ন্যানো-পরিস্রাবণ ঝিল্লি হল চাপ-চালিত আধা-ভেদ্য ঝিল্লি ফিল্টারগুলির একটি শ্রেণি যা ঝিল্লি পরিস্রাবণ বর্ণালীতে আল্ট্রাফিল্ট্রেশন (ইউএফ) এবং রিভার্স অসমোসিস (আরও) এর মধ্যে বিচ্ছেদ পরিসীমা দখল করে। এগুলি প্রায় 1 থেকে 10 ন্যানোমিটারের সীমার মধ্যে ছিদ্রের আকার দ্বারা চিহ্নিত করা হয় - তাই "ন্যানো" উপাধি - এবং একটি আণবিক ওজন কাটঅফ (MWCO) সাধারণত 200 থেকে 1,000 ডাল্টনের মধ্যে। এই আকারের পরিসীমা ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লিগুলিকে দ্রবীভূত জৈব পরিসরের নীচের প্রান্তে দ্বি-ভৌত এবং মাল্টিভ্যালেন্ট আয়ন, প্রাকৃতিক জৈব পদার্থ (NOM), মাইক্রোপলুট্যান্টস এবং অণুগুলিকে প্রত্যাখ্যান করতে অনন্যভাবে কার্যকর করে তোলে, যেখানে সোডিয়াম এবং ক্লোরাইডের মতো মনোভ্যালেন্ট আয়নগুলিকে অপেক্ষাকৃত উচ্চ হারে অতিক্রম করার অনুমতি দেয়। এই নির্বাচনী ব্যাপ্তিযোগ্যতা হল একটি সংজ্ঞায়িত বৈশিষ্ট্য যা NF ঝিল্লিকে UF ঝিল্লি (যা বৃহত্তর কণাকে সরিয়ে দেয় কিন্তু বেশিরভাগ দ্রবীভূত আয়ন পাস করে) এবং RO ঝিল্লি (যা কার্যত সমস্ত দ্রবীভূত প্রজাতিকে প্রত্যাখ্যান করে) থেকে আলাদা করে।
মধ্যে পরিবহন ব্যবস্থা ন্যানো-পরিস্রাবণ ঝিল্লি আকার বর্জনের সংমিশ্রণ দ্বারা পরিচালিত হয় (ঝিল্লির ছিদ্রের মাত্রার সাথে সম্পর্কিত আণবিক বা আয়নিক আকারের উপর ভিত্তি করে শারীরিক চালনা), ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণ (ডোনান বর্জন, যার মধ্যে ঝিল্লির উপর স্থির পৃষ্ঠের চার্জ একই চার্জের আয়ন, বিশেষ করে মাল্টিভ্যালেন্ট আয়নগুলি) এবং দ্রবণ (যেমন দ্রবণে দ্রবণে ব্যবহার করা হয়)। সক্রিয় স্তরের ঘন পলিমার ম্যাট্রিক্স)। প্রতিটি প্রক্রিয়ার আপেক্ষিক অবদান নির্দিষ্ট ঝিল্লি উপাদান, এর পৃষ্ঠের চার্জ ঘনত্ব, ফিড দ্রবণের আয়নিক শক্তি এবং লক্ষ্য দ্রবণের উপর নির্ভর করে। এই মাল্টি-মেকানিজম বিচ্ছেদ আচরণ ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনকে একটি সূক্ষ্ম নির্বাচনী প্রোফাইল দেয় যা বিচ্ছেদ অর্জনের জন্য কাজে লাগানো যেতে পারে — যেমন ডাউনস্ট্রিম প্রক্রিয়াগুলির জন্য একচেটিয়া লবণ ধরে রাখার সময় জল নরম করা — যা UF বা RO উভয়ই অর্থনৈতিকভাবে মেলে না।
একটি ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লির কার্যকারিতা মৌলিকভাবে এর শারীরিক গঠন এবং এর উপাদান উপাদানগুলির রাসায়নিক প্রকৃতি দ্বারা নির্ধারিত হয়। আধুনিক এনএফ মেমব্রেনগুলি প্রায় সর্বজনীনভাবে অপ্রতিসম যৌগিক কাঠামো, যার অর্থ তারা একাধিক স্বতন্ত্র স্তর নিয়ে গঠিত — প্রতিটি একটি নির্দিষ্ট কার্যকরী ভূমিকা পরিবেশন করে — একটি একক সমজাতীয় ফিল্মের পরিবর্তে।
