একটি শিল্প ঝিল্লি হল একটি আধা-ভেদ্যযোগ্য বাধা যা কণার আকার, আণবিক ওজন, আয়নিক চার্জ, বা রাসায়নিক সখ্যতার পার্থক্যের উপর ভিত্তি করে একটি তরল বা গ্যাস প্রবাহের উপাদানগুলিকে আলাদা করে — তাপ, রাসায়নিক বিক্রিয়া বা ফেজ পরিবর্তনের প্রয়োজন ছাড়াই। চালিকা শক্তি প্রায় সবসময়ই ফিড সাইড এবং ঝিল্লির পারমিট সাইডের মধ্যে একটি চাপ ডিফারেনশিয়াল, যা ফিড সাইডে অবাঞ্ছিত উপাদানগুলি ধরে রাখার সময় ঝিল্লির মাধ্যমে লক্ষ্য প্রজাতিকে ধাক্কা দেয়। দুটি আউটপুট স্ট্রীম - পারমিট (যার মধ্য দিয়ে যায়) এবং রিটেনটেট (যা আটকে রাখা হয়) - প্রতিটি প্রক্রিয়া নকশা অনুযায়ী সংগ্রহ করা হয় এবং ব্যবহার করা বা নিষ্পত্তি করা হয়।
এই বিচ্ছেদ প্রক্রিয়াটি শিল্প ঝিল্লি পরিস্রাবণকে প্রচলিত গভীরতা পরিস্রাবণ বা রাসায়নিক বৃষ্টিপাত থেকে মৌলিকভাবে আলাদা করে তোলে। গভীরতার ফিল্টারগুলি — যেমন বালি ফিল্টার বা ব্যাগ ফিল্টার — ফিল্টার মাঝারি জুড়ে কণা আটকে রাখে এবং পর্যায়ক্রমে প্রতিস্থাপন বা ব্যাকওয়াশ করা আবশ্যক। রাসায়নিক বর্ষণ স্রোতের গঠন পরিবর্তন করে এবং রিএজেন্ট অবশিষ্টাংশের সাথে পরিচয় করিয়ে দেয় যেগুলি অবশ্যই নীচের দিকে পরিচালিত হবে। ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেনগুলি একটি নির্দিষ্ট ফিজিক্যাল থ্রেশহোল্ডের উপর ভিত্তি করে পরিষ্কারভাবে আলাদা করে, কোন রাসায়নিক উপ-পণ্য তৈরি করে না এবং বেশিরভাগ অপারেটিং পরিস্থিতিতে প্রতিস্থাপন ছাড়াই পরিষ্কার করা যায় এবং পরিষেবাতে ফিরিয়ে দেওয়া যায়। এই বৈশিষ্ট্যগুলি ব্যাখ্যা করে যে কেন ঝিল্লি প্রযুক্তি জল বিশুদ্ধকরণ এবং দুগ্ধ প্রক্রিয়াকরণে তার আসল প্রয়োগ থেকে কার্যত প্রতিটি শিল্পে প্রসারিত হয়েছে যেখানে তরল পৃথকীকরণ বা পরিশোধন প্রয়োজন।
ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেন সিস্টেমে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহারিক পার্থক্য হল ডেড-এন্ড পরিস্রাবণ এবং ক্রস-ফ্লো পরিস্রাবণের মধ্যে। ডেড-এন্ড মোডে, সমস্ত ফিড তরল ঝিল্লির মধ্য দিয়ে লম্বভাবে প্রবাহিত হয় যতক্ষণ না ধরে রাখা উপাদানটি আরও প্রবাহে বাধা দেয়। এটি কম কঠিন লোডিং সহ পরিষ্কার-তরল পলিশিংয়ের জন্য উপযুক্ত। ক্রস-ফ্লোতে (বা স্পর্শক প্রবাহ) পরিস্রাবণ - যা শিল্প ঝিল্লি প্রয়োগের উপর আধিপত্য করে — ফিডটি উচ্চ বেগে ঝিল্লির পৃষ্ঠের সমান্তরাল প্রবাহিত হয়, অবিচ্ছিন্নভাবে ধরে রাখা উপাদানগুলিকে দূরে সরিয়ে দেয় এবং একটি ফিল্টার কেক তৈরিতে বাধা দেয় যা অন্যথায় প্রবাহকে বাধা দেয়। ক্রস-ফ্লো অপারেশনের কারণে শিল্প ঝিল্লিগুলি অবিচ্ছিন্নভাবে প্রতিস্থাপন ছাড়াই উচ্চ-সলিড ফিডে চলতে পারে।
শিল্প ঝিল্লি পরিস্রাবণ ঝিল্লির ছিদ্র আকার পরিসীমা এবং সংশ্লিষ্ট আণবিক ওজন বা কণা আকার কাটঅফের উপর ভিত্তি করে চারটি বিভাগে বিভক্ত। প্রতিটি বিভাগ আলাদা আলাদা সমস্যা সমাধান করে এবং বিভিন্ন চাপে কাজ করে। সঠিক পরিস্রাবণ প্রকার নির্বাচন করা যে কোনো শিল্প ঝিল্লি সিস্টেম ডিজাইনের প্রথম সিদ্ধান্ত।
