SW ঝিল্লি — সমুদ্রের জলের বিপরীত অসমোসিস ঝিল্লির জন্য সংক্ষিপ্ত — সমুদ্রের জলের বিশুদ্ধকরণ ব্যবস্থায় ব্যবহৃত মূল পরিস্রাবণ উপাদান। এগুলি সমুদ্রের জলে পাওয়া চরম লবণের ঘনত্বকে পরিচালনা করার জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা হয়েছে, সাধারণত 32,000 থেকে 45,000 অংশ প্রতি মিলিয়ন (পিপিএম) মোট দ্রবীভূত কঠিন পদার্থের (টিডিএস)। লোনা জল বা কলের জলের ঝিল্লির বিপরীতে, SW ঝিল্লিগুলিকে অবশ্যই উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চ চাপের মধ্যে কাজ করতে হবে - সাধারণত 55 থেকে 70 বার (800-1,000 psi) - যখন এখনও উচ্চ লবণ প্রত্যাখ্যানের হার 99.6% বা তার বেশি প্রদান করে।
SW ঝিল্লির গুরুত্ব প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্যের বাইরেও প্রসারিত। যেহেতু স্বাদু পানির ঘাটতি একটি ক্রমবর্ধমান বৈশ্বিক চ্যালেঞ্জ হয়ে উঠেছে, সমুদ্রের জলের RO মেমব্রেন দ্বারা চালিত ডিস্যালিনেশন প্ল্যান্টগুলি উপকূলীয় শহর, দ্বীপ সম্প্রদায়, শিল্প সুবিধা এবং অফশোর প্ল্যাটফর্মগুলির জন্য পানীয় জলের একটি গুরুত্বপূর্ণ উত্স হয়ে উঠেছে৷ অধিকার নির্বাচন SW ঝিল্লি সরাসরি শক্তি খরচ, জল পুনরুদ্ধারের হার, সিস্টেম দীর্ঘায়ু, এবং সামগ্রিক অপারেটিং খরচ প্রভাবিত করে - এটি যেকোন ডিস্যালিনেশন প্রকল্পের সবচেয়ে পরিণত সিদ্ধান্তগুলির মধ্যে একটি করে তোলে।
SW ঝিল্লি বিপরীত অসমোসিস (RO) নীতিতে কাজ করে। প্রাকৃতিক অভিস্রবণে, ভারসাম্য না পৌঁছানো পর্যন্ত জল একটি কম ঘনত্বের দ্রবণ থেকে একটি আধা-ভেদ্য ঝিল্লির মাধ্যমে উচ্চ-ঘনত্বের দ্রবণে চলে যায়। বিপরীত অসমোসিস বিপরীত কাজ করে — সমুদ্রের জলের প্রাকৃতিক অসমোটিক চাপের চেয়ে বেশি জলবাহী চাপ প্রয়োগ করে (সাধারণত প্রায় 27 বার), জলের অণুগুলিকে ঝিল্লির মাধ্যমে উচ্চ-লবনাক্ততার দিক থেকে নিম্ন-লবনাক্ততার প্রান্তের দিকে যেতে বাধ্য করা হয়, যা দ্রবীভূত লবণ, আয়ন, ব্যাকটেরিয়া এবং অন্যান্য দূষিত পদার্থকে পিছনে ফেলে।
মেমব্রেন নিজেই একটি পাতলা-ফিল্ম কম্পোজিট (TFC) কাঠামো যা একাধিক স্তর নিয়ে গঠিত। বাইরের স্তরটি একটি নন-ওভেন পলিয়েস্টার সাপোর্ট ফ্যাব্রিক যা যান্ত্রিক শক্তি প্রদান করে। এর উপরে একটি মাইক্রোপোরাস পলিসালফোন মধ্য-স্তর রয়েছে এবং উপরে একটি অতি-পাতলা পলিমাইড সক্রিয় স্তর রয়েছে - সাধারণত শুধুমাত্র 0.2 মাইক্রন পুরু - যা প্রকৃত বিচ্ছেদ সম্পাদন করে। এই সক্রিয় স্তরটিই SW ঝিল্লিকে তাদের ব্যতিক্রমী প্রত্যাখ্যান ক্ষমতা দেয় যখন যুক্তিসঙ্গত জলের প্রবাহের মধ্য দিয়ে যেতে দেয়।