আজ বাণিজ্যিক ব্যবহারে প্রভাবশালী ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন আর্কিটেকচার হল পাতলা ফিল্ম কম্পোজিট (TFC) কাঠামো, যা তিনটি স্তর নিয়ে গঠিত। শীর্ষ সক্রিয় স্তরটি একটি অতি-পাতলা (সাধারণত 50-200 এনএম পুরু) ঘন পলিমাইড ফিল্ম যা সরাসরি সমর্থন স্তরের পৃষ্ঠে ইন্টারফেসিয়াল পলিমারাইজেশন দ্বারা গঠিত হয়। এই পলিমাইড স্তরটিতে ন্যানোফিল্ট্রেশন সেপারেশন ফাংশন রয়েছে — এর ক্রসলিঙ্কড পলিমার নেটওয়ার্ক ছিদ্রের আকার, পৃষ্ঠের চার্জ এবং দ্রবণ প্রত্যাখ্যান বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ করে। সক্রিয় স্তরের নীচে একটি মাইক্রোপোরাস সমর্থন স্তর রয়েছে, সাধারণত পলিসালফোন (PSf) বা পলিথারসালফোন (PES) থেকে ঢালাই হয়, যা ন্যূনতম জলবাহী প্রতিরোধের অবদান রেখে ভঙ্গুর সক্রিয় স্তরের জন্য যান্ত্রিক স্থিতিশীলতা প্রদান করে। নীচের স্তরটি একটি অ বোনা পলিয়েস্টার ফ্যাব্রিক ব্যাকিং যা মেমব্রেন মডিউলকে স্ট্রাকচারাল অখণ্ডতা এবং বানোয়াট এবং অপারেশনের সময় হ্যান্ডলেবিলিটি দেয়। একটি TFC ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লির বিচ্ছেদ কার্যকারিতা প্রায় সম্পূর্ণরূপে পলিমাইড সক্রিয় স্তরের রসায়ন এবং পুরুত্ব দ্বারা নির্ধারিত হয়, যে কারণে ইন্টারফেসিয়াল পলিমারাইজেশন ফর্মুলেশন ঝিল্লি উত্পাদন জ্ঞানের একটি ঘনিষ্ঠভাবে সুরক্ষিত দিক।
যদিও পলিমাইড টিএফসি হল জল চিকিত্সায় বাণিজ্যিক ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লির জন্য প্রভাবশালী উপাদান, বিকল্প উপাদানগুলি ব্যবহার করা হয় যেখানে নির্দিষ্ট রাসায়নিক প্রতিরোধ, তাপমাত্রা সহনশীলতা বা পৃথকীকরণ বৈশিষ্ট্য প্রয়োজন হয়। সেলুলোজ অ্যাসিটেট (CA) ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলি ভাল ক্লোরিন সহনশীলতা প্রদান করে - পলিমাইডের তুলনায় একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা, যা অক্সিডাইজিং বায়োসাইডের জন্য অত্যন্ত সংবেদনশীল - তবে সীমিত pH সহনশীলতা এবং একটি সংকীর্ণ অপারেটিং তাপমাত্রা পরিসীমা রয়েছে। সালফোনেটেড পলিথারসালফোন (এসপিইএস) ঝিল্লি স্ট্যান্ডার্ড পলিমাইডের তুলনায় উচ্চতর স্থির নেতিবাচক পৃষ্ঠের চার্জ বহন করে, যা সালফেট এবং অন্যান্য মাল্টিভ্যালেন্ট অ্যানয়নগুলিকে প্রত্যাখ্যান করতে আরও কার্যকর করে তোলে। সিরামিক ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন — সাধারণত অ্যালুমিনা (Al₂O₃), টাইটানিয়া (TiO₂), বা জিরকোনিয়া (ZrO₂) কার্যকরী পৃষ্ঠের সাথে — ব্যতিক্রমী রাসায়নিক এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা প্রদান করে, যা তাদের আক্রমনাত্মক শিল্প প্রক্রিয়া প্রবাহের জন্য উপযুক্ত করে তোলে, দ্রাবক পরিস্রাবণ এবং উচ্চ মাত্রার পলিমার্যান্সের জন্য উপযুক্ত করে তোলে। সিরামিক এনএফ মেমব্রেনগুলি পলিমারিক বিকল্পগুলির তুলনায় একটি উল্লেখযোগ্য ব্যয় প্রিমিয়াম বহন করে তবে চাহিদার পরিবেশে বছরের তুলনায় কয়েক দশকে পরিমাপ করা পরিষেবা জীবন সরবরাহ করে।