মাইক্রোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনের ছিদ্রের আকার 0.05 থেকে 10 মাইক্রন (µm) - চার প্রকারের মধ্যে সবচেয়ে মোটা। তারা কম ট্রান্সমেমব্রেন চাপে কাজ করে (সাধারণত 0.1 থেকে 2 বার) এবং তরল স্রোত থেকে ঝুলে থাকা কঠিন পদার্থ, ব্যাকটেরিয়া, খামির কোষ এবং চর্বিযুক্ত গ্লোবুলস অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়। কারণ মাইক্রোফিল্ট্রেশন দ্রবীভূত অণুগুলিকে ধরে রাখে না - এটি সম্পূর্ণরূপে একটি আকার-ভিত্তিক শারীরিক পৃথকীকরণ - এটি সাধারণত একটি সূক্ষ্ম ঝিল্লি পদক্ষেপের আগে প্রথম-পর্যায়ের প্রাক-চিকিত্সা হিসাবে বা খাদ্য ও পানীয় প্রক্রিয়ায় একটি স্পষ্টীকরণ এবং নির্বীজন পর্যায় হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সাধারণ এমএফ অ্যাপ্লিকেশনগুলির মধ্যে রয়েছে বিয়ার এবং ওয়াইনের ঠান্ডা জীবাণুমুক্ত পরিস্রাবণ, গাঁজন প্রক্রিয়ায় জৈববস্তু অপসারণ, ফলের রসের স্পষ্টীকরণ, এবং আল্ট্রাফিল্ট্রেশন বা বিপরীত অসমোসিস পদক্ষেপের আগে বর্জ্য জলের প্রাক-চিকিত্সা।
আল্ট্রাফিল্ট্রেশন মেমব্রেনের ছিদ্রের আকার 0.01 এবং 0.1 মাইক্রনের মধ্যে থাকে, আণবিক ওজন কাটঅফ (MWCO) সাধারণত 1,000 থেকে 500,000 ডাল্টন পর্যন্ত হয়। 1 থেকে 10 বারের ট্রান্সমেমব্রেন চাপে কাজ করে, UF ব্যাকটেরিয়া, ভাইরাস, প্রোটিন, স্টার্চ এবং কলয়েডাল কণাকে ধরে রাখে যখন জল, লবণ এবং কম-আণবিক-ওজন দ্রবণগুলিকে পারমিটে যেতে দেয়। এই নির্বাচনী ধারণটি UF কে বিস্তৃত সেক্টর জুড়ে শিল্প ঝিল্লি প্রক্রিয়াকরণের কাজের ঘোড়া করে তোলে: দুগ্ধ ও ওষুধ উত্পাদনে প্রোটিনের ঘনত্ব এবং পরিশোধন, জৈবপ্রযুক্তিতে ম্যাক্রোমলিকুলার ভগ্নাংশ, পানীয় জলের চিকিত্সায় কোলয়েডাল কণা এবং জৈব অপসারণ, এবং তাদের প্রি-ট্রিটমেন্ট বা ন্যাফিলোসিস পরিষেবার প্রসারণ। জীবন UF বর্জ্য জল চিকিত্সায় ব্যবহৃত মেমব্রেন বায়োরিয়াক্টরগুলিতে (MBRs) ঝিল্লি স্তর গঠন করে।
ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনের ছিদ্রের আকার আনুমানিক 1 থেকে 10 ন্যানোমিটারের মধ্যে থাকে এবং ডিভালেন্ট আয়ন (ক্যালসিয়াম, ম্যাগনেসিয়াম, সালফেট), মাঝারি-আণবিক-ওজন জৈব পদার্থ এবং রঙ-সৃষ্টিকারী যৌগগুলিকে অপসারণ করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে যখন মনোভ্যালেন্ট সল্ট এবং জল পাসলোরসাইডকে অনুমতি দেয়। অপারেটিং চাপ সাধারণত 5 থেকে 20 বার হয়। ন্যানোফিল্ট্রেশন ব্যবহার করা হয় জল নরম করার জন্য (কঠোরতা আয়ন অপসারণ), লোনা ভূগর্ভস্থ জলের বিশুদ্ধকরণ যেখানে আংশিক লবণ অপসারণ যথেষ্ট, চিনির দ্রবণকে বিবর্ণকরণ, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণে কম-আণবিক-ওজন জৈব পদার্থের ঘনত্ব, এবং জৈব মাইক্রোপলুট্যান্টস ধারণকারী শিল্প বর্জ্যের চিকিত্সা। মনোভ্যালেন্ট আয়নগুলিকে অতিক্রম করার সময় দ্বি-বিভক্ত আয়নগুলিকে বেছে বেছে অপসারণ করার ক্ষমতা হল এমন একটি সম্পত্তি যা অন্য কোনও মেমব্রেন টাইপের প্রতিলিপি করে না — এনএফকে জল নরম করার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য নির্দিষ্ট পছন্দ তৈরি করে যেখানে সম্পূর্ণ ডিস্যালিনেশন উপকারী খনিজগুলি অপসারণ করবে।
