حال ہی میں، چینی اور امریکی محققین نے ریورس اوسموسس میمبرین واٹر ٹریٹمنٹ کی تحقیقی سمت میں اہم پیش رفت کی ہے۔ انہوں نے ایک نیا میمبرین میٹریل-پولیسٹر میمبرین میٹریل (DHMBA) تیار کیا ہے، جس میں سمندری پانی کو صاف کرنے، میونسپل کے گندے پانی کو صاف کرنے اور دیگر شعبوں میں وسیع اطلاق کے امکانات ہیں۔
یہ کامیابی حال ہی میں سائنس میں شائع ہوئی تھی۔ یہ کامیابی نانجنگ یونیورسٹی آف سائنس اینڈ ٹیکنالوجی کے پروفیسر ژانگ ژوان، نارتھ ایسٹ نارمل یونیورسٹی کے اسکول آف انوائرمنٹ سے تعلق رکھنے والے ہوو منگکسین اور وانگ ژیانزے کی ٹیم اور امریکن اکیڈمی آف انجینئرنگ کے ماہر تعلیم پروفیسر میناچم ایلیملیک (ییل یونیورسٹی) نے مشترکہ طور پر مکمل کی۔ .
"پولیسٹر جھلی" "پولیامائڈ جھلی" کو چیلنج کرتی ہے
واحد ٹیکنالوجی کے طور پر جو ذریعہ سے میٹھے پانی کے وسائل میں اضافے کا ادراک کر سکتی ہے، سمندری پانی کو صاف کرنا عالمی سطح پر پانی کی قلت کے مسئلے کو حل کرنے کا پہلا انتخاب ہے اور میرے ملک کے "پانی کی حفاظت" کے منصوبے کو نئی شکل دینے کا ایک اہم حصہ ہے۔
اس وقت، مرکزی دھارے میں شامل تجارتی سمندری پانی کو صاف کرنے والی جھلی کی قسم کمپوزٹ پولیامائیڈ فلم (TFC-PA) ہے، جس میں ڈوپونٹ، ہائیڈرولک انرجی، ٹورے اور ریاستہائے متحدہ میں دیگر کمپنیوں کی مصنوعات عالمی مارکیٹ شیئر کی وسیع اکثریت پر قابض ہیں۔
پتلی فلم کمپوزٹ ریورس اوسموسس جھلی تقریباً نصف صدی سے صاف کرنے اور پانی صاف کرنے کے لیے سونے کی معیاری ٹیکنالوجی رہی ہے۔ پولیمائیڈ پتلی فلم کمپوزٹ ریورس اوسموسس (TFC-RO) جھلیوں کو ان کی بہترین علیحدگی کی کارکردگی کی وجہ سے صاف کرنے اور گندے پانی کے دوبارہ استعمال کے لیے انتخاب کی ٹیکنالوجی بن گئی ہے۔
یہ جھلیوں کو انٹرفیشل پولیمرائزیشن کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں ایک کھردری سطح ہوتی ہے جو آلودگیوں کے جذب کے لیے حساس ہوتی ہے۔ اگرچہ آکسیڈینٹ بائیوفولنگ کو کم کر سکتے ہیں، پولیامائیڈ جھلیوں کو کلورین کی موجودگی میں آسانی سے نقصان پہنچایا جاتا ہے۔
لہذا، صنعتی پانی کے علاج کے لیے مہنگے پری ٹریٹمنٹ اقدامات کی ضرورت ہوتی ہے جیسے کہ جمنا، اینٹی فاولنگ ایجنٹوں کا اضافہ، ڈس انفیکشن اور جھلیوں کی حفاظت کے لیے ڈیکلورینیشن۔ اگرچہ فاولنگ مزاحم اور کلورین مزاحم جھلییں حال ہی میں ابھری ہیں، ان کی صفائی کی کارکردگی پولیامائڈ جھلیوں سے کمتر ہے۔
ایک خاص کیس PES سبسٹریٹ پر بنی ہوئی پولیسٹر سلیکٹیو پرت ہے، جو کلورین کی اچھی مزاحمت اور صاف کرنے کی صلاحیت کو ظاہر کرتی ہے، لیکن پی ایچ 8 سے اوپر ہائیڈولیسس کے لیے حساس ہے۔{1}}۔ سخت جھلیوں کی نشوونما جو قبل از علاج سے بچ سکتی ہے، صاف کرنے کے اخراجات اور ماحولیاتی اثرات کو نمایاں طور پر کم کر دے گی۔