একটি ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনের প্রত্যাখ্যান প্রোফাইল - এটি কী অপসারণ করে এবং এটি কী পাস করে - এটি UF বা RO মেমব্রেনের তুলনায় আরও সূক্ষ্ম এবং সেই বিকল্পগুলির উপর NF নির্দিষ্ট করার একটি প্রাথমিক কারণ। ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলি কী ধরে রাখে বনাম তাদের মধ্য দিয়ে যা প্রবেশ করে তা বোঝা প্রযুক্তিটিকে সঠিক প্রয়োগের সাথে মেলানোর জন্য অপরিহার্য।
ন্যানোফিল্ট্রেশন, আল্ট্রাফিল্ট্রেশন এবং রিভার্স অসমোসিস মেমব্রেনের মধ্যে নির্বাচন করা একটি মেমব্রেন সেপারেশন সিস্টেম ডিজাইন করার ক্ষেত্রে সবচেয়ে ফলপ্রসূ সিদ্ধান্তগুলির মধ্যে একটি। প্রতিটি প্রযুক্তির একটি স্বতন্ত্র সক্ষমতা প্রোফাইল, অপারেটিং চাপের পরিসর এবং শক্তির প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং সঠিক পছন্দটি নির্ভর করে কোন দ্রবণগুলিকে অবশ্যই অপসারণ করতে হবে, কোনটিকে ধরে রাখতে হবে এবং সিস্টেমের শক্তি এবং অপারেটিং খরচ বাজেট কী অনুমতি দেয় তার উপর।
| প্যারামিটার | আল্ট্রাফিল্ট্রেশন (UF) | ন্যানোফিল্ট্রেশন (NF) | বিপরীত অসমোসিস (RO) |
| ছিদ্র আকার | 1-100 এনএম | 0.5-10 এনএম | <0.5 এনএম (ঘন) |
| MWCO | 1,000-300,000 দা | 200-1,000 দা | <100 দা |
| অপারেটিং চাপ | 0.5-5 বার | 3-20 বার | 10-80 বার |
| ডিভালেন্ট আয়ন প্রত্যাখ্যান | কম (<20%) | উচ্চ (90-98%) | খুব উচ্চ (>98%) |
| মনোভ্যালেন্ট আয়ন প্রত্যাখ্যান | খুব কম (<5%) | নিম্ন-মধ্যম (10-70%) | উচ্চ (95-99.5%) |
| NOM / জৈব প্রত্যাখ্যান | পরিমিত (আকার নির্ভর) | উচ্চ (85-99%) | খুব উচ্চ (>99%) |
| শক্তি খরচ | কম | কম–moderate | উচ্চ |
| টিডিএস হ্রাস | ন্যূনতম | পরিমিত (আংশিক) | কাছাকাছি-সম্পূর্ণ |
ন্যানোফিল্ট্রেশন হল পছন্দের পছন্দ যখন লক্ষ্য হল শক্তির খরচ এবং RO-এর সম্পূর্ণ ডিমিনারিলাইজেশন ছাড়াই কম-থেকে-মাঝারি লবণাক্ততা ফিড থেকে কঠোরতা, NOM, সালফেট বা মাইক্রোপলুট্যান্ট অপসারণ। যখন সম্পূর্ণ ডিস্যালিনেশন বা মনোভ্যালেন্ট আয়নগুলির উচ্চ প্রত্যাখ্যানের প্রয়োজন হয় তখন এটি উপযুক্ত নয় এবং এটি UF-এর চেয়ে বেশি শক্তি-নিবিড়, UF-কে আরও ভাল পছন্দ করে তোলে যখন দ্রবীভূত আয়ন অপসারণ ছাড়া শুধুমাত্র কণা, কোলয়েডাল এবং মাইক্রোবিয়াল অপসারণের প্রয়োজন হয়।
ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলি বিস্তৃত শিল্পে মোতায়েন করা হয়, প্রতিটি ঝিল্লির নির্বাচনী প্রত্যাখ্যান প্রোফাইলের একটি ভিন্ন দিককে কাজে লাগায়। নিম্নলিখিত অ্যাপ্লিকেশনগুলি আজ এনএফ মেমব্রেন প্রযুক্তির সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বাণিজ্যিক ব্যবহার উপস্থাপন করে।
