विपरीत अभिसरण झिल्ली के प्रदूषण के कारण

Thread Content

　　रसायन इंजीनियरिंग 707 न्यूज़पोर्टल की रिपोर्ट के अनुसार, “मेम्ब्रेन प्रदूषण” से तात्पर्य उन कणों, कोलॉइडल कणों या घुलनशील बड़े अणुओं से है, जो मेम्ब्रेन के संपर्क में आते हैं। ऐसे कण मेम्ब्रेन के साथ भौतिक/रासायनिक प्रतिक्रियाएँ करते हैं; या फिर सांद्रता-अंतर के कारण मेम्ब्रेन की सतह पर कुछ घुलनशील पदार्थों की सांद्रता उनकी घुलनशीलता सीमा से अधिक हो जाती है। यांत्रिक कारकों के कारण मेम्ब्रेन की सतह या उसके छिद्रों में ऐसे पदार्थ चिपक जाते हैं, जिससे मेम्ब्रेन के छिद्रों का आकार छोटा हो जाता है या वे बंद हो जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप मेम्ब्रेन की पारगम्यता एवं अलगाव क्षमता में अपरिवर्तनीय परिवर्तन हो जाते हैं। 　　प्रदूषकों, विशेष रूप से प्रोटीन जैसे बड़े आणविक यौगिकों के, झिल्ली की सतह एवं झिल्ली के छिद्रों में चिपकने के कारण फ्लक्स में कमी आती है, एवं अलगाने की क्षमता भी कम हो जाती है। यही कारण है जिससे झिल्ली का फ्लक्स कम हो जाता है। लेकिन, झिल्ली के प्रदूषण के कारण होने वाली प्रवाह-कमी, अक्सर “सांद्रता-आधारित ध्रुवीकरण” के कारण होने वाली व्युत्क्रमीय प्रवाह-कमी के साथ मिल जाती है; इस कारण झिल्ली-आधारित अलगाव प्रक्रिया की प्रभावशीलता और भी कम हो जाती है। 　　रिवर्स ऑसमोसिस झिल्ली के प्रदूषण के कारण
रिवर्स ऑसमोसिस प्रणाली के संचालन के दौरान, अपशिष्ट जल में मौजूद धातु आयन, सूक्ष्मजीव, अघुलनशील कण, कार्बनिक प्रदूषक, जैविक चिपचिपे पदार्थ, कोलॉइड, वसा आदि लंबे समय तक झिल्ली के संपर्क में रहते हैं। इसके कारण झिल्ली प्रदूषित हो जाती है, जिससे झिल्ली की कार्यक्षमता एवं पानी को अलग करने की क्षमता में कमी आ जाती है, एवं दबाव में वृद्धि हो जाती है। इसके मुख्य कारण निम्नलिखित हैं:
1) सांद्रता-अंतर ध्रुवीकरण
रिवर्स ऑसमोसिस डीसॉल्वेशन प्रणाली में, झिल्ली की चयनात्मक पारगम्यता के कारण जल अणु लगातार उच्च दबाव वाली ओर से झिल्ली के माध्यम से बाहर निकल जाते हैं; जबकि घुलनशील पदार्थों के अणु अभी भी मूल घोल में ही रह जाते हैं। इस कारण झिल्ली की सतह पर घोल की सांद्रता में अंतर उत्पन्न हो जाता है। गंभीर स्थितियों में तो बहुत अधिक सांद्रता-अंतर उत्पन्न हो जाता है। इस घटना को “सांद्रता-अंतर ध्रुवीकरण” कहा जाता है। घनत्व-अंतर ध्रुवीकरण के कारण तरल पदार्थ का ऑस्मोटिक दबाव बढ़ जाता है; इससे प्रभावी धक्षण बल कम हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप जल-पारगमन दर एवं लवण-निष्कासन दर 　　2) आयनीय जमाव: CaCO3, CaSO4, BaSO4, SrSO4, CaF2 एवं SiO2 जैसे ऐसे लवण, जिनका घुलनशीलता गुणांक कम होता है, रिवर्स ऑस्मोसिस प्रक्रिया के दौरान अपने घुलनशीलता गुणांक से अधिक सांद्र हो जाते हैं; इस कारण ये अवक्षेप बनकर मेम्ब्रेन की सतह पर एवं जल प्रवाह मार्गों में जम जाते हैं, जिससे जल-चूना बन जाता है। जे.