বিপরীত আস্রবণ ঝিল্লিতে চার প্রকারের মধ্যে সবচেয়ে শক্ত বিভাজন রয়েছে — কার্যকর ছিদ্রের আকার 1 ন্যানোমিটারের নিচে — এবং প্রায় 100 ডাল্টনের উপরে কার্যত সমস্ত দ্রবীভূত কঠিন পদার্থ, মনোভ্যালেন্ট আয়ন এবং জৈব অণু প্রত্যাখ্যান করে। খাদ্যের লবণাক্ততার উপর নির্ভর করে অপারেটিং চাপ 10 থেকে 80 বার পর্যন্ত হয়ে থাকে, যা RO-কে সবচেয়ে শক্তি-নিবিড় ঝিল্লি পরিস্রাবণ প্রকার করে তোলে। RO হল সামুদ্রিক জলের বিশুদ্ধকরণ, সেমিকন্ডাক্টর এবং ফার্মাসিউটিক্যাল উত্পাদন, বয়লার ফিড জল চিকিত্সা, এবং খাদ্য, পানীয় এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণ প্রবাহে মূল্যবান দ্রবীভূত কঠিন পদার্থের ঘনত্বে উচ্চ-বিশুদ্ধতা প্রক্রিয়াজাত জলের উত্পাদনের জন্য আদর্শ প্রযুক্তি। একটি RO সিস্টেম থেকে রিটেনটেট হল একটি ঘনীভূত ব্রাইন বা ঘনীভূত স্ট্রীম যার জন্য আরও ব্যবস্থাপনা প্রয়োজন — হয় নিষ্পত্তি, আরও ঘনত্ব, অথবা প্রয়োগের উপর নির্ভর করে এর দ্রবীভূত সামগ্রী পুনরুদ্ধার।
| টাইপ | ছিদ্র আকার | MWCO | অপারেটিং চাপ | এটা কি অপসারণ | সাধারণ আবেদন |
|---|---|---|---|---|---|
| মাইক্রোফিল্ট্রেশন (MF) | 0.05 - 10 µm | N/A | 0.1 - 2 বার | স্থগিত কঠিন পদার্থ, ব্যাকটেরিয়া, খামির, চর্বি | পানীয় স্পষ্টীকরণ, গাঁজন, প্রাক-চিকিত্সা |
| আল্ট্রাফিল্ট্রেশন (UF) | 0.01 - 0.1 µm | 1K - 500K দা | 1 - 10 বার | ভাইরাস, প্রোটিন, কলয়েড, পলিমার | ডেইরি, ফার্মা, বর্জ্য জল, জল চিকিত্সা |
| ন্যানোফিল্ট্রেশন (NF) | 1 - 10 এনএম | 150 - 1,000 দা | 5 - 20 বার | দ্বৈত আয়ন, জৈব, রঙ | জল নরম করা, চিনি বিবর্ণকরণ, বর্জ্য চিকিত্সা |
| বিপরীত অসমোসিস (RO) | <1 এনএম | <100 দা | 10 - 80 বার | সমস্ত দ্রবীভূত কঠিন, একক আয়ন | বিশুদ্ধকরণ, বিশুদ্ধ পানি উৎপাদন, ঘনত্ব |
একটি শিল্প ঝিল্লির ভৌত এবং রাসায়নিক কর্মক্ষমতা সমালোচনামূলকভাবে এটি তৈরি করা উপাদানের উপর নির্ভর করে। ঝিল্লি উপকরণ দুটি বিস্তৃত বিভাগে পড়ে - পলিমারিক এবং সিরামিক - প্রতিটি খরচ, রাসায়নিক প্রতিরোধের, যান্ত্রিক স্থায়িত্ব এবং পরিচ্ছন্নতার একটি স্বতন্ত্র ভারসাম্য সহ। ফিড কেমিস্ট্রি বা ক্লিনিং শাসনের জন্য ভুল উপাদান নির্বাচন করা শিল্প ব্যবস্থায় অকাল ঝিল্লি ব্যর্থতার সবচেয়ে সাধারণ কারণগুলির মধ্যে একটি।
পলিমেরিক ঝিল্লিগুলি আয়তনের ভিত্তিতে শিল্প ঝিল্লির বাজারে আধিপত্য বিস্তার করে, প্রাথমিকভাবে কারণ সেগুলি তৈরির জন্য কম ব্যয়বহুল, মডিউল কনফিগারেশনের বিস্তৃত পরিসরে উপলব্ধ, এবং জল চিকিত্সা, খাদ্য ও পানীয় এবং সাধারণ শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সম্মুখীন হওয়া বৃহত্তর সংখ্যাগরিষ্ঠ প্রক্রিয়া স্ট্রিমগুলির জন্য পর্যাপ্ত। সর্বাধিক ব্যবহৃত পলিমারগুলির প্রতিটিরই নির্দিষ্ট কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য রয়েছে:
