اعلی کارکردگی ، توانائی کی بچت ، اور آپریشن میں آسانی کے فوائد کے ساتھ جھلی سے علیحدگی کی ٹکنالوجی ، پانی کے علاج ، فوڈ پروسیسنگ ، بائیو میڈیسن اور کیمیائی صنعتوں میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔ تاہم ، طویل {{1} term ٹرم آپریشن کے دوران ، جھلی فاؤلنگ ایک اہم مسئلہ بنی ہوئی ہے جو اس کی کارکردگی اور زندگی کو محدود کرتی ہے۔ خاص طور پر غیر محفوظ جھلیوں جیسے الٹرا فلٹریشن ، نانو فلٹریشن ، اور ریورس اوسموسس کے ل ful ، فاؤلنگ نہ صرف بہاؤ میں کمی اور توانائی کی کھپت میں اضافہ کا باعث بنتی ہے بلکہ جھلی کے عناصر کو ناقابل واپسی نقصان کا سبب بھی بن سکتی ہے۔ تو ، کون سے عوامل جھلیوں کو متاثر کرتے ہیں؟ مادی خصوصیات سے لے کر آپریٹنگ شرائط تک ، یہ مضمون منظم طور پر جھلیوں کو متاثر کرنے والے چھ بڑے عوامل کا جائزہ لیتا ہے اور کلاسیکی نظریاتی فارمولوں کے ساتھ مل کر ، آپ کو میکانسٹک نقطہ نظر سے فاؤلنگ کی بنیادی وجوہات کو سمجھنے کے لئے رہنمائی کرتا ہے۔
I. ذرہ یا محلول سائز اور مورفولوجی
جب ذرات یا کولائیڈز جھلی کی سطح تک پہنچتے ہیں تو ، ان کو مختلف قوتوں کا نشانہ بنایا جاتا ہے ، جن میں وین ڈیر والز فورسز ، الیکٹرو اسٹاٹک فورسز ، اور سیال کینچی قوتیں شامل ہیں۔ اگر ذرہ کا سائز چھوٹا یا کروی ہے تو ، وہ جھلی کی سطح پر گنجان بھری ہوئی پرت بنانے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں ، جس سے رکاوٹ اور ناقابل واپسی فاؤلنگ ہوتی ہے۔ اس کے برعکس ، ریشوں یا ڈینڈرٹک ذرات بہاؤ کے میدان میں خلل ڈالنے سے زیادہ متاثر ہوتے ہیں ، جس کے نتیجے میں نسبتا weak کمزور جذب ہوتا ہے۔
خاص طور پر جب ذرات سے چارج کیا جاتا ہے تو ، حل میں آئنک طاقت ، چارج کی تقسیم ، اور جھلی کی سطح کی صلاحیت فاؤلنگ کے رجحان کو نمایاں طور پر متاثر کرتی ہے۔ مثال کے طور پر ، مثبت طور پر چارج شدہ کولائیڈز منفی چارج شدہ جھلیوں کی سطحوں پر جذب کرنے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں ، اس طرح "غیر جانبدارانہ جذب پرت" تشکیل دیتے ہیں۔ مزید برآں ، مجموعی طور پر کولائیڈز یا پولیمر سیالوں میں غیر مستحکم ہوتے ہیں اور یہ بھیڑ فورسز کے تحت مجموعی اور جمع کر سکتے ہیں ، جس سے جھلیوں کو تیز کرنے میں تیزی لائی جاسکتی ہے۔
ii. solute - جھلی کی بات چیت
محلول اور جھلی کے مواد کے مابین تعامل کی قوتیں جھلیوں کو متاثر کرنے والے سب سے اہم عوامل میں سے ایک ہیں۔ میکانزم کی بنیاد پر ، ان کو الیکٹرو اسٹاٹک فورسز ، وین ڈیر والز فورسز ، ہائیڈروجن بانڈنگ ، اور سٹرک رکاوٹ میں درجہ بندی کیا جاسکتا ہے۔
1. الیکٹرو اسٹاٹک قوتیں