ان مسائل کو حل کرنے کے لیے، NUST میں پروفیسر Zhang Xuan کی ریسرچ ٹیم نے 2014 میں ریورس osmosis membranes کے میدان میں مادی جدت طرازی شروع کی اور بڑی تعداد میں اطلاق شدہ بنیادی تحقیق کی۔ انہوں نے پالئیےسٹر علیحدگی کی جھلی کے مادی نظام پر بھی توجہ مرکوز کی اور ساختی تخلیق اور تکنیکی جدت طرازی کو جاری رکھا۔
آخر میں، محققین نے ایک پالئیےسٹر فلم کمپوزٹ ریورس اوسموسس میمبرین (DHMBA) کو ڈیزائن کیا جس میں پانی کی مضبوط پارگمیتا، سوڈیم کلورائیڈ اور بوران کے خلاف زیادہ مزاحمت، اور مکمل کلورین مزاحمت تھی۔ پولیامائڈ جھلیوں کے مقابلے میں، انتہائی ہموار، کم توانائی والی جھلی کی سطح بھی گندگی اور معدنی پیمانے کو روک سکتی ہے۔
یہ جھلی پانی کے نمکین انتخاب کو مزید بہتر بنا کر سمندری پانی کو صاف کرنے کے پہلے سے علاج کے مراحل کو بہت حد تک کم کرنے کا ایک طریقہ فراہم کرتی ہیں، اس طرح پولیامائیڈ جھلیوں کے لیے ایک بڑھتا ہوا چیلنج ہے۔
اس کے علاوہ، ڈی ایچ ایم بی اے پالئیےسٹر ریورس اوسموسس میمبرین موجودہ تجارتی جھلیوں کی پیداواری عمل کی پیروی کرتا ہے، جس سے بڑے پیمانے پر پیداوار کی فزیبلٹی بہتر ہوتی ہے، جو ریورس اوسموسس انڈسٹری کی ترقی میں ایک سنگ میل ہے۔
نئے جھلی کے مواد کی بہتر خصوصیات کیا ہیں؟
1. صاف کرنے کی کارکردگی
محققین نے تیار شدہ DHMBA جھلی کی خصوصیت کی اور اس بات کی تصدیق کی کہ اس کی سطح عیب سے پاک تھی اور اس میں 92 فیصد سے زیادہ کی کراس لنکنگ کثافت تھی، جو کہ ایک مستحکم پالئیےسٹر ڈھانچے کی تشکیل کی نشاندہی کرتی ہے۔
سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی اور ایٹمی قوت مائکروسکوپی مشاہدات سے پتہ چلتا ہے کہ جھلی کی سطح روایتی پولیامائڈ جھلیوں کے مقابلے میں ہموار اور کم کھردری تھی۔
ایٹم پروب اور دیگر تکنیکوں نے جھلی کی یکسانیت اور مناسب موٹائی کی مزید تصدیق کی۔ مارکیٹ میں تجارتی جھلیوں کے مقابلے میں، ڈی ایچ ایم بی اے جھلی نے صاف کرنے کی کارکردگی میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا، خاص طور پر نمک کو مسترد کرنے اور پانی کے بہاؤ کے معاملے میں۔
اس کے علاوہ، اس نے بوران کو ہٹانے میں موجودہ ٹیکنالوجیز سے بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا، مختلف حالات میں ہٹانے کی اعلیٰ شرح کو برقرار رکھنے کی صلاحیت کو ظاہر کیا، جو اس کی منفرد کیمیائی اور چارج خصوصیات سے متعلق ہو سکتی ہیں۔
2. جھلی کلورین استحکام
