| Folie (engl. flat sheet) | Kreisförmige oder quadratische Membranausschnitte werden in der Laborfiltration eingesetzt. Oft werden diese Membranen nur einmal benutzt. Reinigbarkeit spielt also keine Rolle. |
| Hohlfaser | Bündel feiner, röhrenförmiger Membranen (Fasern), durch die oder um die das Medium strömt. Der Innendurchmesser liegt im Allgemeinen zwischen 0,5 und 3 mm. Diese Art der Modulgeometrie findet sich oft in der Biotechnologie. Ultrafiltration und Mikrofiltrationsfasern eigenen sich sehr gut für → Rückspülung . |
| Platten (engl. plate and frame) | Flachmembranelemente werden in Platten- und Rahmenvorrichtungen montiert und mit Dichtungen abgedichtet. Konstruktion vor allem bei Mikrofiltration und Ultrafiltration. Vorteil: Sehr guter Zugang zur Membran, gut reinigbar, günstige Ersatzkosten. Nachteiel: Geringe Packungsdichte, höherer Platzbedarf. |
| Spiralwickelelemente | Folien, die mit Abstandshaltern (engl. → Spacer) aufgerollt und um ein zentrales Permeatsammelrohr gewickelt sind. Der typische Abstand (Fliesskanal) zwischen den Wicklungen beträgt 0,25...1.2 mm. Nicht geeignet für hohe Feststoffmengen, schwer zu reinigen, empfindlich gegenüber → Fouling. Vorteile: Kompakte Bauform, grosse Membranfläche pro Volumen, gut für Druckanwendungen (Umkehrosmose). |
| Röhrenförmig | Membranen auf der Innenseite von festen Rohren. Typischer Einsatz bei Ultrafiltration und Mikrofiltraton. Der Innendurchmesser kann 3 bis 25 mm betragen. Geeignet für die Handhabung höherer Feststoffmengen.Vorteil: Leicht zu reinigen. Nachteile: Geringe Membranfläche pro Volumen, hoher Energieverbrauch. |
Die Vielfalt an Membranmodul-Geometrien ist das Ergebnis unterschiedlicher technischer Entwicklungen und Fertigungsmethoden verschiedener Hersteller.
Die am Markt verfügbaren Modulgeometrien – darunter Hohlfasermodule, Spiralwickelmodule, Platten- und Rahmensysteme sowie Rohrmodule – unterscheiden sich deutlich hinsichtlich ihres Foulingverhaltens, der Reinigbarkeit sowie des Energieverbrauchs und Membranersatzkosten.
Je nach → Anwendung kann eine bestimmte Geometrie Vorteile bieten. So zeichnen sich Spiralwickelmodule durch eine hohe Packungsdichte und Energieeffizienz aus, während Hohlfasermodule aufgrund ihrer Selbststützstruktur oft einfacher zu reinigen und kompakter sind. Platten- und Rahmensysteme bieten eine besonders gute Zugänglichkeit zur Membranfläche und erleichtern Wartung sowie mechanische Reinigung, sind jedoch in der Regel weniger raumeffizient.
Die Wahl der geeigneten Modulgeometrie hängt daher massgeblich von den jeweiligen Prozesszielen, dem Medium sowie den betrieblichen Rahmenbedingungen ab.
Die heute erhältlichen Geometrien haben unterschiedlichen Einfluss auf Leistung, Foulingverhalten, Reinigbarkeit und Wirtschaftlichkeit des Membranprozesses. Je nach Prozessziel, Technologie und Medium hat die eine oder andere Geometrie Vor- resp. Nachteile.
Keine einzelne Geometrie kann allen Ansprüchen an Betriebsbedingungen und Eigenschaften gerecht werden.
Welches Anlagendesign bei der Membranfiltration am besten funktioniert, hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab – also z. B. von der Art der Flüssigkeit oder den gewünschten Ergebnissen. Es gibt keine allgemeingültige Lösung, die immer passt.