s vnútorným priemerom od 25 do 1200 μm a vonkajším priemerom od 50 do 2000 μm.
Duté filtračné membrány možno rozdeliť na typy s vnútorným tlakom a vonkajším tlakom podľa smeru tlaku. Vnútorné tlakové membrány majú menšiu objemovú plochu a nižšiu kapacitu-zachytenia nečistôt, ľahko sa hydraulicky preplachujú a majú vysoké požiadavky na kvalitu napájacej vody. Môžu fungovať v režime krížového-toku alebo plného{4}}prúdu. Vonkajšie tlakové membrány majú väčšiu objemovú plochu a vyššiu kapacitu-zadržiavania nečistôt, nie je ľahké ich hydraulicky preplachovať, majú nižšie požiadavky na kvalitu napájacej vody a väčšinou fungujú v režime plného-prúdu, čo sťažuje vytváranie priečneho-prúdu.
Duté filtračné membrány môžu mať extrémne veľké objemové plochy, ktorým sa iné membránové štruktúry nevyrovnajú, a majú vynikajúci výkon pri preplachovaní dopredu a dozadu.
V dôsledku obmedzenej mechanickej pevnosti dutých membránových vlákien je lámanie vlákna hlavným problémom a rýchlosť lámania vlákna počas určitého prevádzkového obdobia sa stáva dôležitým ukazovateľom životnosti membrány.
Zrolované membránové štruktúry sa používajú najmä na nanofiltráciu a membrány na reverznú osmózu a v posledných rokoch sa objavili aj špirálové- ultrafiltračné membrány. Táto štruktúra má miernu objemovú plochu a výhody, ako je vysoká odolnosť voči prevádzkovému tlaku, nízke požiadavky na kvalitu napájacej vody, veľká kapacita zanášania, ľahký krížový-prúd a schopnosť vykonávať preplachovanie dopredu.
Prierez-prietokového kanála napájacej vody v špirálovito{1}}membráne sa môže považovať za rovný kanál rovnakej výšky. Táto štruktúra umožňuje lokalizované znečistenie a má vysokú kapacitu znečistenia; nie je však ľahké dosiahnuť dobré splachovacie účinky v každej oblasti, čo spôsobuje, že je náchylná na lokalizované znečistenie.
Špirálovité{0}}kompozitné membrány navyše nie je možné preplachovať, čo má za následok slabé čistiace účinky. Zhoršenie výkonu v dôsledku znečistenia membrány je hlavným problémom špirálovitých{2}}štruktúr a stupeň zníženia výkonu počas konkrétneho prevádzkového obdobia sa stáva dôležitým ukazovateľom životnosti membrány.