اگر جھلی کے مادی سطح چارج شدہ گروپس (جیسے کارباکسائل یا امائن گروپس) لے کر جاتے ہیں تو ، الیکٹرو اسٹاٹک جذب اس وقت ہوگا جب حل میں محلول مخالف چارج ہوتا ہے ، جس سے فاؤلنگ پرت کی تشکیل کو فروغ ملتا ہے۔ اس کے برعکس ، اگر جھلی اور محلول ایک ہی چارج لے کر جاتے ہیں تو ، الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن فاؤلنگ کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔
2. وین ڈیر والز فورسز
یہ ایک عالمگیر باہمی تعل .ق ہے ، جس کی خصوصیت ہماکر مستقل ہے۔ وان ڈیر والز فورسز کو محل وقوع اور جھلی کے درمیان مندرجہ ذیل فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے حساب کیا جاسکتا ہے:
جہاں H11 ، H22 ، اور H33 بالترتیب جھلی کے مواد ، محلول اور حل کے ہماکر مستقل ہیں۔
H213 قدر جتنی چھوٹی ہے ، جھلی اور محلول کے مابین کشش کمزور ، اور کم ہونے کا رجحان کم ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جھلی کے مواد کا انتخاب محلول کے ساتھ مضبوط سالماتی کشش پیدا کرنے سے گریز کرنا چاہئے۔ مثال کے طور پر ، پانی کے علاج میں ، مضبوط ہائیڈرو فیلیسیٹی اور کم سطح کی توانائی والے جھلی کے مواد عام طور پر فاؤلنگ کے لئے زیادہ مزاحم ہوتے ہیں۔
3. ہائیڈروجن بانڈنگ ہائیڈروجن بانڈز ایک قسم کی اعلی - توانائی کیمیائی بانڈ کی ایک قسم ہے ، خاص طور پر قطبی محلول کے لئے اہم ہے۔ جب نامیاتی مرکبات جو فنکشنل گروپس پر مشتمل ہیں جیسے ہائڈروکسل اور کاربوکسائل گروپس جھلی کی سطح کے ساتھ رابطے میں آجاتے ہیں تو ، وہ ایک ہائیڈروجن - بانڈڈ پرت تشکیل دے سکتے ہیں ، جس کی وجہ سے شدید فاؤلنگ ہوتی ہے۔ قدرتی نامیاتی انو (NOMs) یا بائیوومولکولس خاص طور پر ہائیڈروجن بانڈنگ کے ذریعے جھلی کی سطح پر "نامیاتی فاؤلنگ پرت" بنانے کا خطرہ رکھتے ہیں۔
4. طویل سالماتی زنجیروں کے ساتھ پولیمر یا بایومولیکولس کے لئے سٹرک رکاوٹ ، جھلیوں کے چھیدوں کے اندر یا سطح پر نقل و حرکت پر عمل پیرا ہے۔ جب نظام میں مضبوط جراثیم کش رکاوٹ موجود ہے تو ، آلودگیوں کو جھلی کی سطح سے رجوع کرنا مشکل ہوتا ہے ، اس طرح کسی حد تک آلودگی کو کم کیا جاتا ہے۔
iii. جھلی کا ڈھانچہ اور خصوصیات
ایک جھلی کی ساختی خصوصیات براہ راست اس کی اینٹی فولنگ کارکردگی کا تعین کرتی ہیں۔ خوردبین طور پر ، پیرامیٹرز جیسے تاکنا سائز کی تقسیم ، سطح کی کھردری ، چارج کی خصوصیات ، اور ہائیڈرو فیلیسیٹی سب آلودگی کو متاثر کرتی ہے۔
1. تاکنا سائز اور تاکنا ساخت
چھوٹے تاکنا سائز کے ساتھ الٹرا فلٹریشن یا نانوفیلٹریشن جھلیوں میں ذرہ رکاوٹ کی وجہ سے بہاؤ میں کمی کا زیادہ خطرہ ہوتا ہے۔ اگر تاکنا سائز کی تقسیم ناہموار ہے یا جلد کے نقائص موجود ہیں تو ، آلودگی زیادہ شدید ہوجاتی ہے۔ اس سے یہ معلوم ہوتا ہے کہ ایک خاص امریکی کمپنی کی الٹرا فلٹریشن جھلی ، کیوں کہ اصل میں 0.02 مائکرو میٹر کا تاکنا سائز ہے ، اس میں کم تاکنا سائز کی یکسانیت تھی۔ حالیہ برسوں میں ، انہوں نے ایکس پی سیریز الٹرا فلٹریشن جھلیوں کو زیادہ یکساں تاکنا سائز کے ساتھ لانچ کیا ہے۔
