יש לייצר ממברנות אוסמוזה הפוכה בתצורות ספציפיות לפני שניתן יהיה ליישם אותן במערכות לטיפול במים. נכון לעכשיו, תצורות הממברנות העיקריות כוללות לוחות-ו-מסגרת, צינורות, פצעים ספירליים וסיבים חלולים. בין אלה, תצורות פצע ספירלה וסיבים חלולים הם הנפוצים ביותר ביישומי טיפול במים. לדוגמה, ממברנות YIME RO מאמצות מבנה פצע ספירלי, שנמצא בשימוש נרחב במערכות אוסמוזה הפוכה.
עבור תצורות פצעים ספירליים, הממברנות הנפוצות כוללות ממברנות תאית אצטט (CA) וממברנות מרוכבות-דקות (TFC). ממברנות אלו מורכבות למרכיבי ממברנה, אשר ממוקמים לאחר מכן בתוך מיכל לחץ כדי ליצור מודול ממברנה שלם.
ממברנות המשמשות לרכיבי פצע ספירלי מיוצרים בדרך כלל לראשונה כממברנות יריעה שטוחות. המבנה של קרום אצטט תאית מוצג באיור 1. השכבה העליונה היא שכבה דקה צפופה (0.1-1.0 מיקרומטר), המכונה שכבת ההתפלה. מתחת לשכבת ההתפלה ישנה שכבת תמיכה נקבובית מעט עבה יותר (100–200 מיקרומטר). מים יכולים לעבור בקלות דרך השכבה הצפופה ולזרום לתוך שכבת התמיכה הנקבוביה. השכבה הצפופה פועלת כממברנה חדירה למחצה-, ולמעשה מונעת מלחים לעבור דרכה ומשיגה התפלה.
המבנה של ממברנה מרוכבת מוצג באיור 2. ממברנה מרוכבת מורכבת משלוש שכבות: שכבת התפלה דקה במיוחד- בחלק העליון, שכבת תמיכה ביניים של פוליסולפון נקבובית באמצע, ובד תומך פוליאסטר בתחתית. מכיוון ששכבת התמיכה של פוליאסטר היא יחסית לא אחידה ונקבוביות, היא לא יכולה לתמוך ישירות בשכבת ההתפלה. ניתן לשלוט בגודל הנקבוביות של פני השטח של שכבת הפוליסולפון בכ-0.015 מיקרומטר. לשכבת ההתפלה עובי של כ-0.2 מיקרומטר. הנתמך על ידי שכבת הפוליסולפון, הממברנה יכולה לעמוד בלחצים תפעוליים גבוהים יותר ומציגה עמידות חזקה בפני מתח מכני וקורוזיה כימית.
עבור תצורות ממברנות סיבים חלולים, סיבים חלולים רבים העשויים ממברנות פוליאסטר ארומטיות מורכבים ישירות בתוך מיכל לחץ, ויוצרים את יחידת ההתפלה הבסיסית לטיפול במים - מודול הממברנה.
בין אם מדובר בתצורת פצע ספירלה או בתצורת סיבים חלולים, העיצוב חייב בדרך כלל לעמוד בדרישות הבאות:
- ספק תמיכה מכנית נאותה כך שהממברנה תוכל לעמוד בלחץ מי הזנה.
- ודא כי מי הזנה, רכז וחלחל זורמים בנפרד, עם חלוקה אחידה ותנאי זרימה נאותים, ובכך למזער את קיטוב הריכוז.
- אפשרו לניצול מלא של דחיית המלח והחדירות של הממברנה בתוך התצורה.
- למקסם את הניצול האפקטיבי של שטח פני הממברנה.
בחלק הבא, נתמקד בתצורת הפצע הספירלי הנפוצה בשימוש בממברנות YIME, ונסביר את המבנה שלה וכן את ההבדלים בין סוגי הממברנות השונים.
