جھلی کے پانی کے علاج کے نظام پر ارتکاز پولرائزیشن کا اثر

پانی دباؤ کے تحت جھلی کے ذریعے بہتا ہے، لیکن نمکیات اور نامیاتی مادے وہاں سے نہیں گزر سکتے اور جھلی کی سطح پر پھنس جاتے ہیں۔ جھلی کی سطح پر محلول "جمع" پانی کے بلک بہاؤ سے کہیں زیادہ ارتکاز رکھتا ہے۔ یہ ارتکاز پولرائزیشن ہے۔ اس باؤنڈری پرت کی تشکیل کا نظام پر ایک جامع اثر پڑتا ہے۔

معکوس اوسموسس سسٹمز میں، جھلی کی سطح پر محلول کے ارتکاز کے بلک پانی کے بہاؤ میں ارتکاز کے تناسب کو ارتکاز پولرائزیشن عنصر کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ انجینئرنگ پریکٹس میں، عام طور پر 1.2 سے نیچے کنٹرول کیا جاتا ہے۔ تاہم، ایک بار جب فیڈ چینل بلاک ہوجاتا ہے یا بہاؤ کی شرح کم ہوجاتی ہے، تو آسانی سے 1.4 یا اس سے بھی 1.5 تک بڑھ سکتی ہے۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ جھلی کی سطح پر نمک کا ارتکاز 40%-50% نمک کے ارتکاز سے زیادہ ہے جس کی ہم پیمائش کرتے ہیں۔

مثال کے طور پر، عام کھارے پانی کے ساتھ، جب بلک کنسنٹریٹ نمک کا ارتکاز 5000 mg/L ہے، تو جھلی کی سطح پر مقامی ارتکاز 7000-7500 mg/L تک پہنچ سکتا ہے۔ آسموٹک پریشر نمکینیت کے براہ راست متناسب ہے - نمکینیت میں ہر 1000 mg/L اضافے کے لیے، آسموٹک دباؤ تقریباً 0.07 MPa (0.7 بار) بڑھ جاتا ہے۔

سطح کے ارتکاز میں 2500 mg/L اضافہ کے نتیجے میں آسموٹک پریشر میں تقریباً 0.18 MPa (1.8 bar) کا اضافہ ہوتا ہے۔ 1.0-1.2 MPa پر کام کرنے والے کھارے پانی کے جھلیوں کے نظام کے لیے، اس کا مطلب ہے کہ 15%-18% خالص ڈرائیونگ پریشر ارتکاز پولرائزیشن کے ذریعے جذب ہو جاتا ہے۔

پرمییٹ فلو ریٹ اور ڈی سیلینیشن ریٹ کی مقدار:

میمبرین مینوفیکچرر ٹیکنیکل مینوئلز کے مطابق (مثال کے طور پر DuPont FilmTec سیریز کا استعمال کرتے ہوئے)، فیڈ فلو ریٹ میں 15% کمی اور 1.2 سے 1.4 تک اضافے کے ساتھ، سسٹم پرمییٹ فلو ریٹ مستقل پریشر موڈ میں 12%-18% تک کم ہو جائے گا۔ یہ جھلی کی خرابی کی وجہ سے نہیں ہے، بلکہ مؤثر ڈرائیونگ فورس کو آفسیٹ کیا جا رہا ہے.

صاف کرنے کی شرح کے بارے میں، میں ہر 0.1 اضافے کے لیے، NaCl پارگمیتا تقریباً 20%-30% تک بڑھ جاتی ہے۔ جب ایک عام کھارے پانی کی جھلی کی صاف کرنے کی شرح 99.5% ہوتی ہے، تو پرمییٹ چالکتا تقریباً 10-15 µS/cm ہوتی ہے۔

جب ارتکاز پولرائزیشن شدید ہوتا ہے، تو پرمییٹ چالکتا 30-50 µS/cm تک بڑھ سکتی ہے۔ مخلوط بیڈ کے ساتھ سنگل اسٹیج ریورس اوسموسس سسٹم کے لیے، اس کا مطلب یہ ہوسکتا ہے کہ مخلوط بیڈ ری جنریشن سائیکل 72 گھنٹے سے 24 گھنٹے سے کم تک کمپریس ہوجاتا ہے، تیزاب اور الکلی کی کھپت کو دوگنا کردیتا ہے۔

پیمانے کا خطرہ:

کیلشیم کاربونیٹ کا لینجرائل سیچوریشن انڈیکس (LSI) عام طور پر 1.8 سے نیچے (اسکیل انحیبیٹرز کے ساتھ) ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ارتکاز پولرائزیشن جھلی کی سطح پر ارتکاز کو بڑھاتا ہے، جس کے نتیجے میں پانی کے بلک بہاؤ سے حقیقی LSI قدر 0.5-1.0 زیادہ ہوتی ہے۔

گندے پانی کے دوبارہ استعمال کے منصوبے میں، بلک کنسنٹریٹ LSI 1.6 تھا۔ سکیل انحیبیٹرز کو شامل کرنا ڈیزائن کے مطابق محفوظ ہونا چاہیے تھا، لیکن آپریشن کے دوران، ٹرمینل میمبرین عنصر پر دباؤ کا فرق تین مہینوں کے اندر 10 psi سے بڑھ کر 25 psi ہو گیا۔ ڈسیکشن نے جھلی کی سطح پر کیلشیم کاربونیٹ کرسٹل کا انکشاف کیا، جس کی پیمائش شدہ سطح LSI 2.4-2.7 تک ہے، جو باؤنڈری پرت کے ارتکاز کی تعمیر کا براہ راست نتیجہ ہے۔

سلفیٹ پیمانہ اس سے بھی زیادہ حساس ہے۔ کیلشیم سلفیٹ کی حل پذیری مصنوعات (Ksp) تقریباً 2.4 × 10⁻⁵ (25 ڈگری) ہے۔ جب ارتکاز پولرائزیشن فیکٹر 1.4 ہے، سطح آئن پروڈکٹ آسانی سے Ksp سے 1.2-1.5 گنا زیادہ ہو سکتی ہے، جس سے کرسٹل کی تشکیل ہوتی ہے۔ ایک بار جب کرسٹل تیز ہو جاتے ہیں، کیمیائی صفائی کے لیے اکثر 6-8 گھنٹے یا اس سے زیادہ گردش کی ضرورت ہوتی ہے، اور ایک ہی صفائی مستقل طور پر ڈی سیلینیشن کی شرح کو 0.5%-1% تک کم کر سکتی ہے۔

آپریٹنگ پیرامیٹرز کے کنٹرول کے معیارات:

جھلی کے عنصر کے ڈیزائن کے رہنما خطوط میں، حتمی ارتکاز بہاؤ کی شرح بنیادی کنٹرول اشارے ہے۔ 8 انچ جھلی کے عناصر کے لیے، فی یونٹ ارتکاز بہاؤ کی شرح عام طور پر 3.6 m³/h سے کم نہیں ہوتی ہے۔

جب بہاؤ کی شرح 3.0 m³/h سے کم ہو جاتی ہے، تو جھلی کی سطح کی قینچ کی قوت تقریباً 250-300 s⁻¹ سے کم ہو کر تقریباً 150 s⁻¹ ہو جاتی ہے، جس کے نتیجے میں باؤنڈری پرت کی موٹائی میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

اصل پیمائش کے اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اس وقت، قدر عام 1.15-1.2 سے بڑھ کر 1.35 سے زیادہ ہو سکتی ہے، اور سسٹم ڈی سیلینیشن کی شرح 1-2 ہفتوں کے اندر قابل مشاہدہ کمی ظاہر کرے گی۔

بحالی کی شرح اور حراستی پولرائزیشن:

سنگل-اسٹیج ریورس اوسموسس سسٹم کے لیے، ریکوری کی شرح کو 50% سے 75% تک بڑھانے سے حتمی جھلی کے عنصر کی قدر تقریباً 0.1-0.15 تک بڑھ جاتی ہے۔ یہی وجہ ہے کہ سسٹم کو عام طور پر دو یا تین مراحل کے ساتھ ڈیزائن کیا جاتا ہے، ہر مرحلے کی بحالی کی شرح 40%-50% پر کنٹرول ہوتی ہے۔ مجموعی بحالی کی شرح کو کسی ایک مرحلے کی بحالی کی شرح کو نچوڑنے کے بجائے مزید مراحل کا اضافہ کر کے بڑھایا جاتا ہے۔

بہت سے آپریشنل حادثات رونما ہوتے ہیں کیونکہ "زیادہ پانی پیدا کرنے" کے خیال کے تحت بحالی کی شرح کو 75% سے بڑھا کر 80% کر دیا جاتا ہے، جس کے نتیجے میں حتمی قیمت 1.5 سے تجاوز کر جاتی ہے، جس کے نتیجے میں ایک ماہ کے اندر الارم کی پیمائش ہوتی ہے۔