RO میمبرین 99.9% سالٹ ریجیکشن کیسے حاصل کرتا ہے؟

ریورس osmosis جھلی (RO membrane) قدرتی اوسموٹک عمل کا مقابلہ کرنے کے بنیادی اصول پر کام کرتی ہے۔ یہاں اس کے کام کرنے والے طریقہ کار کا گہرائی سے تجزیہ کیا گیا ہے:

قدرتی اوسموسس اور ریورس اوسموسس کا جسمانی موازنہ

قدرتی اوسموسس کا رجحان اس وقت ہوتا ہے جب نیم پارگمی جھلی کے دونوں اطراف میں ارتکاز کا فرق ہوتا ہے (جیسے تازہ پانی اور نمکین پانی)، پانی کے مالیکیول بے ساختہ کم ارتکاز والی طرف سے زیادہ ارتکاز کی طرف اس وقت تک بہہ جاتے ہیں جب تک کہ دونوں اطراف کی ارتکاز متوازن نہ ہو جائے۔ اس مقام پر، مائع کی سطح کی اونچائی کے فرق سے پیدا ہونے والا دباؤ اوسموٹک دباؤ ہے۔

ایک پتلے محلول کا اوسموٹک پریشر π ہے: π = iCRT (جہاں i محلول کے مالیکیولز کے برقی تجزیہ سے پیدا ہونے والے آئنوں کی تعداد ہے؛ C محلول کا داڑھ کا ارتکاز ہے؛ R داڑھ گیس کا مستقل ہے؛ T مطلق درجہ حرارت ہے۔)
مثال کے طور پر، سمندری پانی کا اوسموٹک دباؤ 28 بار تک زیادہ ہے، جس سے پانی کے بہاؤ کو ریورس کرنے کے لیے زیادہ دباؤ کی ضرورت ہوتی ہے۔

ریورس اوسموسس کا "ہائی پریشر کاؤنٹر فلو" نمکین سائیڈ پر دباؤ ڈال رہا ہے (>آسموٹک پریشر) پانی کے مالیکیولز کو ریورس میں بہنے پر مجبور کرتا ہے، جس سے "خارہ پانی → خالص پانی" سے ریورس کنسنٹریشن گریڈینٹ ہجرت حاصل ہوتی ہے۔

ریورس اوسموسس کے دوران، سالوینٹس کی اوسموٹک شرح، یعنی مائع بہاؤ توانائی N، ہے: N=Kh(Δp-Δπ) (جہاں Kh ہائیڈرولک پارگمیتا گتانک ہے، جو درجہ حرارت کے ساتھ تھوڑا سا بڑھتا ہے؛ Δp جھلی کے پار جامد دباؤ کا فرق ہے؛ Δπ جھلی کے پار اوسموٹک دباؤ کا فرق ہے)۔

اس مقام پر: خالص پانی کی طرف: پانی کے ان مالیکیولز کو جمع کرنا جو گزرتے ہیں (پرمیٹ)، مرتکز پانی کی طرف: نمک، بھاری دھاتیں، اور دیگر نجاستوں کو برقرار رکھنا (مرکوز)۔

جھلی کی ساخت کی انتہائی درستگی

سینڈوچ کی ساخت:

سپورٹ لیئر: غیر بنے ہوئے کپڑے (موٹائی ≈ 120 μm) - "اسٹیل فریم" جو زیادہ دباؤ کو برداشت کرتا ہے۔

غیر محفوظ تہہ: پولی سلفون مواد (تاکنا سائز 0.01-0.1 μm) - "دفاع کی پہلی لائن" جو کیچڑ، ریت اور زنگ کو روکتی ہے۔

فعال تہہ: پولیامائڈ فلم (موٹائی ≈ 200 nm) - حقیقی "سالماتی ریفری،" جس کا تاکنا سائز صرف 0.1-1 nm ہے (≈ پانی کے مالیکیولز کے سائز سے دوگنا)۔

موازنہ ڈیٹا:

وائرس کا قطر (0.02-0.3 μm) > جھلی کا تاکنا سائز 3000 بار۔

بیکٹیریا کا سائز (0.5-5 μm) > جھلی کا تاکنا سائز 5000 گنا۔

کلاسیکی ماڈل تھیوری

• حل - بازی ماڈل

بنیادی مفروضہ: جھلی چھیدوں کے بغیر ایک یکساں ڈھانچہ ہے، اور محلول اور سالوینٹ جھلی کے مواد اور پھیلاؤ میں تحلیل کے ذریعے منتقل ہوتے ہیں۔

ترسیل کا عمل:

تحلیل: پانی کے مالیکیول اور محلول جھلی کی سطح پر جذب ہوتے ہیں اور جھلی کے مواد میں گھل جاتے ہیں۔
بازی: کیمیائی ممکنہ میلان (دباؤ کا فرق) کی محرک قوت کے تحت، پانی کے مالیکیول ترجیحی طور پر جھلی کے ذریعے پھیلتے ہیں۔

ڈیسورپشن: جھلی کے دوسری طرف خالص پانی کے طور پر جاری کیا جاتا ہے۔

ریاضیاتی اظہار: پانی کا بہاؤ Jw = A(ΔP - ڈی پی)، جہاں A جھلی پارگمیتا گتانک ہے، ڈیP لاگو دباؤ ہے، اور ڈی پی اوسموٹک دباؤ کا فرق ہے۔

• ترجیحی ادسورپشن-کیپلیری فلو ماڈل

بنیادی مفروضہ: جھلی کی سطح میں نانوسکل چینلز ہوتے ہیں، جو ترجیحی طور پر پانی کے مالیکیولز کو جذب کرتے ہیں تاکہ "باؤنڈ واٹر" کا ایک مونو لیئر بنا سکیں، جبکہ محلول کو پیچھے ہٹا دیا جاتا ہے۔

ٹرانسمیشن میکانزم:

منتخب جذب: جھلی کی سطح پانی کے مالیکیولز کو ہائیڈروجن بانڈز کے ذریعے جذب کرتی ہے (مثال کے طور پر، سیلولوز ایسٹیٹ میں کاربونیل آکسیجن)؛

چینل کی نقل و حمل: ہائی پریشر کے تحت، پابند پانی "ہائیڈروجن بانڈ جمپنگ" کے ذریعے چینلز سے گزرتا ہے، جبکہ محلول کو سائز کے اخراج کی وجہ سے برقرار رکھا جاتا ہے۔

کارکردگی:

نمک کو مسترد کرنے کی شرح: 98%-99.9% (TDS

بھاری دھاتوں کو ہٹانے کی شرح:>99.9% (سیسا، سنکھیا، وغیرہ)۔

اثر انداز کرنے والے اہم عوامل

آپریٹنگ پریشر
حل ہونا ضروری ہے> آسموٹک دباؤ، عام طور پر صنعتی ایپلی کیشنز کے لیے 60-80 بار، اور گھریلو استعمال کے لیے 2-4 بار۔

درجہ حرارت: 5-45 ℃ (اعلی درجہ حرارت جھلی کے تاکنا کی خرابی کا سبب بنتا ہے)

پی ایچ کی حد: 4-11 (پولیامائڈ جھلی)، 5-6 (سیلولوز ایسیٹیٹ جھلی)۔

آلودگی کی قسم

غیر نامیاتی اسکیلنگ (مثال کے طور پر، CaCO₃): pH=2 پر سائٹرک ایسڈ کی صفائی کی ضرورت ہے۔

حیاتیاتی آلودگی (مثلاً، بیکٹیریل فلمیں): DBNPA سینیٹائزر سے علاج کیا جاتا ہے۔

درخواست کے منظرنامے اور جھلی کی قسم کا انتخاب

سمندری پانی کو صاف کرنے والی پولیامائڈ کمپوزٹ میمبرین (TFC) ہائی پریشر مزاحمت (۔60 بار)، 99% ڈی سیلینیشن ریٹ

گھریلو پانی صاف کرنے والی سرپل جامع جھلی کم پریشر آپریشن (2-4 بار)، توانائی کی بچت 30٪۔

صنعتی خالص پانی (الیکٹرانک چپس) الٹرا کم پریشر جامع جھلی مصنوعات کی پانی کی مزاحمتی صلاحیت 18 MΩ·cm۔