Teknologi pemisahan membran dapat diklasifikasikan dengan berbagai cara tergantung pada metode pengukurannya.
(1) Klasifikasi berdasarkan Ekstraktan
Berdasarkan berbagai produk yang akan dipisahkan, proses pemisahan membran dapat dibagi menjadi empat kategori: pemurnian, konsentrasi, pemisahan, dan ekstraksi. Proses pemisahan membran dalam pengolahan air, dimana permeat adalah produknya, disebut pemurnian; yang mana retentatnya adalah produknya disebut konsentrasi; yang mana permeat dan retentat merupakan produk disebut pemisahan; dan yang menggunakan kombinasi proses pemisahan membran dengan dua titik potong retentat yang berbeda untuk mendapatkan zat di antara dua titik potong tersebut disebut ekstraksi.
(2) Klasifikasi berdasarkan Bahan Membran
Berdasarkan bahan membrannya, membran semipermeabel dibedakan menjadi membran organik dan anorganik. Bahan membran organik terutama mencakup berbagai bahan polimer seperti polisulfon, polipropilen, poliakrilonitril, polivinilidena fluorida, polietersulfon, selulosa asetat, polisulfon tersulfonasi, dan poliamida aromatik;
Bahan membran anorganik dibagi lagi menjadi membran anorganik berbasis logam seperti logam dan oksida logam, dan membran anorganik berbasis silikat seperti keramik dan kaca.
Membran organik mudah dibuat, memiliki rasio volume elemen membran yang tinggi, murah, dan beroperasi pada tekanan rendah, namun memiliki stabilitas kimia yang buruk, ketahanan terhadap suhu, kekuatan mekanik, dan ketahanan terhadap pembersihan; membran anorganik, sebaliknya, adalah kebalikannya.
Teknologi membran organik dan anorganik terus meningkatkan kinerjanya berdasarkan keunggulan masing-masing, berupaya untuk melampaui kekuatan masing-masing. Saat ini, hanya poliamida aromatik di antara bahan membran osmosis balik yang telah mencapai skala produksi industri, sedangkan bahan membran ultrafiltrasi memiliki variasi yang cukup besar.
(3) Klasifikasi berdasarkan Presisi Pemisahan
Berdasarkan presisi pemisahan yang berbeda, proses pemisahan membran pengolahan air dapat diklasifikasikan menjadi filtrasi halus, mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, elektrodialisis, osmosis balik, elektrodialisis lapisan resin (juga dikenal sebagai EDI atau elektrodaionisasi), dan distilasi membran. Mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, dan osmosis balik semuanya didorong oleh perbedaan tekanan melintasi membran, sedangkan elektrodialisis dan elektrodialisis lapisan resin didorong oleh perbedaan potensial. Membran mikrofiltrasi memiliki batas berat molekul 0,1–1,0 μm dan tekanan operasi 0,1–0,2 MPa; membran ultrafiltrasi memiliki batas berat molekul 5000–200000 Da dan tekanan operasi 0,1–0,3 MPa; membran nanofiltrasi memiliki laju desalinasi 0–95% dan tekanan operasi 0,3–0,6 MPa; Membran reverse osmosis memiliki laju desalinasi 95,0%–99,9%, salinitas permeat minimum sekitar 1 mg/L, dan tekanan pengoperasian 0,7–7,0 MPa.
Elektrodialisis menghasilkan air desalinasi yang tidak menembus membran. Salinitas permeat minimum mendekati salinitas osmosis balik, dan tekanan operasinya adalah 0,1–0,2 MPa. Laju desalinasi dapat disesuaikan dalam kisaran 0–98% tergantung pada panjang jalur aliran dan intensitas arus pengoperasian.
Mengisi jalur aliran air desalinasi elektrodialisis dengan resin penukar anion dan kation membentuk sistem elektrodialisis lapisan resin. Ketika salinitas influen berada di kisaran 2–5 mg/L, konduktivitas permeat elektrodialisis lapisan resin dapat dipertahankan pada tingkat 10–15 MΩ.
(4) Klasifikasi berdasarkan Struktur Membran
Berdasarkan perbedaan antara struktur membran berpori dan tidak berpori, membran pemisah dapat dibagi menjadi membran berpori dan membran padat. Membran berpori memiliki pori-pori permeabel yang banyak, sedangkan membran padat tidak memiliki pori-pori permeabel.
Berdasarkan keseragaman struktur membran, membran berpori dan membran padat masing-masing dapat dibagi lagi menjadi membran homogen dan membran heterogen. Struktur membran pada membran homogen seragam pada arah vertikal permukaan membran, sedangkan struktur membran pada membran heterogen tidak-seragam pada arah vertikal permukaan membran.
Membran mikrofiltrasi adalah membran heterogen berpori. Ukuran pori berubah secara tidak teratur ketika menembus membran, dan efisiensi retensi terutama ditentukan oleh ukuran pori rata-rata dan porositas.
Membran ultrafiltrasi adalah membran berpori dan heterogen. Sisi air umpan dari membran memiliki lapisan padat, menghasilkan ukuran pori yang lebih kecil di sisi air umpan dan ukuran pori yang lebih besar di sisi air yang dimurnikan, sehingga memudahkan permeabilitas air. Membran homogen padat yang khas adalah membran penukar ion yang digunakan dalam elektrodialisis, dengan permeabilitas air terbatas tetapi permeabilitas sangat tinggi terhadap ion positif atau negatif.
Membran komposit reverse osmosis poliamida aromatik adalah membran padat heterogen yang khas. Membran ini terdiri dari membran pendukung berpori yang lebih tebal,-berkecepatan tinggi, dan dilaminasi dengan lapisan komposit sangat tipis dengan permeabilitas kecepatan-tinggi, yang mencapai permeabilitas tinggi dan rasio permeabilitas tinggi secara bersamaan.