2. سطح کی کھردری
کھردری جھلی کی سطحوں میں زیادہ مائکروپورس اور نالی ہوتی ہے ، جو آسانی سے مقامی جمود والے زون تشکیل دیتی ہے ، جس سے آلودگی جمع ہوتی ہے۔
3. ہائیڈرو فیلیسیٹی
ہائیڈرو فیلک جھلیوں میں عام طور پر کم سطح کی توانائی اور ایک پتلی جذب کی پرت ہوتی ہے ، جس سے پانی کے انووں کو آسانی سے جھلی کی سطح پر "ہائیڈریشن فلم" تشکیل دینے کی اجازت ملتی ہے ، اور اس طرح نامیاتی مادے کے جمع ہونے کو روکتا ہے۔ ہائیڈرو فیلیسیٹی بنیادی طور پر جھلی کے رابطے کے زاویہ پر منحصر ہے۔ یہ قدر عام طور پر درآمد شدہ مصنوعات کے لئے جھلی کے دستورالعمل میں دی جاتی ہے ، جس کا قارئین جھلیوں کی خریداری کے وقت حوالہ دے سکتے ہیں۔ تاہم ، گھریلو طور پر تیار کردہ جھلیوں کے لئے دستورالعمل میں یہ کم عام ہے۔
4. چارج خصوصیات
منفی چارج شدہ جھلیوں کی سطحیں منفی چارج شدہ کولائیڈز یا ذرات کو پیچھے ہٹاتی ہیں ، جس سے فاؤلنگ کو کم کیا جاتا ہے۔ تاہم ، جب حل میں کیشنز پر مشتمل ہوتا ہے تو ، چارج غیرجانبداری واقع ہوسکتی ہے ، جس کی وجہ سے بڑھا ہوا جذب ہوتا ہے۔ یہ ایک وجہ ہے کہ جھلی فاؤلنگ تیز - نمکین گندے پانی میں تیز ہے۔
iv. حل کی خصوصیات کا اثر حل کی کیمیائی خصوصیات کا جھلی فاؤلنگ پر گہرا اثر پڑتا ہے۔ ان میں بنیادی طور پر شامل ہیں: (1) پییچ سالی اور جھلی کی سطح کی چارج کی حالت کو تبدیل کرتا ہے ، اس طرح الیکٹرو اسٹاٹک تعامل کو متاثر کرتا ہے۔ (2) اعلی آئنک طاقت ڈبل پرت کو سکیڑ سکتی ہے ، الیکٹرو اسٹاٹک ریپلشن کو کمزور کرتی ہے اور آلودگیوں کو جذب کرنے میں آسانی پیدا کرتی ہے ، جیسے اعلی - نمکین پانی میں۔ ()) درجہ حرارت میں اضافہ حل واسکاسیٹی کو کم کرتا ہے ، جو قلیل مدت میں بہاؤ میں اضافہ ہوتا ہے ، بلکہ نامیاتی مادے اور جھلی کے مابین تعامل کو بھی تیز کرتا ہے ، جو طویل مدتی میں ممکنہ طور پر خراب ہوتا ہے۔ ()) حل میں نامیاتی مادے ، کولائیڈز ، اور دھات کے آئنوں کے بقائے ہوئے نظام کی پیچیدگی پیچیدہ فاؤلنگ کا باعث بن سکتی ہے۔
V. جھلیوں کی جسمانی خصوصیات
جھلیوں کی جسمانی خصوصیات میں سطح کی کھردری ، تاکنا سائز کی تقسیم ، پوروسٹی اور سطح کا چارج شامل ہے۔ ہموار جھلیوں کی سطحیں فاؤلنگ کا کم خطرہ ہیں۔ یکساں تاکنا سائز کی تقسیم کے نتیجے میں مستحکم بہاؤ اور سست فولنگ پرت کی تشکیل کا نتیجہ ہوتا ہے۔ مزید برآں ، اگر جھلی کے مادی سطح پر منفی طور پر چارج کیا جاتا ہے تو ، یہ پانی میں مستحکم الیکٹرو اسٹاٹک رکاوٹ بن سکتا ہے ، جس سے منفی چارج شدہ محلولوں کو قریب آنے سے روکتا ہے۔ جب چارج جزوی طور پر غیر جانبدار ہوجاتا ہے یا جھلی کی سطح میں ہائیڈرو فوبک خطے ہوتے ہیں تو ، نامیاتی مادے کو جذب کرنے کا زیادہ امکان ہوتا ہے۔