বেশিরভাগ SW ঝিল্লি একটি সর্পিল ক্ষত কনফিগারেশনে তৈরি করা হয়। একাধিক ঝিল্লি পাতা একটি কেন্দ্রীয় পারমিট সংগ্রহের টিউবের চারপাশে আবৃত থাকে, প্রতিটি পাতার মধ্যে ফিড স্পেসার দিয়ে অশান্ত প্রবাহকে উন্নীত করতে এবং ঝিল্লি পৃষ্ঠে ঘনত্বের মেরুকরণ কমাতে থাকে। এই নকশাটি একটি বৃহৎ সক্রিয় ঝিল্লির এলাকা - সাধারণত 37 থেকে 41 বর্গ মিটার - একটি কমপ্যাক্ট 8-ইঞ্চি ব্যাস, 40-ইঞ্চি লম্বা উপাদানে প্যাক করে যা স্ট্যান্ডার্ড চাপের জাহাজের আবাসনের সাথে ফিট করে।
SW ঝিল্লির মূল্যায়ন করার সময়, বেশ কিছু কর্মক্ষমতা পরামিতি নির্ধারণ করে যে একটি ঝিল্লি বাস্তব অপারেটিং অবস্থায় কতটা ভালো কাজ করবে। পণ্যের তুলনা বা একটি সিস্টেম ডিজাইন করার আগে এই পরিসংখ্যানগুলি বোঝা অপরিহার্য।
বেশ কিছু নির্মাতারা বাণিজ্যিক এবং শিল্প ডিস্যালিনেশন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উচ্চ-মানের SW ঝিল্লি উত্পাদন করে। প্রতিটি ব্র্যান্ড বিভিন্ন অগ্রাধিকার লক্ষ্য করে পণ্যের একটি পরিসীমা অফার করে — সর্বোচ্চ লবণ প্রত্যাখ্যান থেকে উচ্চ পারমিট প্রবাহ বা ফাউলিং প্রতিরোধ পর্যন্ত। নীচের সারণীটি আজ উপলব্ধ কিছু বহুল ব্যবহৃত SW মেমব্রেন উপাদানগুলির সংক্ষিপ্ত বিবরণ দেয়।
| মডেল | প্রস্তুতকারক | লবণ প্রত্যাখ্যান | পারমিট ফ্লো | মূল বৈশিষ্ট্য |
| SW30HR-380 | ডুপন্ট ফিল্মটেক | 99.75% | 23.1 m³/দিন | উচ্চ প্রত্যাখ্যান, শিল্প মান |
| SW30ULE-400i | ডুপন্ট ফিল্মটেক | 99.60% | 28.4 m³/দিন | অতি-নিম্ন শক্তি, উচ্চ প্রবাহ |
| SWC5-LD | তোরে | 99.80% | 21.2 m³/দিন | সর্বোচ্চ প্রত্যাখ্যান |
| ES20-SW8040F | নিট্টো (হাইড্রেনটিক্স) | 99.70% | 22.7 m³/দিন | শক্তি সঞ্চয়, স্থিতিশীল প্রবাহ |
| RE SW-400 | এলজি কেম | 99.75% | 23.1 m³/দিন | সামঞ্জস্যপূর্ণ কর্মক্ষমতা, প্রতিযোগী মূল্য |