एच. ब्रूस एवं सहयोगियों ने पाया कि, जब सीलेज से Ca2+ निकाल दिया जाता है, तो छोटे कणों की संख्या एवं फिल्टरिंग में आने वाली बाधाएँ बढ़ जाती हैं। 　　3) धातु ऑक्साइडों का निक्षेपण: आम तौर पर, कम मूल्य वाले आयरन आयनों एवं मैंगनीज आयनों वाले खारे पानी से संबंधित कुछ कुओं का पानी कुछ हद तक अपचयकारी होता है। ऐसे पानी के कारण ही फिल्टरों में गंदगी जम जाती है; क्योंकि आयरन, एल्यूमिनियम, मैंगनीज आदि तत्व फिल्टर की सतह पर कोलॉइडल कणों के रूप में जम जाते हैं। लोहे के ऑक्सीकरण हेतु आवश्यक pH मान कम होता है; इस कारण रिवर्स ऑस्मोसिस प्रणाली में लोहे के कारण अवरोध बनने की संभावना अधिक रहती है। झिल्ली की सतह पर घुलनशील द्विमूल्यीय एवं त्रिमूल्यीय लोहे का जमाव होने के कारण होने वाले प्रदूषकों में निम्नलिखित शामिल हो सकते हैं: द्विमूल्यीय लोहा युक्त जल में ऑक्सीजन का प्रवेश; उच्च क्षारता वाले जल स्रोतों के कारण FeCo3 का निर्माण; लोहे एवं सिलिकॉन की अभिक्रिया से अघुलनशील फेरिक सिलिकेट का निर्माण; लोहा-अपचयकारी बैक्टीरियों के कारण जैविक झिल्लियों का विकास एवं लोहे के अवशेषों का जमाव; लोहा युक्त फ्लोकुलेंटों के कारण उत्पन्न होने वाला कोलॉइडल लोहा; लोहा, एल्यूमिनियम, मैंगनीज आदि के कारण होने वाले धात्विक प्रदूषण के परिणामस्वरूप जल उत्पादन में कमी एवं दबाव में वृद्धि होती है। 　　4) जैविक सल्फाइडों का निर्माण: जब झिल्ली की सतह पर सक्रिय सूक्ष्मजीवों की परत होती है, तो झिल्ली द्वारा हटाए गए लवण उस चिपचिपी परत में फंस जाते हैं, और पानी द्वारा आसानी से बह नहीं जाते। इससे सूक्ष्मजीवों के विकास हेतु पर्याप्त पोषक तत्व उपलब्ध हो जाते हैं। साथ ही, रिवर्स ऑसमोसिस प्रक्रिया से पहले उपयोग किए जाने वाले अवरोधक पदार्थ (जैसे पॉलीमैलिक एसिड, एमिनोट्राइमेथिलफॉस्फेट आदि), तथा सॉफ्टवाटरिंग एजेंट भी सूक्ष्मजीवों के विकास में सहायक होते हैं। कार्बनिक एवं अकार्बनिक घुलनशील पदार्थों, साथ ही कणों को प्रभावी पूर्व-संसाधन विधियों के द्वारा हटाया जा सकता है। लेकिन, ऐसे सूक्ष्मजीव जो प्रजनन कर सकते हैं, पूर्व-संसाधन विधियों के बाद भी यदि 0.01% भी शेष रह जाएं, तो वे पानी में मौजूद जैव-अपघटनीय पदार्थों का उपयोग करके अपना प्रजनन जारी रख सकते हैं। यही कारण है कि जैविक कचरा किसी भी प्रणाली में प्रदूषण फैलाने का मुख्य कारण बनता है। 　　