মিউনিসিপ্যাল পানীয় জল চিকিত্সা ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লি জন্য বৃহত্তম একক অ্যাপ্লিকেশন. ভূপৃষ্ঠের জল চিকিত্সায়, এনএফ ঝিল্লি প্রাকৃতিক জৈব পদার্থ, রঙ, স্বাদ এবং গন্ধ যৌগ, কীটনাশক এবং জীবাণুমুক্তকরণের উপ-উৎপাদন পূর্বসূরকে অপসারণ করে — এগুলি সমস্তই প্রচলিত জমাট, ফ্লোকুলেশন এবং বালি পরিস্রাবণ প্রক্রিয়া দ্বারা অপর্যাপ্তভাবে নিয়ন্ত্রিত। ভূগর্ভস্থ জল চিকিত্সায়, এনএফ ঝিল্লিগুলি বিশেষভাবে জল নরম করার জন্য ব্যবহার করা হয়, যেখানে ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের কঠোরতা অপসারণের ফলে চুন বা সোডিয়াম কার্বনেটের সাথে রাসায়নিক নরম করার প্রয়োজনীয়তা দূর হয়, রাসায়নিক ব্যবহার, স্লাজ তৈরি এবং অপারেশনাল জটিলতা হ্রাস পায়। এনএফ ওয়াটার ট্রিটমেন্টের জন্য শক্তির প্রয়োজন — সাধারণত কম লবণাক্ত ভূগর্ভস্থ জলের জন্য প্রতি ঘনমিটারে 0.3 থেকে 0.8 kWh — RO-এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম, যা NF-কে পছন্দের ঝিল্লি প্রযুক্তি তৈরি করে যেখানে সম্পূর্ণ ডিস্যালিনেশন অপ্রয়োজনীয়।
দুগ্ধ প্রক্রিয়াকরণে ন্যানোফিল্ট্রেশনের ব্যাপক প্রয়োগ রয়েছে, যেখানে এটি ঘোল এবং দুধের প্রবেশকে ঘনীভূত করতে, ঘোলকে আংশিকভাবে খনিজমুক্ত করতে এবং ল্যাকটোজ পুনরুদ্ধার করতে ব্যবহৃত হয়। ঘোল প্রক্রিয়াজাতকরণে, এনএফ ঝিল্লি পনির উৎপাদন থেকে পাতলা ঘাই স্ট্রীমকে ঘনীভূত করে, ডাউনস্ট্রিম বাষ্পীভবন এবং স্প্রে শুকানোর আগে আয়তন এবং পরিবহন খরচ কমায়। একই সাথে, ল্যাকটোজ এবং প্রোটিন ধরে রাখার সময় এনএফ ঝিল্লির মধ্য দিয়ে মনোভ্যালেন্ট লবণের (Na⁺, K⁺, Cl⁻) আংশিক উত্তরণ একটি মাত্রার খনিজকরণের অনুমতি দেয় — সাধারণত 25-35% খনিজ হ্রাস — যা হুই প্রোটিন কনসেন্ট ফর্মুলার উপাদানগুলির স্বাদ প্রোফাইলকে উন্নত করে। ওয়াইন উৎপাদনে, এনএফ ঝিল্লি অ্যালকোহল হ্রাস এবং টার্টরেট স্থিতিশীলকরণের জন্য ব্যবহৃত হয়। চিনি প্রক্রিয়াকরণে, NF প্রক্রিয়া স্ট্রিমগুলিকে বিশুদ্ধ ও ঘনীভূত করতে প্রয়োগ করা হয়। সমস্ত খাদ্য প্রয়োগের ক্ষেত্রে, ঝিল্লিগুলিকে অবশ্যই খাদ্য-সংযোগ উপাদানের নিয়মাবলী মেনে চলতে হবে এবং খাদ্য-গ্রেড স্যানিটাইজিং এজেন্টগুলির সাথে পরিষ্কার করতে হবে।
ফার্মাসিউটিক্যাল ম্যানুফ্যাকচারিংয়ে, ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলি সক্রিয় ফার্মাসিউটিক্যাল উপাদানগুলির (APIs) ঘনত্ব এবং পরিশোধন, অমেধ্য অপসারণ এবং প্রতিক্রিয়া উপ-পণ্য, দ্রাবক বিনিময় এবং প্রোটিন এবং পেপটাইড দ্রবণগুলি নিষ্কাশনের জন্য ব্যবহৃত হয়। ছোট লবণ এবং দ্রাবক অতিক্রম করার সময় 200-1,000 ডাল্টন পরিসরে অণু ধরে রাখার ক্ষমতা NF ঝিল্লির অ্যান্টিবায়োটিক, পেপটাইড এবং ছোট-অণু ওষুধের পরিশোধনে বিশেষভাবে মূল্যবান করে তোলে। ফার্মাসিউটিক্যাল-গ্রেড