DuPont FilmTec এর SW30 সিরিজ বিশ্বব্যাপী সমুদ্রের জলের RO ঝিল্লির সবচেয়ে ব্যাপকভাবে স্থাপন করা লাইন, যা দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা এবং বিস্তৃত রাসায়নিক পরিষ্কার সহনশীলতার জন্য পরিচিত। Toray-এর SWC5-LD এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পছন্দ করা হয় যেখানে পরম সর্বোচ্চ প্রত্যাখ্যানের প্রয়োজন হয় — যেমন ফার্মাসিউটিক্যাল-গ্রেড জল বা খুব উচ্চ ফিড লবণাক্ততা সহ সিস্টেম। Hydranautics এবং LG Chem প্রতিযোগিতামূলক শক্তি প্রোফাইলের সাথে শক্তিশালী বিকল্প অফার করে, যা তাদেরকে বৃহৎ আকারের মিউনিসিপ্যাল ডিস্যালিনেশন প্ল্যান্টের জন্য জনপ্রিয় পছন্দ করে, যেখানে শক্তি সঞ্চয় সরাসরি কম অপারেটিং খরচে অনুবাদ করে।
সমস্ত সামুদ্রিক জলের উত্স এক নয়, এবং সমস্ত ডিস্যালিনেশন অ্যাপ্লিকেশনের অভিন্ন প্রয়োজনীয়তা নেই। সঠিক SWRO ঝিল্লি নির্বাচন করার জন্য ঝিল্লির নকশা বৈশিষ্ট্য এবং আপনার সিস্টেমের নির্দিষ্ট চাহিদাগুলির মধ্যে একটি সতর্ক মিল প্রয়োজন।
মেমব্রেন বেছে নেওয়ার আগে, TDS, আয়নিক কম্পোজিশন (সোডিয়াম, ক্লোরাইড, সালফেট, ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম), তাপমাত্রা, pH, SDI (সিল্ট ডেনসিটি ইনডেক্স), টর্বিডিটি, TOC (টোটাল অর্গানিক কার্বন) এবং যে কোনো জৈব উপাদান কভার করে একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ ফিড ওয়াটার বিশ্লেষণ করুন। 5-এর উপরে উচ্চ SDI মানগুলি SW মেমব্রেন পর্যায়ের আগে অতিরিক্ত প্রিট্রিটমেন্টের প্রয়োজনীয়তা নির্দেশ করে। ক্যালসিয়াম এবং সালফেটের উচ্চ ঘনত্ব উন্নত পুনরুদ্ধারের হারে স্কেলিং করার ঝুঁকি বাড়ায়, যা ঝিল্লি নির্বাচনকে আরও ফাউলিং-প্রতিরোধী ডিজাইনের দিকে প্রভাবিত করতে পারে।
উচ্চ-প্রত্যাখ্যান SW ঝিল্লি বিশুদ্ধ পারমিট উত্পাদন করে তবে সাধারণত উচ্চতর অপারেটিং চাপের প্রয়োজন হয়, যার অর্থ প্রতি ঘনমিটার পণ্যের জলে আরও শক্তি। আল্ট্রা-লো-এনার্জি (ULE) SW মেমব্রেন কম চাপে কাজ করে এবং উচ্চ প্রবাহের হার সরবরাহ করে, নির্দিষ্ট শক্তি খরচ কমিয়ে দেয় — বৃহৎ-স্কেল প্ল্যান্টের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ মেট্রিক যেখানে বিদ্যুৎ প্রধান কার্যক্ষম ব্যয়। যদি আপনার পণ্যের পানির লক্ষ্যমাত্রা 500 পিপিএম টিডিএসের নিচে হয় এবং আপনার ফিডের লবণাক্ততা মাঝারি (32,000-35,000 পিপিএম) হয়, তাহলে একটি ULE মেমব্রেন পানির গুণমানের সঙ্গে আপস না করেই যথেষ্ট খরচ সাশ্রয় করতে পারে।