محققین نے DHMBA اور SW30 جھلیوں کی کلورین استحکام کا بھی تجربہ کیا۔ پچھلے مطالعات سے ہم آہنگ، SW30 کی پولیامائیڈ پر مبنی جھلیوں کی کارکردگی تیزی سے خراب ہو جاتی ہے جب تمام pH حالات میں فعال کلورین کے سامنے آتے ہیں، خاص طور پر تیزابیت والے حالات میں HOCl پرجاتیوں کے براہ راست سنکنرن کی وجہ سے۔
اس کے برعکس، ڈی ایچ ایم بی اے جھلی نے بہترین اینٹی آکسیڈینٹ خصوصیات ظاہر کیں کیونکہ اس کی ساخت میں مخصوص جگہوں پر موجود متبادلات براہ راست کلورینیشن کے رد عمل کو روکتے ہیں۔
خاص طور پر pH 0 کی تیزابیت والی حالتوں میں، DHMBA جھلی نے مستحکم صاف کرنے کی کارکردگی کو برقرار رکھا، اور DFT کیلکولیشنز اور XPS کے نتائج نے اس نتیجے کی حمایت کی، جو خوشبو دار متبادل رد عمل کے خلاف اس کی مزاحمت کو ظاہر کرتی ہے۔
غیر جانبدار pH حالات کے تحت، DHMBA جھلی 2000 گھنٹے تک ٹیسٹوں میں استحکام برقرار رکھ سکتی ہے، اور 9.0 تک pH قدروں پر بھی مفت کلورین کی نمائش کی انتہائی زیادہ ارتکاز کو برداشت کر سکتی ہے، جو اس کی بہترین الکلی مزاحمت کا مظاہرہ کرتی ہے۔ .
3. جھلی مخالف fouling
محققین نے غیر نامیاتی (معدنی) اور نامیاتی آلودگیوں کے علاج کے لیے پالئیےسٹر جھلیوں اور SW30 جھلیوں کی صلاحیت کا موازنہ کیا۔
جب ماڈل جپسم سلوشنز اور نقلی سمندری پانی کے ساتھ تجربہ کیا گیا تو، پولیامائیڈ پر مبنی SW30 جھلی کا پانی کا بہاؤ تیزی سے گرا، جبکہ 24 گھنٹوں کے آپریشن کے دوران پولیسٹر جھلی کی کارکردگی بنیادی طور پر کوئی تبدیلی نہیں آئی۔
سکیننگ الیکٹران مائکروسکوپی مشاہدے کے ذریعے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ ڈی ایچ ایم بی اے جھلی کی سطح سمندری پانی کو صاف کرنے کے ٹیسٹ کے بعد تقریباً اپنی ابتدائی حالت میں رہتی ہے، جب کہ SW30 جھلی کی سطح پر کرسٹل یا ایگریگیٹس بنتے ہیں۔
اسی طرح، جب مصنوعی نامیاتی آلودگیوں پر مشتمل نمکین نمکیات کا علاج کرتے ہیں جیسے کہ سوڈیم الگنیٹ اور ہیومک ایسڈ، DHMBA جھلی نے SW30 جھلی کے مقابلے پانی کے بہاؤ میں کم سے کم کمی ظاہر کی۔ FE-SEM تصاویر نے SW30 جھلی کی سطح پر بننے والے موٹے اور گھنے فلٹر کیک کے مقابلے DHMBA جھلی کی سطح پر کم گندگی کا انکشاف کیا۔
ڈی ایچ ایم بی اے جھلی کی یہ اینٹی فاؤلنگ اور اینٹی چپکنے کی صلاحیتیں اس کی انتہائی ہموار، کم توانائی اور کم چارج سطح کی خصوصیات سے منسوب ہوسکتی ہیں۔
حقیقی سمندری پانی کی جانچ اور کلورین کے علاج کے باقاعدہ حالات کے تحت، DHMBA جھلی نے بہترین استحکام دکھایا، جس میں 15 دنوں کے بعد پانی کے بہاؤ میں صرف 2% کمی واقع ہوئی، جو حقیقی دنیا کے استعمال کے لیے اس کی صلاحیت کو اجاگر کرتی ہے۔