NF মেমব্রেনগুলিকে অবশ্যই কঠোর নিষ্কাশনযোগ্য এবং লিচযোগ্য বৈশিষ্ট্যগুলি পূরণ করতে হবে এবং FDA 21 CFR বা EMA নির্দেশিকাগুলির মতো নিয়ন্ত্রক কাঠামোর অধীনে বৈধ হতে হবে। ফার্মাসিউটিক্যাল উৎপাদনে ক্রমাগত উত্পাদনের প্রবণতা ব্যাচ ক্রোমাটোগ্রাফি এবং বাষ্পীভবন পদক্ষেপের প্রতিস্থাপন হিসাবে ন্যানোফিল্ট্রেশন সহ ঝিল্লি প্রক্রিয়াগুলির ক্রমবর্ধমান গ্রহণকে চালিত করছে।
ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলি টেক্সটাইল, ইলেক্ট্রোপ্লেটিং এবং রাসায়নিক প্রক্রিয়ার বর্জ্য থেকে ভারী ধাতু, রঞ্জক এবং জৈব মাইক্রোপলুট্যান্ট অপসারণের জন্য শিল্প বর্জ্য জল চিকিত্সায় ব্যবহৃত হয়। টেক্সটাইল শিল্পে, NF মেমব্রেনগুলি 95% এর উপরে প্রত্যাখ্যান হার সহ ডাইহাউস বর্জ্য থেকে প্রতিক্রিয়াশীল রঞ্জক (আণবিক ওজন 300-1,500 Da) অপসারণ করে, যা নিষ্কাশনের সীমা পূরণ এবং প্রক্রিয়া জল পুনরুদ্ধার এবং পুনরায় ব্যবহার উভয়ই সক্ষম করে। খনন এবং হাইড্রোমেটালার্জিতে, NF ঝিল্লি নির্বাচনীভাবে প্রক্রিয়া স্ট্রীম থেকে সালফেটকে আলাদা করে, RO এর সাথে যুক্ত সম্পূর্ণ ডিস্যালিনেশন ছাড়াই সালফেট ব্যবস্থাপনা সক্ষম করে। brines থেকে লিথিয়াম পুনরুদ্ধার - ব্যাটারি প্রযুক্তির চাহিদা দ্বারা চালিত একটি দ্রুত বর্ধনশীল অ্যাপ্লিকেশন - ম্যাগনেসিয়াম আয়ন (দ্বিভক্ত) প্রত্যাখ্যান করার সময় বেছে বেছে লিথিয়াম আয়ন (একচেটিয়া) পাস করতে NF ঝিল্লি ব্যবহার করে, যা রাসায়নিকভাবে কঠিন এবং ব্যয়বহুল অন্য উপায়ে অর্জন করা যায়।
অফশোর তেল এবং গ্যাস প্ল্যাটফর্মগুলি জলাধারের চাপ বজায় রাখতে সমুদ্রের জলের ইনজেকশন ব্যবহার করে, তবে জলাধারে বেরিয়াম সালফেট এবং স্ট্রন্টিয়াম সালফেট স্কেল গঠন প্রতিরোধ করতে সালফেট আয়নগুলি অপসারণের জন্য ইনজেকশন দেওয়া জলকে অবশ্যই চিকিত্সা করা উচিত — একটি প্রক্রিয়া যাকে সালফেট অপসারণ বা সালফেট হ্রাস চিকিত্সা (এসআরটি) বলা হয়। ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন হল অফশোর সালফেট অপসারণের জন্য আদর্শ প্রযুক্তি, সোডিয়াম ক্লোরাইড (NaCl) পাস করার সময় 99% এর বেশি হারে সালফেট (SO₄²⁻, একটি ডাইভালেন্ট অ্যানিয়ন) প্রত্যাখ্যান করে এবং সম্পূর্ণ RO ডিস্যালিনেশনের অসমোটিক চাপের শাস্তি এড়ায়। অফশোর NF সিস্টেমগুলি অবশ্যই কম্প্যাক্ট, ক্ষয়-প্রতিরোধী, অস্থির বিদ্যুৎ সরবরাহে কাজ করতে সক্ষম এবং উষ্ণ, পুষ্টিসমৃদ্ধ সমুদ্রের জলের পরিবেশে জৈব ফাউলিং প্রতিরোধী হতে হবে।
ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেনগুলিকে মেমব্রেন মডিউল হিসাবে চাপের জাহাজগুলিতে অন্তর্ভুক্ত করা হয় - প্রমিত সমাবেশগুলি যা উচ্চ-চাপ প্রক্রিয়া পাইপিংয়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ একটি কমপ্যাক্ট, যান্ত্রিকভাবে শক্তিশালী প্যাকেজে একটি বৃহৎ ঝিল্লি অঞ্চল সরবরাহ করে। মডিউল কনফিগারেশনের পছন্দ সিস্টেমের কম্প্যাক্টনেস, পরিষ্কারের সহজতা, ফাউল করার সংবেদনশীলতা এবং প্রতিস্থাপনের খরচকে প্রভাবিত করে।
সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলি জল চিকিত্সা, খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ এবং বেশিরভাগ শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বাণিজ্যিক ন্যানোফিল্ট্রেশন সিস্টেমের জন্য প্রভাবশালী কনফিগারেশন। একটি সর্পিল ক্ষত NF মডিউল ফিড-সাইড স্পেসার জালের দুটি স্তর এবং একটি পারমিট-সাইড ক্যারিয়ার ফ্যাব্রিকের মধ্যে ফ্ল্যাট শীট ঝিল্লি স্যান্ডউইচ করে তৈরি করা হয়, তারপরে একটি কেন্দ্রীয় ছিদ্রযুক্ত পারমিট সংগ্রহ নলের চারপাশে শক্তভাবে সমাবেশ ঘূর্ণায়মান হয়। ফলস্বরূপ নলাকার উপাদান - সাধারণত 2.5, 4, বা 8 ইঞ্চি ব্যাস এবং 40 ইঞ্চি লম্বা - একটি প্রমিত চাপের জাহাজে লোড করা হয়। ফিড ওয়াটার মডিউলের এক প্রান্তে প্রবেশ করে, ফিড স্পেসার চ্যানেল বরাবর প্রবাহিত হয় এবং ঝিল্লি এবং সর্পিল মধ্য দিয়ে কেন্দ্রীয় সংগ্রহ নল পর্যন্ত প্রবেশ করে। সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলি প্যাকিং ঘনত্বের সর্বোত্তম ভারসাম্য (মডিউলের আয়তনের প্রতি ঝিল্লির এলাকা), প্রতি ইউনিট এলাকা খরচ এবং মানককরণের প্রস্তাব করে, তবে তারা কণা ফাউলিংয়ের প্রতি সংবেদনশীল এবং ডিজাইনের প্রবাহ এবং পরিষেবা জীবনের লক্ষ্য অর্জনের জন্য ভাল প্রিট্রিটমেন্টের প্রয়োজন।
ফাঁপা ফাইবার ন্যানোফিল্ট্রেশন মডিউলগুলিতে হাজার হাজার সূক্ষ্ম ফাইবার থাকে (সাধারণত 0.5-2 মিমি অভ্যন্তরীণ ব্যাস) একটি নলাকার শেলের মধ্যে বান্ডিল এবং পট করা হয়। ফিড ফাইবারগুলির ভিতরে (লুমেন সাইড) বা বাইরে (শেলের পাশে) প্রয়োগ করা যেতে পারে, প্রয়োগ এবং ফাউলিং ঝুঁকির উপর নির্ভর করে। ইনসাইড-আউট ফিড ভাল প্রবাহ বন্টন এবং সহজ জলবাহী ক্লিনিং প্রদান করে, যখন বাইরের ফিড উচ্চ-টার্বিডিটি স্ট্রীমগুলির জন্য ভাল ফাউলিং সহনশীলতা প্রদান করে। হোলো ফাইবার এনএফ মডিউলগুলি একটি খুব উচ্চ প্যাকিং ঘনত্ব অফার করে এবং ব্যাকওয়াশ করা যেতে পারে — ফাউলিং নিয়ন্ত্রণের জন্য একটি উল্লেখযোগ্য কার্যকরী সুবিধা — তবে সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলির তুলনায় চাপ বৃদ্ধি বা ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিবার মতো ফিড অবস্থার অধীনে ফাইবার ভাঙ্গার জন্য বেশি সংবেদনশীল।