একটি আদর্শ একক-পাস SWRO সিস্টেমে, 40-45% পুনরুদ্ধারের হার সাধারণ। যদি আপনার নকশাটি দ্বি-পাস বা দ্বিতীয়-পর্যায়ের কনফিগারেশনের মাধ্যমে উচ্চতর পুনরুদ্ধারের লক্ষ্য করে, তবে প্রথম পাসের ঘনত্ব দ্বিতীয়টির জন্য ফিড হয়ে ওঠে — যার অনেক বেশি লবণাক্ততা রয়েছে এবং সেই উচ্চতর ঘনত্বের জন্য রেট করা ঝিল্লির প্রয়োজন। কিছু SW মেমব্রেন মডেল বিশেষভাবে সেকেন্ড-পাস বা উচ্চ-লবনাক্ত পরিষেবার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে এবং সেই অনুযায়ী নির্দিষ্ট করা উচিত।
একটি SW মেমব্রেন উপাদানের ক্রয় মূল্য তার পরিষেবা জীবনের উপর তার মোট খরচের একটি ভগ্নাংশ মাত্র। ঝিল্লি প্রতিস্থাপন ফ্রিকোয়েন্সি, শক্তি খরচ, রাসায়নিক ব্যবহার পরিষ্কার করা, এবং প্রিট্রিটমেন্ট প্রয়োজনীয়তাগুলি উল্লেখযোগ্যভাবে যোগ করে। একটি ঝিল্লির একটি সামান্য বেশি অগ্রিম খরচ কিন্তু ভাল ফাউলিং প্রতিরোধ এবং 5-7 বছরের দীর্ঘ পরিষেবা জীবন একটি সস্তা উপাদানের তুলনায় অনেক বেশি লাভজনক হতে পারে যা প্রতি 2-3 বছরে প্রতিস্থাপনের প্রয়োজন হয় বা আরও ঘন ঘন রাসায়নিক পরিষ্কারের চক্রের প্রয়োজন হয়।
সামুদ্রিক জলের RO মেমব্রেন সিস্টেমের জন্য ফাউলিং হল এক নম্বর অপারেশনাল চ্যালেঞ্জ। এটি ঝিল্লির উপরিভাগে বা এর মধ্যে উপাদানের জমে থাকা বোঝায়, যা পারমিট ফ্লাক্স কমায়, ডিফারেনশিয়াল চাপ বাড়ায় এবং চিকিত্সা না করা হলে ঝিল্লিকে স্থায়ীভাবে ক্ষতি করতে পারে। চারটি প্রধান ধরনের ফাউলিং রয়েছে যা SW ঝিল্লিকে প্রভাবিত করে:
যখন প্রতিরোধমূলক ব্যবস্থা অপর্যাপ্ত হয় এবং ঝিল্লির কর্মক্ষমতা কমে যায় — সাধারণত স্বাভাবিক পারমিট প্রবাহে 10-15% হ্রাস বা স্বাভাবিক লবণের উত্তরণ বা ডিফারেনশিয়াল চাপে 10-15% বৃদ্ধি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয় — জায়গায় রাসায়নিক পরিষ্কার করা হয় (সিআইপি)। স্কেলিং করার জন্য, সাইট্রিক অ্যাসিড (2%) বা কম pH-এ হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দ্রবণের মতো অ্যাসিডিক ক্লিনার ব্যবহার করা হয়। জৈবিক এবং জৈব ফাউলিংয়ের জন্য, EDTA, সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড বা এনজাইম-ভিত্তিক ফর্মুলেশন সহ ক্ষারীয় ক্লিনারগুলি কার্যকর। নিশ্চিত হওয়া ফাউল টাইপের সাথে পরিষ্কার করার রাসায়নিক মিল করা এবং ওয়ারেন্টি বাতিল করা বা ঝিল্লির কাঠামোর ক্ষতি এড়াতে ঝিল্লি প্রস্তুতকারকের অনুমোদিত পরিষ্কারের পদ্ধতি অনুসরণ করা গুরুত্বপূর্ণ।