Membran homogen padat memiliki struktur yang seragam ke segala arah dan memiliki rasio permeabilitas yang tinggi, namun karena permeabilitasnya yang rendah, membran tersebut umumnya tidak terbentuk secara independen dan seringkali merupakan lapisan padat dari membran komposit.
(5) Klasifikasi berdasarkan Struktur Elemen
Elemen membran adalah unit kerja membran yang dibentuk dengan menggabungkan membran berbentuk lembaran atau berfilamen dengan komponen struktural yang sesuai. Berdasarkan perbedaan strukturnya, elemen membran dapat diklasifikasikan ke dalam bentuk struktur yang berbeda seperti pelat, lipit, tubular, berongga, dan luka spiral.
Berbagai struktur membran memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing dalam hal luas volumetrik, pola aliran, dukungan tekanan, dan kondisi pembersihan.
Membran filtrasi halus, mikrofiltrasi, dan ultrafiltrasi dapat disusun dalam struktur pelat untuk digunakan dalam filter pelat dan bingkai. Meskipun filter pelat dan rangka memiliki luas volumetrik yang kecil dan memerlukan penggantian bahan membran secara berkala, sehingga hanya memungkinkan pengoperasian yang terputus-putus, bahan struktural untuk penyangga membran dan konduksi air tidak dapat dibuang, sehingga menghasilkan biaya bahan terendah saat mengganti membran.
Membran filtrasi halus dan mikrofiltrasi juga dapat disusun dalam struktur berlipit untuk membentuk filter berlipit. Ini mengandalkan struktur lipit untuk meningkatkan luas volumetrik dan menggunakan membran itu sendiri untuk membentuk pendukung tekanan balik dan saluran konduksi air. Namun, penggantian membran lipit meningkatkan biaya bahan struktural.
Membran pelat dan lipit memiliki karakteristik pengoperasian-aliran penuh. Kelemahan umum dari produk ini adalah ketidakmampuan untuk diproduksi terus menerus dalam skala besar dan ketidakmampuan untuk dibersihkan. Karena peralatannya yang sederhana dan pengoperasian yang mudah, alat ini sebagian besar digunakan dalam lingkungan pengolahan air terminal proses-berskala kecil dan berpolusi rendah-.
Membran tubular dapat berupa mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, atau bahkan membran osmosis balik, yang beroperasi di bawah tekanan internal dengan diameter dalam 10–15 mm. Membran tubular tidak dapat dicuci balik, memiliki luas volumetrik yang kecil, biaya peralatan yang tinggi, dan efisiensi peralatan yang rendah; namun, bahan tersebut dapat dicuci terlebih dahulu-sehingga cocok untuk mengolah cairan dengan-viskositas tinggi, kekeruhan-tinggi, dan struktur membran yang sangat baik untuk konsentrasi umpan khusus dan pengolahan air limbah industri.
Membran filtrasi berongga dapat berupa mikrofiltrasi, ultrafiltrasi, nanofiltrasi, atau osmosis balik, dengan diameter dalam berkisar antara 25 hingga 1200 μm dan diameter luar dari 50 hingga 2000 μm.
Membran filtrasi berongga dapat diklasifikasikan menjadi jenis tekanan internal dan tekanan eksternal sesuai dengan arah tekanan. Membran tekanan internal memiliki luas volumetrik yang lebih kecil dan kapasitas menahan kotoran yang lebih rendah, mudah untuk dibilas secara hidrolik, dan memiliki persyaratan kualitas air umpan yang tinggi. Mereka dapat beroperasi dalam mode-aliran silang atau-aliran penuh. Membran tekanan eksternal memiliki area volumetrik yang lebih besar dan kapasitas menahan kotoran yang lebih tinggi, tidak mudah untuk dibilas secara hidrolik, memiliki persyaratan kualitas air umpan yang lebih rendah, dan sebagian besar beroperasi dalam mode aliran penuh, sehingga sulit untuk membentuk aliran silang.
Membran filtrasi berongga dapat memiliki area volumetrik yang sangat tinggi, tidak tertandingi oleh struktur membran lainnya, dan memiliki kinerja pencucian maju dan mundur yang sangat baik.
Karena terbatasnya kekuatan mekanik serat membran berongga, kerusakan serat merupakan masalah utama, dan tingkat kerusakan serat dalam periode operasi tertentu menjadi indikator penting umur membran.
Struktur membran gulung-up terutama digunakan untuk membran nanofiltrasi dan osmosis balik, dan dalam beberapa tahun terakhir, membran ultrafiltrasi spiral-up juga telah muncul. Struktur ini memiliki luas volumetrik sedang dan keunggulan seperti ketahanan terhadap tekanan operasi yang tinggi, persyaratan kualitas air umpan yang rendah, kapasitas pengotoran yang besar, aliran silang yang mudah, dan kemampuan untuk melakukan pembilasan ke depan.
Penampang-saluran aliran air umpan dalam membran spiral-ke atas dapat dianggap sebagai saluran lurus dengan ketinggian yang seragam. Struktur ini memungkinkan terjadinya pengotoran lokal dan memiliki kapasitas pengotoran yang tinggi; namun, tidak mudah untuk mencapai efek pembilasan yang baik di setiap area, sehingga rentan terhadap pengotoran lokal.
Selain itu, membran komposit spiral{0}}up tidak dapat dicuci kembali, sehingga menghasilkan efek pembersihan yang buruk. Penurunan kinerja akibat pengotoran membran merupakan masalah utama pada struktur spiral, dan tingkat penurunan kinerja dalam periode pengoperasian tertentu menjadi indikator penting umur membran.