সিরামিক ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেনগুলি অজৈব অক্সাইড উপাদান থেকে তৈরি করা হয় — সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (অ্যালুমিনা, Al₂O₃), টাইটানিয়াম ডাই অক্সাইড (টাইটানিয়া, TiO₂), বা জিরকোনিয়াম অক্সাইড (জিরকোনিয়া, ZrO₂) — প্রায়শই বহুস্তর কনফিগারেশনে, যেখানে একটি সূক্ষ্ম স্তরের মেমব্রেন এবং সূক্ষ্ম স্তরের শক্তি সরবরাহ করে। ছিদ্রযুক্ত শীর্ষ স্তর প্রকৃত বিচ্ছেদ প্রদান করে। সিরামিক মেমব্রেনগুলির দাম সমতুল্য এলাকার পলিমারিক বিকল্পগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি - সাধারণত প্রতি বর্গ মিটারে পাঁচ থেকে বিশ গুণ বেশি - তবে তারা কর্মক্ষমতা সুবিধার একটি সেট অফার করে যা এই প্রিমিয়ামের চাহিদার ক্ষেত্রে ন্যায্যতা দেয়:
ঝিল্লি উপাদান এবং পরিস্রাবণ প্রকার একটি ঝিল্লি কি আলাদা করতে পারে তা নির্ধারণ করে। মডিউল কনফিগারেশন - কীভাবে ঝিল্লিটি তার আবাসনের মধ্যে শারীরিকভাবে সাজানো হয় - এটি নির্ধারণ করে যে এটি প্রক্রিয়া স্কেলে কতটা দক্ষতার সাথে কাজ করে, এটি কীভাবে সাসপেন্ড করা কঠিন পদার্থগুলিকে পরিচালনা করে এবং চিকিত্সা করা থ্রুপুটের প্রতি ইউনিটের জন্য এটির খরচ কত। একটি ফিড স্ট্রিমের জন্য ভুল মডিউল কনফিগারেশন নির্বাচন করা ত্বরান্বিত ফাউলিং, উচ্চ পরিচ্ছন্নতার ফ্রিকোয়েন্সি এবং সংক্ষিপ্ত উপাদান লাইফের দিকে পরিচালিত করে।
তুলনামূলকভাবে পরিষ্কার ফিড স্ট্রিমগুলির জন্য শিল্প RO, NF এবং UF অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলি সর্বাধিক ব্যবহৃত কনফিগারেশন। ঝিল্লিটি ফ্ল্যাট শীট হিসাবে তৈরি করা হয়, তাদের মধ্যে ফিড এবং পারমিট স্পেসার দিয়ে একত্রিত করা হয় এবং একটি কেন্দ্রীয় ছিদ্রযুক্ত পারমিট সংগ্রহ নলের চারপাশে একটি সর্পিলে ক্ষত হয়। এই জ্যামিতি প্রতি ইউনিট আয়তনে একটি খুব উচ্চ ঝিল্লির ক্ষেত্র প্রদান করে — একটি আদর্শ 8-ইঞ্চি ব্যাস, 40-ইঞ্চি লম্বা উপাদানটিতে 37 থেকে 40 m² সক্রিয় ঝিল্লি এলাকা রয়েছে — কম উৎপাদন খরচে। সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলির সীমাবদ্ধতা হল স্থগিত কঠিন পদার্থগুলির প্রতি তাদের দুর্বলতা: সরু ফিড স্পেসার চ্যানেলগুলিতে জমা হওয়া কণাগুলি দ্রুত চাপ হ্রাস বৃদ্ধি এবং অপরিবর্তনীয় ফাউলিং ঘটায়। সর্পিল ক্ষত উপাদানগুলির নির্ভরযোগ্য দীর্ঘমেয়াদী অপারেশনের জন্য ফিড ওয়াটার এসডিআই (সিল্ট ডেনসিটি ইনডেক্স) 5-এর নীচে এবং বিশেষত 3-এর নীচে প্রয়োজন, যার অর্থ বেশিরভাগ বাস্তব-বিশ্বের ফিড উত্সগুলির জন্য পর্যাপ্ত প্রাক-চিকিত্সা বাধ্যতামূলক৷
ফাঁপা ফাইবার মডিউলগুলি হাজার হাজার সূক্ষ্ম, স্ব-সমর্থক ঝিল্লি টিউবগুলিকে প্যাক করে — সাধারণত 0.5 থেকে 2 মিমি অভ্যন্তরীণ ব্যাস — একটি চাপের জাহাজের ভিতরে একটি বান্ডিলে। অত্যন্ত উচ্চ প্যাকিং ঘনত্ব হল মূল সুবিধা: একটি 0.04 m³ ঝিল্লির জাহাজে 575 m² 90 µm-ব্যাসের ফাঁপা ফাইবার থাকতে পারে, একই আয়তনে প্রায় 30 m² সর্পিল-ক্ষত সমতল শীট ঝিল্লির তুলনায়। ফাঁপা ফাইবার মডিউলগুলি জল চিকিত্সা এবং বর্জ্য জলের পুনঃব্যবহারের জন্য বৃহৎ-স্কেল UF এবং MF অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে আধিপত্য বিস্তার করে, যেখানে ফাইবারের বাইরের অংশে জমে থাকা কঠিন পদার্থগুলিকে অপসারণ করার জন্য তাদের পর্যায়ক্রমে ব্যাকওয়াশ করার ক্ষমতা ক্রমাগত ক্রস-প্রবাহ ছাড়াই টার্বিড ফিড স্ট্রিমগুলিতে অর্থনৈতিক অপারেশন সক্ষম করে। প্রধান সীমাবদ্ধতা হল ফিডে স্থগিত কঠিন পদার্থের মাঝারি সহনশীলতা — খুব বেশি TSS বা তন্তুযুক্ত পদার্থ ফাইবার বান্ডিলকে ব্লক করতে পারে এবং ব্যাক ওয়াশিং প্রতিরোধ করতে পারে।
