1) SPRIAL-WOUND MODULES

원래 인공신장용으로 사용된 것이지만 R/O System 용으로 완전한 개발이 되었는데 이것은 UOP에 의하여 실행 되었으며 UOP, Hydranautics, DDS, Millipore등이 시장을 점유하고 있다.간단한 실험실적 Module은 전형적으로 12 inch length와 2 inch diameter의 collection Tube로 이루어져 있다. 이러한 module은 보통 20 ft²의 막면적을 가지고 있다.

Spiral-wound module은 가장 compact하고 가격이 싸기 때문에 가장 많이 사용되고 있다. Module은 2장의 평막사이에 통수가 가능한 지지체를 넣고 막의 외면에는 그물형태의 Spacer를 적층시킨 후 Roll Cake 형태로 말아서 만든다.

a. 장점

- Module당 막면적이 넓고 투과 유속이 크며 장치가 compact 하다.
- 농도분극 현상억제 : Space가 난류촉진 역할을 하는 기능을 가지고 있어서 막에 대한 공급유량이 적어도 막면에서의 유속이 크다.

b. 단점

- 유로직경이 700㎛ 이하로 작기 때문에 적절한 전처리가 필요하다. 보통 전처리는 channel hight의 1/10 크기의 물질까지 여과해 주어야 한다.
- 사용된 space가 난류를 촉진시키지만 고농도의 slurry 물질을 product로 얻고자 할 때는 입자가 끼는 수가 있어 막의 세정에 의한 성능회복이 문제이다.

2) HOLLOW-FIBER MODULES

Closed-end design 형태를 가지고 있으며, pressure vessel 속에 장치된다.System은 sheel side에서 가압되어 fiber wall을 통해 유출되어 배출된다. 이것은 만들기가 쉽고 경제적 인 system으로 매우 큰 fiber 막면적을 갖는다. Fiber의 직경은 보통 100㎛ ID, 150∼200㎛ OD 이다. Clean application에 RO나 UF가 적용되며, UF module은 flow channel이 RO module보다 더 규칙적이기 때문에 fouling에 대하여는 덜 민감하다.

Hollow fiber module의 생산업체는 Schleicher, Schull, Nuclepore, Nitto등이 있으며, 가장 일반적으로 사용되는 것은 Romicon과 Amicon 제품이다.Industrial scale에 적용되는 size는 ID 0.5mm와 1.1mm의 2가지 type이 사용되고 있다. Module들은 각각 3,000개의 fiber까지 보유하게 되며 막면적은 0.06∼4.9㎥ 이다. 아주 높은 점도의 유체에 적용하는 module의 길이는 1.09, 0.635ㅡ 0.318 m가 있다.

또한, fiber structure에 손상을 주지않고 back-flush 될 수 있으며 Max. operating temperature는 75℃ 이다. Fiber 다발의 양쪽은 epoxy로 접착하여 사용하므로 다른 module과는 달리 막지지체가 없는 것이 특징이다. 따라서, 고압에서의 사용은 곤란하다. 그러나 단위 부피당 막면적이 넓어 처리액의 점도가 그다지 높지 않거나 sludge 형성이 적은 물질을 분리하는데는 좋은 성능을 나타낸다. 일반적으로 대형 module인 3 inch ID x 43 inch L은 압력에 의존적이며 flow rate와 무관한 희박용액의 처리나 fouling이 잘 일어나지 않는 액의 처리에 적합하다.

짧은 module인 25 inch L, 12.5 inch L은 반대로 고점도액의 처리나 최종 생산수의 농도가 진한 경우에 사용한다.

3) PLATE-AND-FRAME MODULES

이 module은 막분리 system 중에 가장 먼저 개발된 type으로 design은 conventional filter-process에 기초하고 있다. 수많은 plate-and-frame module이 small-scale 적용을 위하여 개발되어 왔지만, 값이 상대적으로 비싸고 특히, 많은 gasket seal로 인한 leak가 심각한 문제이다.

현재에는 일반적으로 electrodialysis, pervaporation system 또는 small ultrafiltration과 R/O system 에 제한되어 사용하고 있다. R/O system이 적용되는 것은 보통 수평형 배열식을 쓰며, UF system에는 수직형 배열식을 사용한다. R/O system에 적용된 가장 일반적인 예는 DDS 30 system으로 annular membrane disc로 구성되어 있으며 OD는 0.3m 이다. Stack은 수평형으로 최대 막 면적은 19㎥ 이다. Module은 80℃의 온도, 70 bar까지의 압력에서 운전된다. UF에 사용된 DDS unit(Module 36)는 Horizontal type으로 Stack은 Poly-sulphone support plate와 membrane sheet로 구성된다. Module 36은 100℃, 100 bar 까지의 조건에서 운전이 가능하다. 제작업체로는 GKSS를 포함하여 Rhone-Poulen, Dorr-Oilver, Millipore와 Sartorius등이 있다.

4) TUBULAR MODULES

Tubular module은 good fluid hydrodynamics로 인한 fouling의 저항성이 크다는 잇점이 있어서 비용이 높다는 문제를 극복하고 있지만 단지 약간의 U/F에만 적용되고 있다.

표면의 fouling을 저감하기 위하여 crossflow 속도는 5m/sec 이상을 사용하고 있으며, 제작상에서 가장 큰 문제는 tube 끝에서의 sealing이다.

Tubular module은 다른 module 형식에 비해 공급액 유로 입구가 크고 공급액의 유속을 크게할 수 있는 구조로 되어 있으므로 다음과 같은 장점을 가지고 있다.

1. - 거대 입자만을 제거하는 정도의 단순한 전처리 만으로 막의 운전이 가능하다.
2. - 유속을 크게 할 수 있으므로 막면상의 Scale 형성이 적다.
3. - 여러가지 세정법의 적용이 가능하므로 세정이 용이하다. (Sponge Ball 세정등)
4. - Module 구조가 간단하므로 막교환이 용이하다. (막교환 비용이 싸다.)

한편, Tubular module은 다음과 같은 단점을 가지고 있다.

1. - 막면적비 장치용량이 크기 때문에 설치공간이 많이 필요하다.
2. - 보통 높은 유속으로 운전하므로 에너지 소비가 많다.