SW ঝিল্লির দীর্ঘায়ু এবং কার্যক্ষমতা ঝিল্লির উপাদানে জল পৌঁছানোর আগে যা ঘটে তার দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়। একটি ভাল-পরিকল্পিত প্রিট্রিটমেন্ট ট্রেন ঐচ্ছিক নয় - এটি টেকসই, কম রক্ষণাবেক্ষণের SWRO অপারেশনের পূর্বশর্ত।
খোলা সমুদ্রের খাবারের জন্য, একটি প্রচলিত প্রিট্রিটমেন্ট ট্রেনে সাধারণত মোটা স্ক্রীনিং এবং ধ্বংসাবশেষ অপসারণের জন্য সূক্ষ্ম স্ক্রীনিং অন্তর্ভুক্ত থাকে, তারপরে দ্রবীভূত এয়ার ফ্লোটেশন (ডিএএফ) বা স্থগিত কঠিন পদার্থ এবং শৈবাল অপসারণের জন্য স্পষ্টীকরণ, টার্বিডিটি কমানোর জন্য ডুয়াল-মিডিয়া পরিস্রাবণ (অ্যানথ্রাসাইট এবং বালি), এবং ফাইটার ফাইটারের আগে 5-5 টারবিডিটি। ঝিল্লি SW মেমব্রেন প্রেসার ভেসেলে প্রবেশ করা ফিড ওয়াটারের টার্গেট SDI হতে হবে 3-এর নীচে এবং আদর্শভাবে 2-এর নীচে, পরিষ্কার করার মধ্যে গ্রহণযোগ্য ঝিল্লি চালানোর সময় বজায় রাখতে।
আল্ট্রাফিল্ট্রেশন (ইউএফ) প্রিট্রিটমেন্ট প্রচলিত মিডিয়া ফিল্ট্রেশনের বিকল্প হিসেবে ক্রমশ জনপ্রিয় হয়ে উঠেছে। UF সিস্টেম ক্রমাগতভাবে 1 এর নিচে SDI মান প্রদান করে, কাঁচা সামুদ্রিক জলের মানের তারতম্য নির্বিশেষে — যেমন ক্ষতিকর অ্যালগাল ব্লুম বা উচ্চ-টার্বিডিটি ঝড়ের ঘটনাগুলির সময় — এবং এর ফলে উল্লেখযোগ্যভাবে দীর্ঘ SW মেমব্রেন চালানোর সময় এবং কম রাসায়নিক পরিষ্কারের ফ্রিকোয়েন্সি। UF প্রিট্রিটমেন্টের উচ্চ মূলধন খরচ প্রায়ই ঝিল্লি প্রতিস্থাপন খরচ হ্রাস এবং উদ্ভিদের জীবদ্দশায় সামগ্রিক অপারেটিং খরচ কম দ্বারা অফসেট হয়।
বিগত দুই দশকে সমুদ্রের জল বিশুদ্ধকরণের ক্ষেত্রে সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য অগ্রগতিগুলির মধ্যে একটি হল শক্তি পুনরুদ্ধার ডিভাইস (ERDs) ব্যাপকভাবে গ্রহণ করা। একটি সাধারণ SWRO সিস্টেমে যা 45% পুনরুদ্ধারে কাজ করে, চাপের জাহাজগুলি ছেড়ে যাওয়া ঘনীভূত স্ট্রীম এখনও ফিডের পরিমাণের 55% কাছাকাছি-ফিড চাপে বহন করে — যা অন্যথায় নষ্ট হয়ে যাবে এমন বিপুল পরিমাণ জলবাহী শক্তির প্রতিনিধিত্ব করে।