টিউবুলার মেমব্রেন 5 থেকে 25 মিমি অভ্যন্তরীণ ব্যাস সহ পৃথক মেমব্রেন টিউব নিয়ে গঠিত, প্রতিটি একটি সমর্থনকারী বাইরের জ্যাকেটের মধ্যে থাকে, হাউজিংয়ের মধ্যে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। বৃহৎ অভ্যন্তরীণ ব্যাস টিউবের মাধ্যমে উচ্চ ফিড বেগকে অনুমতি দেয়, যা ঝিল্লির পৃষ্ঠে উল্লেখযোগ্য অশান্তি এবং শিয়ার তৈরি করে — টিউবুলার মডিউলগুলি উচ্চ-সাসপেন্ডেড-সলিড বা সান্দ্র ফিডের জন্য সবচেয়ে ফাউলিং-সহনশীল কনফিগারেশন তৈরি করে। এগুলি দুগ্ধ প্রক্রিয়াকরণে (পুরো দুধ, ক্রিম ঘনত্ব), জুস প্রক্রিয়াকরণ, রঙ্গক পুনরুদ্ধার এবং শিল্প বর্জ্য জল চিকিত্সা যেখানে সর্পিল ক্ষত বা ফাঁপা ফাইবার মডিউলগুলি অবিলম্বে ফাউল হবে সেখানে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। ট্রেড-অফ খরচ: প্রতি ইউনিট আয়তনে ঝিল্লির ক্ষেত্রফল ফাঁপা ফাইবার বা সর্পিল ক্ষত ডিজাইনের তুলনায় অনেক কম, যার ফলে উত্পাদিত পারমিটের প্রতি ইউনিট টিউবুলার সিস্টেমগুলি আরও ব্যয়বহুল হয়ে ওঠে। প্রাক-চিকিত্সা প্রয়োজনীয়তা ন্যূনতম, যা আংশিকভাবে কঠিন ফিড অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এই অসুবিধাটি অফসেট করে।
প্লেট এবং ফ্রেম মডিউলগুলি প্লেটের মধ্যে ফ্ল্যাট মেমব্রেন শীটগুলিকে স্ট্যাক করে, একটি ফিল্টার প্রেসের ধারণার অনুরূপ। উচ্চ-ভলিউম শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের উচ্চ খরচ এবং কম প্যাকিং ঘনত্বের কারণে এগুলি কম সাধারণ, কিন্তু তারা ঝিল্লি পরিদর্শন এবং প্রতিস্থাপনের জন্য সহজে বিচ্ছিন্নকরণের প্রস্তাব দেয় - অ্যাপ্লিকেশনগুলির একটি সুবিধা যেখানে ঝিল্লির আয়ু কম হয় বা যেখানে ফাউলিংয়ের চাক্ষুষ পরিদর্শন প্রক্রিয়া অপ্টিমাইজেশনের জন্য মূল্যবান। প্লেট এবং ফ্রেম কনফিগারেশনগুলি ইলেক্ট্রোডায়ালাইসিস এবং নির্দিষ্ট বিশেষ গ্যাস বিচ্ছেদ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতেও ব্যবহৃত হয় যেখানে প্রক্রিয়া রসায়নের দ্বারা ফ্ল্যাট শীট বিন্যাস প্রয়োজন হয়।
| মডিউল টাইপ | প্যাকিং ঘনত্ব | TSS সহনশীলতা খাওয়ান | পরিচ্ছন্নতা | সেরা অ্যাপ্লিকেশন |
|---|---|---|---|---|
| সর্পিল ক্ষত | উচ্চ | কম (SDI <5) | শুধুমাত্র সিআইপি | প্রি-ট্রিটেড ফিডে RO/NF/UF |
| ফাঁপা ফাইবার | খুব উচ্চ | মাঝারি | ব্যাকওয়াশ সিআইপি | বড় মাপের UF/MF, জল চিকিত্সা |
| নলাকার | কম | খুব উচ্চ | উচ্চ-velocity flush CIP | দুগ্ধজাত, রস, উচ্চ-সান্দ্রতা বা উচ্চ-সলিড ফিড |
| প্লেট এবং ফ্রেম | কম | মাঝারি | সহজ শারীরিক অ্যাক্সেস | বিশেষত্ব বিচ্ছেদ, ইলেক্ট্রোডায়ালাইসিস |
ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেন সিস্টেমগুলি এখন উল্লেখযোগ্যভাবে বিস্তৃত সেক্টর এবং প্রক্রিয়ার ধরন জুড়ে কাজ করে। নিম্নলিখিতটি সর্বাধিক উল্লেখযোগ্য প্রয়োগের ক্ষেত্র এবং প্রতিটিতে ব্যবহৃত নির্দিষ্ট ঝিল্লির ধরনগুলিকে কভার করে।
