الٹرا فلٹریشن جھلی کی آلودگی کا طریقہ کار اور کنٹرول

Oct 25, 2024

ذیل میں الٹرا فلٹریشن جھلی کی آلودگی کے طریقہ کار اور ماڈل کو مختصراً متعارف کرایا جائے گا۔

ٹیسٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ جھلی کی آلودگی کا سبب بننے والے اہم عوامل میں جھلی کے مواد کی خصوصیات، جھلی کے مواد اور علاج شدہ مائع کے درمیان تعامل، علاج شدہ مائع کی ارتکاز اور بہاؤ کی شرح وغیرہ شامل ہیں۔

جھلی کی خرابی کا مسئلہ جھلی کے مواد کی خصوصیات کو بہتر بنا کر اور جھلی اور علاج شدہ مائع کے درمیان پیرامیٹر کے ملاپ کو معقول طریقے سے سنبھال کر مؤثر طریقے سے حل کیا جا سکتا ہے۔

پانی کی فراہمی اور نکاسی آب کے میدان میں الٹرا فلٹریشن جھلی کے وسیع استعمال کی وجہ سے، نظام کے آپریشن کے دوران جھلی کی آلودگی کی وجہ سے فلٹریشن مزاحمت، خاص طور پر گندے پانی کی صفائی کے میدان میں، مسلسل بڑھ رہی ہے، اور جھلی کی فلٹریشن کی سنگین توجہ بہاؤ اس ٹیکنالوجی کے استعمال اور فروغ میں رکاوٹ ڈالنے کی کلید ہے۔ اس مقالے کا مقصد الٹرا فلٹریشن جھلی آلودگی کے تجربے کے آلودگی پر قابو پانے والے عوامل کا خلاصہ کرکے پانی کی فراہمی اور نکاسی کے میدان میں جھلی کی ٹیکنالوجی کے موثر استعمال کی سمجھ کو بہتر بنانا ہے۔

نظریاتی طور پر، جھلی کی سطح پر محلول کے جذب کرنے کا عمل پیچیدہ ہے کیونکہ محلول اور سالوینٹ کے درمیان یا جذب کرنے والے مرکب (جھلی) کے اجزاء کے درمیان جذب کے عمل میں ہمیشہ مسابقتی جذب ہوتا ہے، اس لیے جذب کرنے والا آئسوتھرم حل کا حساب ظاہری isothermal ادسورپشن لائن کی پیمائش کرکے اور مناسب بخارات جذب کرنے والے ڈیٹا کو شامل کرکے کیا جانا چاہئے۔ تاہم، حقیقت میں، معیار کے نقطہ نظر سے، اس بات پر غور کیا جا سکتا ہے کہ محلول میں جھلی کے جذب کا دونوں کے درمیان قطبیت سے گہرا تعلق ہے، اور قطبی مواد کی جھلی قطبی مادوں کو مضبوطی سے جذب کرتی ہے، اور غیر قطبی مادوں کی جذب بہت کمزور ہے۔ اس کے برعکس، غیر قطبی مواد کی فلم غیر قطبی محلول کو جذب کرنے کا زیادہ امکان رکھتی ہے۔

دوسری طرف، اسی طرح کی محلولیت کے اصول کے مطابق، قطبی محلول قطبی سالوینٹس میں آسانی سے تحلیل ہو جاتے ہیں، جبکہ غیر قطبی محلول غیر قطبی سالوینٹس میں آسانی سے تحلیل ہو جاتے ہیں۔ اسے تحلیل کرنا جتنا آسان ہوگا، جھلی کی سطح سے اس کے جذب ہونے کا امکان اتنا ہی کم ہوگا۔ خلاصہ یہ کہ اگر محلول کی قطبیت سالوینٹ کے قریب اور جھلی کے مخالف ہو تو جھلی کی سطح پر محلول کا جذب کم ہوتا ہے۔ خوردبینی نقطہ نظر سے، جھلی کی سطح پر جذب کی دشواری اور جذب کی تہہ کا استحکام میکرو مالیکولر محلول، جھلی کی سطح اور میکرو مالیکولر محلول کے درمیان تعامل کی قوت سے متعلق ہے۔ ان کے درمیان کی قوت کو عام طور پر وین ڈیر والز فورس اور ڈبل لیئر فورس میں تقسیم کیا جاتا ہے۔