لہذا ، مادی سائنس کے نقطہ نظر سے جھلی کے ڈھانچے کو بہتر بنانا fouling کو دبانے کے لئے ایک اہم سمت ہے۔ مثال کے طور پر ، جھلی کی سطح پر ہائیڈرو فیلک پولیمائڈ جامع جھلیوں کا استعمال کرنا یا پولر گروپس جیسے ہائیڈروکسیل اور کاربوکسائل گروپس کو متعارف کرانے سے اینٹی فولنگ کی خصوصیات میں نمایاں اضافہ ہوسکتا ہے۔
ششم آپریٹنگ پیرامیٹرز
جھلی کے نظام کے آپریٹنگ پیرامیٹرز فاؤلنگ کی تشکیل میں فیصلہ کن کردار ادا کرتے ہیں۔ کلیدی پیرامیٹرز میں ٹرانسمیبرن پریشر ڈفریشنل (ٹی ایم پی) ، ٹرانس میمبرن فلو کی رفتار (سی ایف وی) ، اور فلوکس (جے) شامل ہیں۔
1. بہاؤ اور تنقیدی بہاؤ
جب بہاؤ کسی خاص حد سے تجاوز کرتا ہے تو ، فاؤلنگ کی شرح میں تیزی سے اضافہ ہوتا ہے۔ فیلڈ ET رحمہ اللہ تعالی. سب سے پہلے 1995 میں "تنقیدی بہاؤ" کے تصور کی تجویز پیش کی تاکہ فاؤلنگ کے اہم نکتہ کو بیان کیا جاسکے۔
جب آپریٹنگ فلوکس اہم بہاؤ جے سی کے نیچے ہے تو ، جھلی کی سطح پر ناقابل واپسی فاؤلنگ پرت نہیں بن پائے گی۔ جب بہاؤ جے سی سے تجاوز کرتا ہے تو ، آلودگی تیزی سے جمع ہوجاتی ہے ، اور وقت کے ساتھ مزاحمت میں اضافہ ہوتا ہے۔
لمبے - ٹرم آپریشن کے دوران ، سسٹم کو فیڈ واٹر فلو کی شرح اور ٹرانسمیبرن پریشر تفریق کو کنٹرول کرکے اہم بہاؤ سے نیچے کی حد میں مستحکم رکھنا چاہئے۔
2. شیئر فورس اور سیال کی خصوصیات
اعلی قینچی قوتیں جھلی کی سطح سے فاؤلنگ پرت کو ہٹانے میں مدد کرتی ہیں ، لیکن ضرورت سے زیادہ قینچ قوتیں جھلی کو نقصان پہنچا سکتی ہیں یا توانائی کی کھپت میں اضافہ کرسکتی ہیں۔ لہذا ، مناسب بہاؤ کی شرحوں اور فلٹریشن کے طریقوں کا انتخاب (جیسے کراس - بہاؤ فلٹریشن) اہم ہے۔
3. درجہ حرارت اور آپریٹنگ پریشر
درجہ حرارت میں اضافہ مائع واسکاسیٹی کو کم کرتا ہے اور اس سے پھیلاؤ کی شرح میں اضافہ ہوتا ہے ، لیکن اس سے محلول جذب میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔ ضرورت سے زیادہ آپریٹنگ دباؤ فاؤلنگ پرت کو کمپیکٹ کرسکتا ہے ، جس سے ایک ڈینسر رکاوٹ کا ڈھانچہ تشکیل پایا جاتا ہے۔
خلاصہ
جھلی فاؤلنگ ایک پیچیدہ عمل ہے جس میں متعدد جوڑے کے عوامل شامل ہیں ، جو دونوں مادی خصوصیات اور آپریٹنگ حالات سے متاثر ہیں۔ میکانسٹک نقطہ نظر سے ، ذرہ سائز ، سطح کا چارج ، سالماتی تعامل قوتیں ، جھلی کے مادی خصوصیات ، اور سیال کی حرکیات کے حالات اجتماعی طور پر فاؤلنگ کی تشکیل اور ارتقاء کا تعین کرتے ہیں۔ جھلی فاؤلنگ کنٹرول کے لئے مستقبل کی سمت زیادہ توجہ مرکوز کرے گی: سطح میں ترمیم اور جھلی کے مواد کی عملی ڈیزائن ، متحرک آپریشن کنٹرول اور اہم بہاؤ کے انتظام ، حل ریگولیشن ، اور انٹرفیسیل توانائی کی اصلاح۔ صرف مائکروسکوپک تعامل سے شروع کرنے اور فاؤلنگ میکانزم کو منظم طریقے سے سمجھنے سے ہم انجینئرنگ کی مشق میں جھلیوں سے علیحدگی کے عمل میں اعلی کارکردگی اور استحکام کو حاصل کرسکتے ہیں۔