টিউবুলার এনএফ মডিউলগুলি — যার মধ্যে ঝিল্লি ছিদ্রযুক্ত সাপোর্ট টিউবগুলির অভ্যন্তরে ঢালাই করা হয় — অত্যন্ত সান্দ্র, উচ্চ-টর্বিডিটি, বা কণা-বোঝাই ফিড স্ট্রিমগুলির জন্য ব্যবহৃত হয় যা দ্রুত সর্পিল ক্ষত বা ফাঁপা ফাইবার মডিউলগুলিকে ফাউল করে। এগুলি খাদ্য ও পানীয় প্রক্রিয়াকরণ (ফলের রস ঘনত্ব, দুগ্ধজাত), সজ্জা এবং কাগজের বর্জ্য চিকিত্সা এবং শিল্প রাসায়নিক প্রক্রিয়াকরণে সাধারণ। প্লেট-এবং-ফ্রেম কনফিগারেশনগুলি হল সবচেয়ে ফাউলিং-সহনশীল মডিউল ডিজাইন, কারণ ফ্ল্যাট মেমব্রেন শীটগুলি যান্ত্রিকভাবে পরিষ্কার করা যেতে পারে, কিন্তু তাদের কম প্যাকিং ঘনত্ব এবং উচ্চ খরচ রয়েছে এবং এটি শুধুমাত্র বিশেষ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য ব্যবহৃত হয় যেখানে তাদের ফাউলিং সহনশীলতা প্রিমিয়ামকে ন্যায্যতা দেয়। বেশিরভাগ বৃহৎ-স্কেল এনএফ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য, চাপের জাহাজের সর্পিল ক্ষত মডিউলগুলি সর্বোত্তম অর্থনীতি প্রদান করে এবং এটি আদর্শ শিল্প পছন্দ।
মেমব্রেন ফাউলিং - ঝিল্লির উপর বা ভিতরে উপাদানের জমে যা পারমিট ফ্লাক্সকে হ্রাস করে এবং প্রত্যাখ্যানের বৈশিষ্ট্যগুলিকে পরিবর্তন করতে পারে - যে কোনও ন্যানোফিল্ট্রেশন সিস্টেমে কেন্দ্রীয় অপারেশনাল চ্যালেঞ্জ। সিস্টেমের উত্পাদনশীলতা বজায় রাখতে, ঝিল্লি উপাদানগুলির জন্য ডিজাইন পরিষেবা জীবন অর্জন এবং অপারেটিং খরচ নিয়ন্ত্রণের জন্য কার্যকরভাবে ফাউলিং পরিচালনা করা গুরুত্বপূর্ণ। ফাউলিংয়ের ধরন এবং প্রতিটির জন্য উপযুক্ত প্রতিরোধ এবং প্রতিকারের কৌশলগুলি বোঝা যে কোনও NF সিস্টেম অপারেটরের জন্য অপরিহার্য।
একটি নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য একটি ন্যানোফিল্ট্রেশন ঝিল্লি নির্বাচন করার সময়, নিম্নলিখিত কর্মক্ষমতা এবং অপারেশনাল পরামিতিগুলি অবশ্যই মূল্যায়ন করতে হবে এবং প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তার সাথে মিলিত হতে হবে। সম্পূর্ণ প্যারামিটার সেট পরীক্ষা না করে NaCl প্রত্যাখ্যানের মতো একটি একক শিরোনাম স্পেসিফিকেশনের উপর নির্ভর করা ভুল স্পেসিফিকেশনের একটি সাধারণ উৎস।
ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন টেকনোলজি হল পদার্থ বিজ্ঞান এবং প্রক্রিয়া প্রকৌশল গবেষণার একটি সক্রিয় ক্ষেত্র, যা বিচ্ছেদ কর্মক্ষমতা উন্নত করা এবং জল চিকিত্সা এবং শিল্প প্রক্রিয়াকরণে শক্তি খরচ কমানোর দ্বৈত প্রয়োজনীয়তা দ্বারা চালিত হয়। বেশ কিছু উল্লেখযোগ্য অগ্রগতি পরবর্তী প্রজন্মের NF ঝিল্লি পণ্য এবং সিস্টেমকে গঠন করছে।
পলিমাইড অ্যাক্টিভ লেয়ার বা পলিমার সাপোর্ট স্ট্রাকচারে ইঞ্জিনিয়ারড ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করা প্রচলিত TFC মেমব্রেনের তুলনায় উন্নত বৈশিষ্ট্য সহ ন্যানোকম্পোজিট এনএফ মেমব্রেন তৈরি করে। জিওলিটিক ইমিডাজোলেট ফ্রেমওয়ার্ক (ZIFs), মেটাল-অর্গানিক ফ্রেমওয়ার্ক (MOFs), গ্রাফিন অক্সাইড (GO) শীট, কার্বন ন্যানোটিউবস (CNTs), এবং TiO₂ ন্যানো পার্টিকেলগুলি সমস্তই এনএফ মেমব্রেন সক্রিয় স্তরগুলিতে অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে যেখানে ব্যাপ্তিযোগ্যতার রিপোর্ট করা হয়েছে (কখনও কখনও, নাটকীয়ভাবে ফটোক্যালিটি নির্বাচন করা, স্বয়ংক্রিয়ভাবে আলোক-সঞ্চালন ক্ষমতা)। ক্ষমতা, এবং অ্যান্টিব্যাকটেরিয়াল কার্যকলাপ। যদিও এই অগ্রগতির অনেকগুলি পরীক্ষাগারের স্কেলে প্রদর্শিত হয়েছে, ল্যাবরেটরিতে পরিলক্ষিত কর্মক্ষমতা বর্ধিতকরণগুলি বজায় রেখে বাণিজ্যিক পরিমাণে ন্যানোকম্পোজিট ঝিল্লির উত্পাদনকে স্কেল করা একটি উল্লেখযোগ্য ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ হিসাবে রয়ে গেছে যা বেশ কয়েকটি গবেষণা গোষ্ঠী এবং স্টার্ট-আপগুলি কাটিয়ে উঠতে সক্রিয়ভাবে কাজ করছে।
অ্যাকোয়াপোরিন নামক জৈবিক জল চ্যানেল প্রোটিনগুলি অত্যন্ত উচ্চ নির্বাচনযোগ্যতা সহ কোষের ঝিল্লি জুড়ে কাছাকাছি-ঘর্ষণহীন জল পরিবহন সক্ষম করে। সিন্থেটিক লিপিড বাইলেয়ার বা ব্লক কপোলিমার মেমব্রেনে অ্যাকোয়াপোরিন প্রোটিন অন্তর্ভুক্ত করা অসাধারণভাবে উচ্চ জলের ব্যাপ্তিযোগ্যতা সহ বায়োমিমেটিক এনএফ ঝিল্লি তৈরি করে — যা প্রচলিত পলিমেরিক ঝিল্লির চেয়ে অনেক বেশি মাত্রার — চমৎকার আয়ন প্রত্যাখ্যান বজায় রেখে। অ্যাকোয়াপোরিন-ভিত্তিক NF মেমব্রেনগুলি বেশ কয়েকটি কোম্পানি দ্বারা বাণিজ্যিকীকরণ করা হয়েছে এবং নির্দিষ্ট জল পরিশোধন এবং ফার্মাসিউটিক্যাল প্রসেসিং অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপলব্ধ, যদিও তারা বর্তমানে একটি উল্লেখযোগ্য খরচ প্রিমিয়াম বহন করে এবং অপারেটিং চাপ পরিসীমা এবং রাসায়নিক সহনশীলতার সীমাবদ্ধতা রয়েছে যা অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের ব্যবহার সীমাবদ্ধ যেখানে তাদের ব্যতিক্রমী ব্যাপ্তিযোগ্যতা অতিরিক্ত খরচকে ন্যায্যতা দেয়।
দূষকদের সরল অপসারণের বাইরে, সম্পদ পুনরুদ্ধারের জন্য সরঞ্জাম হিসাবে ন্যানোফিল্ট্রেশন মেমব্রেন ব্যবহার করার উপর ক্রমবর্ধমান ফোকাস রয়েছে - মূল্যবান আয়ন, জৈব যৌগ, বা প্রক্রিয়া স্ট্রিম থেকে জল ক্যাপচার করা যা অন্যথায় বর্জ্য হিসাবে নিষ্কাশন করা হবে। জিওথার্মাল ব্রাইন এবং খনির বর্জ্য থেকে লিথিয়াম এবং অন্যান্য গুরুত্বপূর্ণ খনিজ পুনরুদ্ধার, কৃষি সার ব্যবহারের জন্য বর্জ্য জল থেকে ফসফেট পুনরুদ্ধার, এবং গাঁজন ব্রোথ থেকে অ্যামিনো অ্যাসিড এবং বিশেষ রাসায়নিক পুনরুদ্ধার এই সমস্ত উদীয়মান অ্যাপ্লিকেশন যেখানে নির্বাচনী এনএফ-এর অর্থনৈতিকভাবে ব্যাপ্তিযোগ্যতা এনএফ-এর অতিরিক্ত ব্যাপ্তিযোগ্যতা। এই "মেমব্রেন-সক্রিয় সার্কুলার ইকোনমি" পদ্ধতিটি ন্যানোফিল্ট্রেশনকে চিকিত্সার খরচ থেকে একটি মূল্য-উত্পাদন প্রক্রিয়ার ধাপে পরিবর্তিত করে, এনএফ সিস্টেম বিনিয়োগের জন্য অর্থনৈতিক ক্ষেত্রে উন্নতি করে এবং শিল্প জল ব্যবস্থাপনায় শূন্য তরল নিষ্কাশন এবং সম্পদ পুনরুদ্ধারের দিকে নিয়ন্ত্রক এবং স্থায়িত্ব প্রবণতার সাথে সারিবদ্ধ করে৷