دو اجسام کے درمیان وان گو کی قوت کی جسامت کو ہماکر تناسب مستقل H کے ذریعے نمایاں کیا جا سکتا ہے۔ پانی کے ٹرنری نظام کے لیے (1) محلول (2) اور جھلی (3) : H213=[H111/{ {5}} (H22 ×H33) 1/4] فارمولہ 2 میں، H11، H22 اور H33 بالترتیب پانی، محلول اور جھلی کے ہماکر مستقل ہیں۔ ہائیڈروفوبک جھلی، H33 میں کمی آئی۔ ہائیڈروفوبک محلول کے لیے، H22 میں کمی واقع ہوئی۔ یہ دونوں H213 کے اضافے کا باعث بن سکتے ہیں، جھلی اور محلول کے درمیان پنکھے کی قوت کو بڑھا سکتے ہیں، اور جھلی کی سطح کی آلودگی کو بڑھا سکتے ہیں۔ لہذا، دونوں ہائیڈروفوبک جھلی اور محلول جھلی کی سطح کو آلودگی کے لیے زیادہ حساس بناتے ہیں۔

جب جھلی حل کے ساتھ رابطے میں ہوتی ہے تو، جھلی کی سطح آئنک جذب، ڈوپول واقفیت، ہائیڈروجن بانڈ اور دیگر اثرات کی وجہ سے چارج کی جائے گی، اور سطح کا چارج سطح کے قریب محلول میں آئن کی تقسیم کو متاثر کر سکتا ہے: مختلف چارجز والے آئن سطحی چارج سے اپنی طرف متوجہ ہوتے ہیں اور جھلی کی سطح کی طرف مائل ہوتے ہیں۔ ایک ہی چارج والے آئنوں کو سطحی چارج سے پیچھے ہٹایا جاتا ہے اور وہ جھلی کی سطح سے بہت دور ہوتے ہیں، جس کی وجہ سے جھلی کی سطح کے قریب محلول میں موجود مثبت اور منفی آئنوں کو ایک دوسرے سے الگ کر دیا جاتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، تھرمل حرکت مثبت اور منفی آئنوں کو یکساں اختلاط پر واپس آنے کا رجحان بناتی ہے۔ ان دو مخالف رجحانات کے امتزاج کے تحت، اضافی heterosign آئنوں کو چارج شدہ فلم کی سطح کے قریب درمیانے درجے میں پھیلایا جاتا ہے تاکہ ایک ڈبل پرت بن سکے۔ جب جھلی کی برقی کاری محلول کی طرح ہی ہوتی ہے، تو آلودگی جذب کم ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، جذب بڑا ہے. جھلی کی سطح پر جذب ہونے والی آلودگی کی مقدار مندرجہ بالا دو قوتوں کے مشترکہ نتیجہ پر منحصر ہے۔

میمبرین فولنگ کے جذب ماڈل کا اظہار گبز جذب مساوات اور فریڈرک جذب مساوات کے ذریعہ کیا جاسکتا ہے۔ ان میں سے، گِبس ادسورپشن مساوات isothermal حالات کے تحت جذب تعلقات پر توجہ مرکوز کرتی ہے:

اس صورت میں کہ جذب حرارت کا تعلق سطح کی کوریج کی ڈگری سے ہے، فریڈرک مساوات استعمال کی جاتی ہے:

Γ＝k×c1／n …………………………………2．2

جہاں، Γ فی یونٹ رقبہ فلم کی آلودگی جذب کرنے کی صلاحیت ہے۔

k، n ارتباط مستقل ہے اور c محلول کا توازن ارتکاز ہے۔

جھلی کی آلودگی کے طریقہ کار اور جذب ماڈل کے مطابق، جھلی کی آلودگی کو درج ذیل عوامل کو ایڈجسٹ کرکے کنٹرول کیا جا سکتا ہے: جھلی کے مواد کی ہائیڈرو فیلک خصوصیات؛ جھلی کے مواد کی چارجنگ کی خصوصیات؛ علاج کے حل کی حراستی؛ علاج کے سیال کے بہاؤ کی شرح۔