জল চিকিত্সা শিল্প ঝিল্লি জন্য বৃহত্তম একক বাজার. MF এবং UF ঝিল্লি পানীয় জলের উৎপাদনে ব্যবহার করা হয় turbidity, ব্যাকটেরিয়া, এবং Giardia/Cryptosporidium cysts একটি শারীরিক বাধা যা এর কার্যকারিতার জন্য রাসায়নিক ডোজ এর উপর নির্ভর করে না। NF এবং RO ভূগর্ভস্থ জল নরম করার জন্য, লোনা জলের বিশুদ্ধকরণ এবং সমুদ্রের জল বিশুদ্ধকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। শিল্প বর্জ্য জল চিকিত্সায়, মেমব্রেন বায়োরিয়াক্টরগুলি (MBRs) জৈব দূষকগুলির জৈবিক অবক্ষয়কে চিকিত্সা করা বর্জ্যের UF ঝিল্লি পৃথকীকরণের সাথে একত্রিত করে, পরবর্তী চিকিত্সা ছাড়াই সরাসরি পুনঃব্যবহারের জন্য উপযোগী একটি ধারাবাহিকভাবে উচ্চ মানের পারমিট তৈরি করে। MBR সিস্টেমগুলি এখন নিয়মিতভাবে টেক্সটাইল, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ, কাগজ এবং রাসায়নিক বর্জ্য জল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে বর্জ্য পুনঃব্যবহার বা শূন্য তরল নিষ্কাশন লক্ষ্যগুলির জন্য প্রচলিত সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়াগুলির তুলনায় উচ্চতর মানের আউটপুট প্রয়োজন।
দুগ্ধ শিল্প ছিল প্রথম ক্ষেত্রগুলির মধ্যে একটি যা বড় আকারে শিল্প ঝিল্লি প্রযুক্তি গ্রহণ করে এবং ঝিল্লিগুলি দুগ্ধ প্রক্রিয়াকরণের কেন্দ্রে থাকে। UF ঝিল্লি পনির উৎপাদনের জন্য দুধের প্রোটিনকে ঘনীভূত করে, তরল দুধের প্রোটিন সামগ্রীকে মানক করে, এবং হুই স্ট্রীম থেকে হুই প্রোটিন পুনরুদ্ধার করে - একটি উচ্চ-মূল্যের বিচ্ছেদ যা একটি প্রাক্তন বর্জ্য প্রবাহকে একটি প্রিমিয়াম পুষ্টি উপাদানে রূপান্তর করে। MF ঝিল্লি তাপ চিকিত্সা ছাড়াই তরল দুগ্ধ প্রবাহকে পরিষ্কার করে এবং ঠান্ডা-জীবাণুমুক্ত করে, স্বাদ এবং পুষ্টির গুণমান সংরক্ষণ করে। বৃহত্তর খাদ্য শিল্পে, ইউএফ রস প্রোটিন এবং এনজাইমকে কেন্দ্রীভূত করে; এনএফ চিনির সিরাপকে ঘনীভূত করে এবং রঙ সরিয়ে দেয়; এবং RO বাষ্পীভবনের তুলনায় কম শক্তি খরচে পরিবহন বা আরও প্রক্রিয়াকরণের জন্য তরল খাদ্য প্রবাহকে কেন্দ্রীভূত করে।
ফার্মাসিউটিক্যাল এবং বায়োটেক ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেন বিচ্ছেদ দুটি প্রাথমিক কাজ করে: বিশুদ্ধকরণ (একটি লক্ষ্য অণু থেকে অমেধ্য অপসারণ) এবং ঘনত্ব (চূড়ান্ত পণ্যে লক্ষ্য অণুর ঘনত্ব বৃদ্ধি)। সংজ্ঞায়িত MWCO মান সহ UF টার্গেট প্রোটিন, এনজাইম, মনোক্লোনাল অ্যান্টিবডি এবং ভাইরাস কণাগুলিকে ধরে রাখতে ব্যবহৃত হয় যখন ডায়াফিল্ট্রেশন নামক প্রক্রিয়ায় ছোট অমেধ্য এবং বাফার সল্ট অপসারণ করা হয় - মূলত তাজা বাফার দিয়ে ধরে রাখা ম্যাক্রোমোলিকুলের অবিচ্ছিন্ন ধোয়া। 0.22 µm MF ঝিল্লি ব্যবহার করে ঝিল্লি জীবাণুমুক্ত পরিস্রাবণ তাপ জীবাণুমুক্তকরণের বিকল্প হিসাবে চূড়ান্ত ওষুধের পণ্য বা বায়োপ্রসেস স্ট্রিম থেকে সমস্ত ব্যাকটেরিয়া এবং স্পোর সরিয়ে দেয়। সম্পূর্ণ বাষ্প-জীবাণুমুক্ত সিরামিক ঝিল্লিগুলিকে এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে পছন্দ করা হয় যেখানে একই ঝিল্লি পৃষ্ঠকে বারবার জীবাণুমুক্ত প্রক্রিয়াকরণ চক্রের জন্য বৈধ করা আবশ্যক।
