RO মেমব্রেন কীভাবে ৯৯.৯% লবণ প্রত্যাখ্যান অর্জন করে?

বিপরীত অসমোসিস মেমব্রেন (RO মেমব্রেন) প্রাকৃতিক অসমোটিক প্রক্রিয়ার বিরুদ্ধে লড়াইয়ের মূল নীতির উপর কাজ করে। এখানে এর কার্যপ্রণালীর একটি গভীর বিশ্লেষণ দেওয়া হল:

প্রাকৃতিক অভিস্রবণ এবং বিপরীত অভিস্রবের ভৌত তুলনা

প্রাকৃতিক অভিস্রবণ ঘটনা হল যখন একটি অর্ধভেদ্য পর্দার (যেমন মিষ্টি জল এবং লবণাক্ত জল) উভয় পাশে ঘনত্বের পার্থক্য থাকে, তখন জলের অণুগুলি স্বতঃস্ফূর্তভাবে কম ঘনত্বের দিক থেকে উচ্চ ঘনত্বের দিকে প্রবাহিত হবে যতক্ষণ না উভয় পাশের ঘনত্ব ভারসাম্যপূর্ণ হয়। এই সময়ে, তরল পৃষ্ঠের উচ্চতার পার্থক্য দ্বারা সৃষ্ট চাপ হল অভিস্রবণ চাপ।

একটি পাতলা দ্রবণের অসমোটিক চাপ π হল: π = iCRT (যেখানে i হল দ্রবণীয় অণুর তড়িৎ বিশ্লেষণের ফলে উৎপন্ন আয়নের সংখ্যা; C হল দ্রবণীয় পদার্থের মোলার ঘনত্ব; R হল মোলার গ্যাস ধ্রুবক; T হল পরম তাপমাত্রা।)
উদাহরণস্বরূপ, সমুদ্রের জলের অসমোটিক চাপ ২৮ বার পর্যন্ত বেশি, যা জলপ্রবাহকে বিপরীতমুখী করার জন্য আরও বেশি চাপের প্রয়োজন।

বিপরীত অসমোসিসের "উচ্চ-চাপ প্রতি-প্রবাহ" লবণাক্ত দিকে চাপ প্রয়োগ করছে (>অস্মোটিক চাপ) যা জলের অণুগুলিকে বিপরীত দিকে প্রবাহিত করতে বাধ্য করে, "লবণাক্ত জল→বিশুদ্ধ জল" থেকে বিপরীত ঘনত্বের গ্রেডিয়েন্ট স্থানান্তর অর্জন করে।

বিপরীত অভিস্রবণের সময়, দ্রাবকের অভিস্রবণ হার, অর্থাৎ তরল প্রবাহ শক্তি N, হল: N=Kh(Δp)-Δπ) (যেখানে Kh হল জলবাহী ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহগ, যা তাপমাত্রার সাথে সামান্য বৃদ্ধি পায়; Δp হল ঝিল্লি জুড়ে স্থির চাপের পার্থক্য; Δπ হল ঝিল্লি জুড়ে আস্রবণ চাপের পার্থক্য)।

এই বিন্দুতে: বিশুদ্ধ পানির দিকে: যে জলের অণুগুলি অতিক্রম করে (প্রবেশ করে), ঘনীভূত পানির দিকে: লবণ, ভারী ধাতু এবং অন্যান্য অমেধ্য ধরে রাখা (ঘনীভূত করা)।

ঝিল্লির গঠনের চরম নির্ভুলতা

স্যান্ডউইচ গঠন:

সাপোর্ট লেয়ার: অ বোনা কাপড় (পুরুত্ব ≈ ১২০ মাইক্রোমিটার) - "ইস্পাত ফ্রেম" যা উচ্চ চাপ সহ্য করতে পারে।

ছিদ্রযুক্ত স্তর: পলিসালফোন উপাদান (ছিদ্রের আকার ০.০১-০.১ μm) - "প্রতিরক্ষার প্রথম লাইন" যা কাদা, বালি এবং মরিচাকে বাধা দেয়।

সক্রিয় স্তর: পলিমাইড ফিল্ম (পুরুত্ব ≈ 200 এনএম) - প্রকৃত "আণবিক রেফারি", যার ছিদ্রের আকার মাত্র 0.1-1 এনএম (জলের অণুর আকারের দ্বিগুণ)।

তুলনামূলক তথ্য:

ভাইরাসের ব্যাস (০.০২-০.৩ μm) > ঝিল্লির ছিদ্রের আকার ৩০০০ বার।

ব্যাকটেরিয়ার আকার (০.৫-৫ μm) > ঝিল্লির ছিদ্রের আকার ৫০০০ বার।

ধ্রুপদী মডেল তত্ত্ব

• সমাধান-প্রসারণ মডেল

মূল অনুমান: পর্দাটি ছিদ্রবিহীন একটি সমজাতীয় কাঠামো, এবং দ্রাবক এবং দ্রাবক দ্রবীভূতকরণের মাধ্যমে ঝিল্লির উপাদানে স্থানান্তরিত হয় এবং প্রসারণ করে।