اس مقالے میں، مندرجہ بالا چار قسم کی جھلی کی آلودگی کے اثر و رسوخ کے عوامل کا متعلقہ تجربات کے ذریعے مطالعہ کیا گیا، تاکہ جھلی کی آلودگی پر مختلف عوامل کی تبدیلیوں پر قابو پایا جا سکے۔

اس تجربے میں استعمال ہونے والے آلات میں خود ساختہ پلیٹ الٹرا فلٹر، خود ساختہ فیڈ مائع ٹینک، سپر کنسٹنٹ ٹمپریچر واٹر باتھ، WZJ-II میٹرنگ سرکولیشن پمپ، C14 آاسوٹوپ میٹر، کوارٹز اسپرنگ اسکیل، اونچائی میٹر وغیرہ شامل ہیں۔

استعمال شدہ مواد معیاری BSA محلول، تیار شدہ الکحل ابال کا محلول، پولی سلفون (PS)، پولی سلفون امائیڈ (PSA)، پولی ایکریلونیٹریل (PAN) اور ایسیٹیٹ فائبر پلیٹ الٹرا فلٹریشن جھلی ہیں جن کا مالیکیولر وزن 30،000 ہے۔

سب سے پہلے، الٹرا فلٹریشن ٹینک کے سائز اور شکل کے مطابق مختلف مواد کی الٹرا فلٹریشن جھلی کو بلاکس بنایا جاتا ہے، اور اسے 24 گھنٹے تک خالص پانی میں بھگو کر رکھا جاتا ہے، اور گیلی فلم کا وزن کیا جاتا ہے۔ اس کے بعد، الکحل ابال کا محلول یا ایک ہی طریقہ سے تیار کردہ مختلف ارتکاز کا معیاری BSA محلول بالترتیب فیڈ مائع ٹینک میں ڈالا جاتا ہے۔ تصویر 1 میں دکھائے گئے عمل کے مطابق درجہ حرارت اور ہوا کے دباؤ کی مسلسل گردش کے بعد عمل ہوتا ہے۔ الٹرا فلٹریشن جھلی کے جذب توازن کے بعد، جذب کے توازن کے بعد جھلی کے بلاک کا وزن تجرباتی جھلی کے توازن جذب کی مقدار کا تعین کرنے کے لیے طے کیا جاتا ہے۔ بلاک

معیاری BSA سلوشن اور الکحل فرمینٹیشن سلوشن کا جھلی کا وزن بالترتیب C14 آاسوٹوپ طریقہ اور کوارٹز اسپرنگ بیلنس اور اونچائی میٹر سے طے کیا گیا تھا۔ فیڈ مائع کے بہاؤ کی شرح کو ریگولیٹ کرنے والے والو اور ماپنے والے پمپ کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، اور سٹاپ واچ اور پیمائش کرنے والے سلنڈر سے ماپا جاتا ہے۔ الکحل کے ابال کے محلول کی pH قدر کو PHB-4 pH میٹر سے ماپا گیا اور بالترتیب 1 N HCl اور NaOH محلول سے ایڈجسٹ کیا گیا۔

ہم نے معیاری BSA حل میں توازن جذب ٹیسٹ کا تقابلی تجربہ کرنے کے لیے سب سے زیادہ نمائندہ ہائیڈرو فیلک میمبرین میٹریل ایسیٹیٹ فائبر الٹرا فلٹریشن میمبرین (CA) اور سب سے زیادہ نمائندہ ہائیڈرو فوبک میمبرین میٹریل پولی سلفون الٹرا فلٹریشن میمبرین (PS) کا انتخاب کیا۔ بذریعہ C14 آاسوٹوپ شکل 2 میں دکھایا گیا تھا: جیسا کہ شکل 2 سے دیکھا جا سکتا ہے، BSA آلودگی کے توازن کے لیے ہائیڈروفوبک PS جھلی کی جذب کرنے کی صلاحیت تقریباً 1 ہے۔{4}}mg/m2، جو کہ ہائیڈرو فیلک CA جھلی سے 5 گنا زیادہ ہے۔ انہی حالات میں، اور آلودگی کے توازن کی جذب کرنے کی صلاحیت تک پہنچنے کا وقت 60 منٹ ہے، جو CA جھلی سے 6 گنا زیادہ ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ہائیڈرو فیلک مواد سے بنی جھلی اپنے Hamaker کے بڑھنے کی وجہ سے H213 کو کم کرتی ہے، اس طرح جھلی کے مواد اور محلول کے درمیان پنکھے کی قوت کو کم کرتی ہے، اور جھلی کی سطح کی آلودگی کی سطح کو مؤثر طریقے سے کم کرتی ہے۔ گِبز کی مساوات سے یہ واضح طور پر دیکھا جا سکتا ہے کہ پیرامیٹرز C, T, R اور , Γ کے تعین کے بعد صرف θ کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے۔ مواد کی ہائیڈرو فوبیسٹی جتنی مضبوط ہوگی، d ( COSθ)/dC جتنا بڑا ہوگا، جھلی کی آلودگی اتنی ہی سنگین ہوگی۔