পাতন এবং বাষ্পীভবনের মতো তাপীয় বিচ্ছেদ পদ্ধতির তুলনায় শক্তির খরচ কমাতে রাসায়নিক উত্পাদনে শিল্প ঝিল্লি বিচ্ছেদ ক্রমবর্ধমানভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে। দ্রাবক-প্রতিরোধী ন্যানোফিল্ট্রেশন (SRNF) ঝিল্লিগুলি জৈব দ্রাবক প্রবাহে কাজ করে যাতে অনুঘটকগুলিকে ঘনীভূত করা যায়, ব্যয়বহুল রিএজেন্টগুলি পুনরুদ্ধার করা যায়, বা অপ্রতিক্রিয়াবিহীন প্রারম্ভিক উপকরণ থেকে পৃথক প্রতিক্রিয়া পণ্যগুলি। তেল এবং গ্যাস সেক্টরে, গ্যাস বিচ্ছেদ ঝিল্লি - তরল-ফেজ ঝিল্লি থেকে একটি স্বতন্ত্র বিভাগ - প্রাকৃতিক গ্যাস থেকে CO₂ পৃথক করে, শোধনাগারের প্রবাহ থেকে হাইড্রোজেন পুনরুদ্ধার করে এবং প্রক্রিয়া গ্যাস থেকে জলীয় বাষ্প অপসারণ করে। ফার্মাসিউটিক্যাল সংশ্লেষণে ঝিল্লি-ভিত্তিক দ্রাবক পুনরুদ্ধার একটি ক্রমবর্ধমান প্রয়োগের ক্ষেত্র কারণ শিল্প দ্রাবক খরচ এবং বর্জ্য উত্পাদন হ্রাস করে।
সেমিকন্ডাক্টর চিপ এবং এলসিডি প্যানেল তৈরির জন্য অত্যন্ত নিম্ন স্তরের কণা, ব্যাকটেরিয়া, দ্রবীভূত জৈব এবং আয়নিক দূষক সহ অতি বিশুদ্ধ জল প্রয়োজন। ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেন সিস্টেম - সাধারণত প্রাক-চিকিত্সা, RO, এবং ইলেক্ট্রোডিয়োনাইজেশন (EDI) বা আয়ন এক্সচেঞ্জ পলিশিং-এর একটি ক্রম - সেমিকন্ডাক্টর ফ্যাব্রিকেশন লাইনের জন্য প্রয়োজনীয় 18 MΩ·cm প্রতিরোধ ক্ষমতার জল তৈরি করে। আধুনিক চিপ বৈশিষ্ট্যের ন্যানোমিটার স্কেলে প্রক্রিয়া স্নানের কণা দূষণ রোধ করতে এবং জল ধুয়ে ফেলার জন্য খুব শক্ত কণা আকারের রেটিং (0.05 µm বা নীচে) সহ MF ঝিল্লি ব্যবহার করা হয়।
ফাউলিং - ঝিল্লির পৃষ্ঠে বা এর ছিদ্রগুলির মধ্যে অবাঞ্ছিত উপাদান জমা হওয়া - প্রতিটি শিল্প ঝিল্লি সিস্টেমের কেন্দ্রীয় অপারেশনাল চ্যালেঞ্জ। এটি পারমিট প্রবাহ হ্রাস করে, ট্রান্সমেমব্রেন চাপ বাড়ায়, বিচ্ছেদ নির্বাচনীতা হ্রাস করে এবং শেষ পর্যন্ত ঝিল্লি উপাদানের জীবনকে ছোট করে। ফাউলিং মেকানিজম বোঝা এবং কীভাবে সেগুলি প্রতিরোধ বা পরিচালনা করা যায় তা প্রাথমিক ঝিল্লি নির্বাচনের মতোই গুরুত্বপূর্ণ।
নিম্নোক্ত কর্মক্ষমতা পরিবর্তনের সংকেত যে ফাউলিং এমন পর্যায়ে বিকশিত হয়েছে যেখানে পরিচ্ছন্নতার ক্রিয়া প্রয়োজন। পরিচ্ছন্নতা শুরু করার আগে এই থ্রেশহোল্ডের চেয়ে বেশি সময় অপেক্ষা করা অপরিবর্তনীয় ফাউলিংয়ের ঝুঁকি বাড়ায় যা পরিষ্কার করা যাবে না:
ক্লিন-ইন-প্লেস (সিআইপি) হল ফাউল করা ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেনকে সিস্টেম থেকে অপসারণ না করে কাছাকাছি-আসল কার্যক্ষমতায় পুনরুদ্ধার করার জন্য একটি আদর্শ পদ্ধতি। একটি ভালভাবে সঞ্চালিত সিআইপি প্রোটোকল নিয়ন্ত্রিত তাপমাত্রা, প্রবাহ হার এবং পিএইচ-এ ঝিল্লির পৃষ্ঠের ফাউলিং উপাদানগুলিকে দ্রবীভূত করতে, ছড়িয়ে দিতে বা মেরে ফেলার জন্য পুনঃপ্রবর্তনকারী পরিচ্ছন্নতার সমাধান ব্যবহার করে। ফাউল্যান্ট ধরণের জন্য ভুল পরিষ্কারের রাসায়নিক নির্বাচন করা হল সবচেয়ে সাধারণ কারণ সিআইপি কার্যক্ষমতা পুনরুদ্ধার করতে ব্যর্থ হয় এবং এটি অপরিবর্তনীয় ঝিল্লি ক্ষতির কারণ হতে পারে।