5) कोलॉइडल प्रदूषण – भूजल एवं सतही जल में लोहा, एल्यूमिनियम, सिलिकॉन, कार्बनिक पदार्थ आदि मौजूद होते हैं। इनके अलावा, पूर्व-शोधन के दौरान उपयोग किए जाने वाले कोएगुलेंट, सह-कोएगुलेंट, स्केल-रिटार्डेंट आदि भी मौजूद होते हैं। ये सभी पदार्थ मिलकर मेम्ब्रेन की सतह पर कोलॉइडल अवक्षेप बनाते हैं, जिससे कोलॉइडल प्रदूषण होता है। जल में सिलिकेट कोलॉइड, जल-अपघटन के कारण Si(OH)4 में परिवर्तित हो जाता है। निश्चित परिस्थितियों में यह पदार्थ आपस में संयुक्त होकर mSi(OH)4-(SiO2)m+2mH2O बनाता है; इससे SiO2 के कोलॉइडिक केंद्र बनते हैं। इन केंद्रों का विद्युत-आयनीकरण होता है, जिससे H+ उत्पन्न होता है, एवं ऐसे कोलॉइड ऋणात्मक आवेश वाले हो जाते हैं। 　　कोलॉइडल पदार्थों के कारण होने वाला प्रदूषण संभालना मुश्किल होता है; क्योंकि इनमें समान आवेश होता है, इसलिए ये स्थिर रहते हैं, आसानी से नीचे नहीं गिरते, एवं फिल्टरों को प्रदूषित कर देते हैं। इसके कारण जल प्र आम तौर पर, इस प्रकार की प्रवृत्तियों का मूल्यांकन “प्रदूषण सूचकांक” (SDI) के द्वारा किया जाता है। आमतौर पर, जब SDI3 होता है, तो अवरोध उत्पन्न हो जाता है। 　　6) “वॉटर हैमर” प्रभाव
रिवर्स ऑसमोसिस सिस्टम में, अनुचित डिज़ाइन एवं ट्यूनिंग के दौरान, मेम्ब्रेन के आवरण में बहुत अधिक हवा होती है। जब उपचार हेतु तरल पदार्थ तुरंत मेम्ब्रेन के आवरण में प्रवेश करता है, तो हवा के संपीड्यता गुण के कारण, उसे तुरंत पूरी तरह निकालना संभव नहीं होता। जब मेम्ब्रेन के आवरण में हवा का दबाव एक निश्चित स्तर तक पहुँच जाता है, तो वह अचानक बाहर निकल जाती है। इसके कारण मेम्ब्रेनों में टक्करें, दबाव आदि होता है, जिससे “वॉटर हैमर” प्रभाव उत्पन्न होता है। रिवर्स ऑसमोसिस प्रणाली में, “वॉटर हैमर” का खतरा यह है कि इससे रिवर्स ऑसमोसिस फिल्टर घटकों को अपूरणीय क्षति पहुँच सकती है। 　　7) निलंबित कणों से होने वाला प्रदूषण – जब सुरक्षा फिल्टर में “शॉर्ट-सर्किट” या कोई अन्य दोष होता है, तो फिल्टरिंग माध्यम, क्षयग्रस्त कण एवं अन्य अवांछित पदार्थ (जैसे छोटे धागे) बाहर निकल सकते हैं। इसके अलावा, जब रीन्यूब्रेशन प्रक्रिया ठीक से नहीं होती, तो यह मेम्ब्रेन घटकों को प्रदूषित कर सकता है; इससे इनलेट चैनल बंद हो सकते हैं, एवं मेम्ब्रेन की सतह पर अक्रिस्टलीय अवक्षेप भी बन सकते हैं। ऐसी स्थितियाँ बहुत कम ही देखने को मिलती हैं। 　　8) अन्य कारकों से होने वाला प्रदूषण – हाइड्रोकार्बन एवं सिलिकॉन युक्त तेल/चर्बी, झिल्ली की सतह पर जम जाते हैं, जिससे झिल्ली प्रदूषित हो जाती है। झिल्ली का जलविघटन, कार्बनिक विलायकों एवं ऑक्सीकारक पदार्थों के कारण भी झिल्ली की संरचना में परिवर्तन हो जाता है।