تجربے سے پتہ چلتا ہے کہ ہائیڈرو فیلک جھلی کو کم آلودگی کے توازن جذب کرنے کی صلاحیت کا فائدہ تھا۔ ہائیڈروفوبک جھلی کو آلودگی جذب کے توازن تک پہنچنے کے لیے طویل وقت کا فائدہ ہے۔ لہذا، حقیقت میں، موجودہ غیر ملکی الٹرا فلٹریشن جھلی عام طور پر ہائیڈرو فوبک بیس جھلی کی بنیاد پر جامع ہائیڈرو فیلک مواد کی مشق کو اپناتی ہے، جو نہ صرف جھلی کی سطح کی آلودگی کو کم کرتی ہے، بلکہ آلودگی کے جذب توازن تک پہنچنے کے لیے وقت بھی بڑھاتی ہے۔ جھلی کی سطح کی، جو مؤثر طریقے سے الٹرا فلٹریشن جھلی کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

ہم نے تقابلی تجربات کرنے کے لیے ایک زیادہ نمائندہ مثبت چارج شدہ PAN فلم اور ایک منفی چارج شدہ PAN فلم کا انتخاب کیا۔ تجرباتی حالات یہ تھے: ایئر پریشر آپریشن؛ درجہ حرارت: 25 ڈگری؛ ابال کے حل کا ارتکاز: 0.333 g/L؛ پی ایچ 3.5 ہے؛ بہاؤ کی شرح: 43.7 سینٹی میٹر/منٹ

جدول 1 اور شکل 3 الکحل کے ابال کے محلول میں بالترتیب مثبت طور پر چارج شدہ اور منفی طور پر چارج شدہ پولی کریلونیٹریل الٹرا فلٹریشن میمبرین (PAN) کے توازن کی آلودگی جذب کرنے کی صلاحیت اور جذب کے توازن کو ظاہر کرتے ہیں۔ خاکہ کے تجزیہ سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ مثبت چارج شدہ PAN الٹرا فلٹریشن جھلی کی توازن جذب کرنے کی صلاحیت تیزابی مثبت چارج شدہ الکحل ابال کے محلول کے ماحول میں منفی چارج شدہ PAN جھلی سے بہت کم ہے۔ پی ایچ ویلیو جتنی کم ہوگی، محلول کی مثبتیت اتنی ہی مضبوط ہوگی، دونوں جھلیوں کی آلودگی کے توازن کو جذب کرنے کی صلاحیت کے درمیان فرق اتنا ہی زیادہ ہوگا، اور جب محلول کی پی ایچ ویلیو آئسو الیکٹرک پوائنٹ کے قریب ہو گی، تو اس کی جذب کرنے کی صلاحیت دو جھلیوں میں یکسانیت ہوتی ہے اور دونوں جھلیوں کی زیادہ سے زیادہ جذب کرنے کی صلاحیت کے درمیان فرق 75 فیصد سے زیادہ تک پہنچ سکتا ہے۔

یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ڈبل برقی تہہ کے اثر کی وجہ سے، جھلی اور محلول چارج (پی ایچ ویلیو) کے درمیان تعلق جھلی کی آلودگی پر بہت بڑا اثر ڈالے گا۔ جب جھلی کا چارج محلول کے برابر ہوتا ہے، تو پھنسا ہوا محلول عام طور پر جھلی کی سطح سے بہت دور ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں آلودگی کم ہوتی ہے۔ جب جھلی کا چارج محلول کے چارج کے برعکس ہوتا ہے، تو پھنسا ہوا محلول آسانی سے جذب ہو جاتا ہے اور جھلی کی سطح پر جمع ہو جاتا ہے، جس کے نتیجے میں زیادہ آلودگی ہوتی ہے۔

لہذا، پانی کی فراہمی اور نکاسی کے علاج میں، خاص طور پر گندے پانی کے علاج کے عمل میں، علاج کے مائع (عام طور پر پی ایچ میں ظاہر ہوتا ہے) کے چارج پر خصوصی توجہ دی جانی چاہئے. جب علاج کا مائع تیزابیت والا ہوتا ہے تو مثبت چارج شدہ الٹرا فلٹریشن جھلی کا انتخاب کیا جاتا ہے۔ جب علاج کا حل الکلائن ہوتا ہے تو منفی چارج شدہ الٹرا فلٹریشن جھلی کا انتخاب کیا جاتا ہے۔

فریڈرک مساوات Γ=k×c1 / n کے مطابق، چار مادوں کی الٹرا فلٹریشن جھلیوں، یعنی پولیالم (PS)، پولیالم امائڈ (PSA)، polyacrylonitrile (PAN) اور ایسیٹیٹ فائبر (CA) کا تعین کرنے کے لیے انتخاب کیا گیا تھا۔ مختلف ارتکاز کے الکحل ابال مائع میں پیدا ہونے والی آلودگی۔ تجرباتی حالات حسب ذیل تھے: دباؤ؛ ایئر پریشر آپریشن؛ درجہ حرارت؛ 25 ڈگری؛ ابال مائع بہاؤ کی شرح: 43.7 سینٹی میٹر/منٹ۔ تجرباتی نتائج ٹیبل 2 میں دکھائے گئے ہیں۔

جدول 2 میں اعداد و شمار کے لکیری رجعت کے ذریعے، چار قسم کی جھلی کی آلودگی کی جذب کرنے کی صلاحیت کی فریڈرک مساوات حاصل کی گئی:

S جھلی:Γ＝{{0}}．4415·C0．3616 …………………3．1

PSA جھلی:Γ＝{{0}．0463·C0．6981 ………………3．2

پین جھلی:Γ＝{{0}}．0453·C0．6299 ………………3．3

CA جھلی:Γ＝{{0}}．0126·C0．9729 …………………3．4
یہ مندرجہ بالا مساوات سے دیکھا جا سکتا ہے کہ فلم کی سطح پر آلودگی کی جذب کی مقدار براہ راست علاج کے حل کے ارتکاز سے متعلق ہے۔ علاج کے مائع کی زیادہ حراستی، جھلی کی سطح کی آلودگی مضبوط ہوتی ہے۔ ہائیڈرو فیلک فلم کے لیے، ارتکاز کی تبدیلی کی وجہ سے سطح کی آلودگی میں اضافہ ہائیڈروفوبک فلم کی آلودگی کے اضافے سے زیادہ ہے۔ لہذا، پانی کی صفائی میں، خاص طور پر سیوریج ٹریٹمنٹ انڈسٹری میں، فلٹر شدہ پانی کے بیک فلو کو کم کرنے اور دیگر ذرائع کے استعمال سے ٹریٹمنٹ مائع کی ارتکاز کو کم کرنے سے فلم کی سطح کی آلودگی کو کنٹرول کرنے اور اسے کم کرنے پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔

جھلی کی سطح کی آلودگی پر ٹریٹمنٹ مائع کے بہاؤ کی شرح کے اثر و رسوخ کا تجزیہ مختلف بہاؤ کی شرحوں پر CA اور PS جھلیوں کے آلودگی جذب تجربات کے ذریعے کیا گیا۔ انجیر۔ 4 اور انجیر۔ 5 نے 25 ڈگری کے تجرباتی حالات میں بالترتیب الکحل ابال مائع کے کھوکھلے دباؤ کی گردش کے دوران CA اور PS الٹرا فلٹریشن جھلیوں کی توازن جذب کرنے کی صلاحیت کو ظاہر کیا۔ pH قدر 3.5 ہے۔ اعداد و شمار کے خاکے سے درج ذیل نتائج اخذ کیے جا سکتے ہیں: ہائیڈرو فیلک اور ہائیڈروفوبک دونوں جھلیوں کی توازن کی آلودگی جذب کرنے کی صلاحیت فلٹریٹ کے بہاؤ کی شرح کے متضاد طور پر متناسب ہے۔ ہائیڈرو فیلک جھلی کے توازن آلودگی جذب کا تناسب بہاؤ کی رفتار میں اضافے کے ساتھ کم ہوا ہائیڈروفوبک جھلی سے زیادہ تھا۔

اس کی وجہ یہ ہے کہ ٹریٹمنٹ مائع کے بہاؤ کی شرح میں اضافہ نہ صرف فلم کی سطح پر ارتکاز پولرائزیشن کے رجحان کو کم کرنے کے لیے سازگار ہے، اس طرح فلم کی سطح کی آلودگی کو کم کرنے کے لیے، بلکہ قینچ کے اثر کی وجہ سے فلم کی سطح کی آلودگی کو کم کرنے کے لیے بھی موزوں ہے۔ فلم کی سطح پر تیز رفتار سیال۔ ایک ہی وقت میں، بہاؤ کی شرح میں اضافہ علاج کے حل کے مائکرو ہلچل کے اثر کو بھی بڑھا دے گا، محلول کی تحلیل کو فروغ دے گا اور جھلی کی آلودگی کو کم کرے گا۔

اس کے علاوہ، جھلی کی سطح کا مناسب علاج اور علاج بھی جھلی کی سطح کی آلودگی کو کنٹرول کرنے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ JA Howell et al. نے الٹرا فلٹریشن جھلی میں پپیاس کو ٹھیک کرنے کا طریقہ استعمال کیا تاکہ جھلی کی سطح پر جمع چھینے کو گلایا جاسکے، جس سے جھلی کی آلودگی میں کافی حد تک کمی واقع ہوئی۔ اس کے علاوہ، Tween80 کے ساتھ علاج کی گئی پولی سلفون الٹرا فلٹریشن جھلی نے BSA محلول کے الٹرا فلٹریشن کے دوران جھلی کی سطح کی آلودگی کو بہت کم کیا، جو کہ جھلی کی سطح کی آلودگی کو کم کرنے کا ایک اچھا طریقہ ہے۔

پانی کی فراہمی اور نکاسی کے میدان میں الٹرا فلٹریشن جھلی کے استعمال کا اہم مسئلہ جھلی کی آلودگی کی وجہ سے بہاؤ میں کمی ہے۔ الٹرا فلٹریشن جھلی کی سطح کی آلودگی کا سبب بننے والے اہم عوامل میں شامل ہیں: جھلی کے مواد کی خصوصیات، جھلی کے مواد اور ٹریٹمنٹ مائع کے درمیان تعاون، ٹریٹمنٹ مائع کی ارتکاز اور بہاؤ کی شرح اور دیگر عوامل۔ جھلی کے مواد کی خصوصیات کو مزید بہتر بنا کر اور جھلی اور ٹریٹمنٹ مائع کے درمیان مختلف پیرامیٹر میچنگ کو معقول طریقے سے سنبھال کر، اس مشکل مسئلے کو مؤثر طریقے سے حل کیا جا سکتا ہے، تاکہ الٹرا فلٹریشن جھلی کو پانی کی فراہمی اور نکاسی کے میدان میں زیادہ وسیع پیمانے پر استعمال کیا جا سکے۔ ہانگجو جیولنگ ٹیکنالوجی مستقبل میں جھلی کی آلودگی کے حل میں مزید تحقیق اور ترقی کے طریقے بھی بنائے گی تاکہ جمود کو بہتر بنایا جا سکے۔

کا ایک جوڑا: پورسائن ڈائریا ویکسین کا بہاو صاف کرنے کا عمل

اگلا: خون کی مصنوعات کو غیر فعال کرنے اور وائرس کو ہٹانے کی ٹیکنالوجی