| ফাউল্যান্ট টাইপ | ক্লিনিং কেমিস্ট্রি | সাধারণ pH পরিসর | নোট |
|---|---|---|---|
| ক্যালসিয়াম কার্বনেট / সালফেট স্কেল | সাইট্রিক অ্যাসিড, হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড (পাতলা) | 2 – 4 | 4% HCl অতিক্রম করবেন না; ঝিল্লি অ্যাসিড সহনশীলতা নিশ্চিত করুন |
| সিলিকা স্কেল | সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (NaOH) | 11 - 12 | হট কস্টিক (35-45°C) সবচেয়ে কার্যকর; ভাল rinsing প্রয়োজন |
| জৈব এবং হিউমিক ফাউলিং | সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড ± সার্ফ্যাক্ট্যান্ট | 11 - 13 | উচ্চer pH and longer soak time improves organic dissolution |
| বায়োফাউলিং / বায়োফিল্ম | ক্ষারীয় ক্লিনার বায়োসাইড (DBNPA বা CMIT/MIT) | 11 - 12 | পরিপক্ক বায়োফিল্মের জন্য এনজাইম-ভিত্তিক ক্লিনার; বায়োসাইড মেমব্রেন-সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে |
| প্রোটিন ফাউলিং (দুগ্ধ/ফার্মা) | ক্ষারীয় (NaOH) এর পরে অ্যাসিড (সাইট্রিক বা ফসফরিক) | 11-13 তারপর 2-4 | ক্ষারীয় ধাপ প্রোটিন denatures; অ্যাসিড ধাপ খনিজ সহ-আমানত অপসারণ করে |
| তেল/চর্বি ফাউলিং | ক্ষারীয় নন-আয়নিক সার্ফ্যাক্ট্যান্ট | 10 - 12 | উচ্চer temperature (40–50°C) significantly improves oil removal efficacy |
মিশ্র জৈব এবং খনিজ ফাউলিংয়ের জন্য স্ট্যান্ডার্ড সিআইপি সিকোয়েন্স - যা সবচেয়ে সাধারণ বাস্তব-বিশ্বের দৃশ্যকল্প - প্রথমে জৈব এবং জৈবিক ফাউলিংকে মোকাবেলা করার জন্য ক্ষারীয় পরিষ্কারের সাথে শুরু করা, তারপর খনিজ জমা দ্রবীভূত করার জন্য অ্যাসিড পরিষ্কারের সাথে অনুসরণ করা। ক্রম উল্টে দিলে (অ্যাসিড প্রথমে) ঝিল্লির উপরিভাগে জৈব ফাউলিং ঠিক করার ঝুঁকি থাকে এবং প্রোটিন অপসারণ করার আগে সেগুলোকে বিকৃত করে। প্রতিটি CIP ধাপের পর, পরবর্তী ধাপের আগে একটি নিরপেক্ষ pH-এ পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে ফ্লাশ করা জরুরী যাতে ঝিল্লি মডিউলে অসঙ্গত পরিচ্ছন্নতার সমাধানের মধ্যে রাসায়নিক বিক্রিয়া রোধ করা যায়। সিআইপি চলাকালীন তাপমাত্রা প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে বজায় রাখা উচিত - সাধারণত বেশিরভাগ পলিমেরিক ঝিল্লির জন্য 35 থেকে 45 ডিগ্রি সেলসিয়াস - কারণ উচ্চ তাপমাত্রা রাসায়নিক বিক্রিয়ার হার এবং পরিষ্কার করার কার্যকারিতা বাড়ায় কিন্তু ঝিল্লির তাপ সহনশীলতা অতিক্রম করার ঝুঁকি।
ইন্ডাস্ট্রিয়াল মেমব্রেন সিলেকশনের সাথে একাধিক সিস্টেমের প্রয়োজনীয়তা একই সাথে মিলানো জড়িত — পরিস্রাবণ প্রকার, উপাদানের সামঞ্জস্য, মডিউল কনফিগারেশন, অপারেটিং শর্তাবলী এবং মালিকানার মোট খরচ — বিচ্ছিন্নভাবে কোনো একক প্যারামিটারকে অপ্টিমাইজ করার পরিবর্তে। এই সিদ্ধান্তের পয়েন্টগুলির মাধ্যমে কাজ করা পদ্ধতিগতভাবে সবচেয়ে সাধারণ নির্বাচন ত্রুটিগুলি প্রতিরোধ করে।