ট্রান্সমিশন প্রক্রিয়া:

দ্রবীভূতকরণ: জলের অণু এবং দ্রাবকগুলি ঝিল্লির পৃষ্ঠে শোষণ করে এবং ঝিল্লির উপাদানে দ্রবীভূত হয়;
বিস্তার: রাসায়নিক বিভব গ্রেডিয়েন্টের (চাপের পার্থক্য) চালিকা শক্তির অধীনে, জলের অণুগুলি ঝিল্লির মধ্য দিয়ে অগ্রাধিকারমূলকভাবে ছড়িয়ে পড়ে;

শোষণ: ঝিল্লির অন্য পাশে বিশুদ্ধ জল হিসাবে নির্গত হয়।

গাণিতিক রাশি: জলপ্রবাহ Jw = A(ΔP) - ডিপি), যেখানে A হল ঝিল্লির ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহগ, দP হলো প্রয়োগকৃত চাপ, এবং ডিপি হল অসমোটিক চাপের পার্থক্য।

• অগ্রাধিকারমূলক শোষণ-কৈশিক প্রবাহ মডেল

মূল অনুমান: ঝিল্লির পৃষ্ঠে ন্যানোস্কেল চ্যানেল রয়েছে, যা "আবদ্ধ জলের" একটি একক স্তর তৈরি করতে জলের অণুগুলিকে অগ্রাধিকারমূলকভাবে শোষণ করে, যখন দ্রাবকগুলি বিকর্ষণ করে।

ট্রান্সমিশন প্রক্রিয়া:

নির্বাচনী শোষণ: ঝিল্লির পৃষ্ঠ হাইড্রোজেন বন্ধনের মাধ্যমে জলের অণুগুলিকে বেছে বেছে শোষণ করে (যেমন, সেলুলোজ অ্যাসিটেটে কার্বনিল অক্সিজেন);

চ্যানেল পরিবহন: উচ্চ চাপের অধীনে, আবদ্ধ জল "হাইড্রোজেন বন্ড জাম্পিং" এর মাধ্যমে চ্যানেলগুলির মধ্য দিয়ে যায়, যখন দ্রাবকগুলি আকার বর্জনের কারণে ধরে রাখা হয়।

কর্মক্ষমতা:

লবণ প্রত্যাখ্যানের হার: ৯৮%-৯৯.৯% (ডিস্যালিনেশনের পরে টিডিএস

ভারী ধাতু অপসারণের হার: >৯৯.৯% (সীসা, আর্সেনিক, ইত্যাদি)।

প্রভাব বিস্তারকারী মূল কারণগুলি

অপারেটিং চাপ
> দ্রবণ অসমোটিক চাপ হতে হবে, সাধারণত শিল্প ব্যবহারের জন্য (ডিস্যালিনেশন) 60-80 বার এবং গৃহস্থালী ব্যবহারের জন্য 2-4 বার।

তাপমাত্রা: ৫-৪৫ ℃ (উচ্চ তাপমাত্রা ঝিল্লির ছিদ্র বিকৃতি ঘটায়)

pH পরিসীমা: 4-11 (পলিঅ্যামাইড ঝিল্লি), 5-6 (সেলুলোজ অ্যাসিটেট ঝিল্লি)।

দূষণকারীর ধরণ

অজৈব স্কেলিং (যেমন, CaCO₃): pH=2 এ সাইট্রিক অ্যাসিড পরিষ্কারের প্রয়োজন

জৈবিক দূষণ (যেমন, ব্যাকটেরিয়াযুক্ত ফিল্ম): DBNPA স্যানিটাইজার দিয়ে চিকিৎসা করা হয়।

অ্যাপ্লিকেশন পরিস্থিতি এবং ঝিল্লির ধরণ নির্বাচন

সমুদ্রের জলের লবণাক্তকরণ পলিমাইড কম্পোজিট মেমব্রেন (TFC) উচ্চ-চাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা (＞৬০ বার), ৯৯% ডিস্যালিনেশন হার

গৃহস্থালির জল পরিশোধন সর্পিল যৌগিক ঝিল্লি নিম্ন চাপের অপারেশন (২-৪ বার), শক্তি সাশ্রয় ৩০%।

শিল্প বিশুদ্ধ পানি (ইলেকট্রনিক চিপস) অতি-নিম্ন চাপের যৌগিক ঝিল্লি পণ্য জল প্রতিরোধ ক্ষমতা 18 MΩ·cm।