আধুনিক আইসোবারিক এনার্জি রিকভারি ডিভাইস, যেমন এনার্জি রিকভারি ইনকর্পোরেটেডের প্রেসার এক্সচেঞ্জার (পিএক্স) বা ড্যানফস এবং কেএসবি-র টার্বোচার্জার, এই শক্তি ক্যাপচার করে এবং আগত ফিড ওয়াটারকে চাপ দিতে ব্যবহার করে, উচ্চ-চাপ পাম্পের লোড কমিয়ে দেয়। এই প্রযুক্তিটি একটি SWRO সিস্টেমের নির্দিষ্ট শক্তি খরচ প্রায় 6-8 kWh/m³ (শক্তি পুনরুদ্ধার ছাড়া) থেকে 2-3.5 kWh/m³-এ কমিয়ে দেয় — যা 50%-এর বেশি হ্রাস। যেহেতু শক্তি সাধারণত বিশুদ্ধ জলের মোট খরচের 30-50% জন্য দায়ী, তাই SW মেমব্রেন ব্যবহার করে যে কোনও সিস্টেমের অর্থনীতিতে ERD-এর একটি রূপান্তরমূলক প্রভাব রয়েছে।
ক্রমবর্ধমান বিশ্বব্যাপী জলের চাহিদার দ্বৈত চাপ এবং শক্তির তীব্রতা এবং ডিস্যালিনেশনের পরিবেশগত পদচিহ্ন হ্রাস করার প্রয়োজনীয়তার দ্বারা চালিত SW ঝিল্লি শিল্প দ্রুত অগ্রসর হতে চলেছে।
অ্যাকোয়াপোরিন ঝিল্লি ঝিল্লির কাঠামোতে প্রাকৃতিক প্রোটিন জলের চ্যানেলগুলি (অ্যাকোয়াপোরিন) অন্তর্ভুক্ত করে, কীভাবে জৈবিক কোষের ঝিল্লি অত্যন্ত উচ্চ দক্ষতা এবং নির্বাচনযোগ্যতার সাথে জল পরিবহন করে তা অনুকরণ করে। বাণিজ্যিক অ্যাকোয়াপোরিন-বর্ধিত RO মেমব্রেনগুলি এখন অ্যাকোয়াপোরিন A/S-এর মতো কোম্পানি থেকে পাওয়া যায় এবং চলমান গবেষণার লক্ষ্য হল সামুদ্রিক জলের অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ধারাবাহিক দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতা প্রদর্শনের সাথে সাথে উৎপাদন বৃদ্ধি করা।
গবেষকরা সক্রিয়ভাবে গ্রাফিন অক্সাইড এবং ন্যানোকম্পোজিট পাতলা-ফিল্ম ঝিল্লি তৈরি করছেন যা সমতুল্য বা উচ্চতর লবণ প্রত্যাখ্যান বজায় রেখে প্রচলিত পলিমাইড টিএফসি ঝিল্লির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে উচ্চতর জল ব্যাপ্তিযোগ্যতার প্রতিশ্রুতি দেয়। এই উপকরণগুলি অপারেটিং চাপ এবং শক্তি খরচ ব্যাপকভাবে হ্রাস করার সম্ভাবনা সরবরাহ করে, যদিও স্কেলে বাণিজ্যিক স্থাপনার কাজ চলছে।
শিল্পটি বৃহত্তর ঝিল্লি উপাদানগুলির দিকেও অগ্রসর হচ্ছে — 16-ইঞ্চি এবং 18-ইঞ্চি ব্যাসের উপাদানগুলি জাহাজের সংখ্যা, পাইপিংয়ের জটিলতা এবং বড় আকারের উদ্ভিদের পদচিহ্ন কমাতে পরীক্ষামূলকভাবে চালানো হচ্ছে। একই সাথে, ডিজিটাল মনিটরিং প্ল্যাটফর্মগুলি যেগুলি এমবেডেড সেন্সর এবং এআই-চালিত বিশ্লেষণ ব্যবহার করে বাস্তব সময়ে পৃথক উপাদানের কার্যকারিতা ট্র্যাক করে, চালু করা হচ্ছে, সক্রিয় রক্ষণাবেক্ষণের সিদ্ধান্তগুলিকে সক্ষম করে এবং SW মেমব্রেন সিস্টেমগুলির কার্যক্ষম জীবনকে আরও প্রসারিত করে৷
