Membrane scaling
મેમ્બ્રેન સ્કેલિંગ ત્યારે થાય છે જ્યારે એક અથવા વધુ ઓછા દ્રાવ્ય ક્ષાર (દા. ત., કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ, કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ, વગેરે) રિવર્સ ઓસ્મોસિસ (આરઓ) એપ્લિકેશન્સમાં પટલની સપાટી પર અવક્ષેપ કરો અને ગાઢ સ્તર બનાવો. આકૃતિ 1 અને 2 અનુક્રમે સ્કેલિંગ વિના અને સ્કેલિંગ સાથે આરઓ પટલની સપાટીની સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (SEM) છબીઓ દર્શાવે છે. અન્ય પ્રકારની પટલની અશુદ્ધિઓની જેમ, પટલનું સ્કેલિંગ, ઉચ્ચ કાર્યકારી દબાણને કારણે ઊર્જાના ખર્ચમાં વધારો કરે છે, અને પારગમ્ય જળ ઉત્પાદનમાં ઘટાડો કરે છે. વધુમાં, સ્કેલિંગ વારંવાર પટલની સફાઇને કારણે પટલના જીવનકાળને નુકસાન પહોંચાડી શકે છે અને ટૂંકાવી શકે છે અને તેથી તે આરઓ એપ્લિકેશન્સમાં એક મોટો ઓપરેશનલ પડકાર છે. મેમ્બ્રેન સ્કેલિંગ ત્યારે થઈ શકે છે જ્યારે આરઓ કોન્સન્ટ્રેટમાં ઓછા દ્રાવ્ય ક્ષાર સુપરસેચ્યુરેટેડ બને છે, એટલે કે તેમની સાંદ્રતા તેમના સંતુલન (દ્રાવ્યતા) સ્તર કરતાં વધી જાય છે. આરઓ પ્રક્રિયાઓમાં, સાંદ્રતામાં ઓછા દ્રાવ્ય ક્ષારની સાંદ્રતામાં વધારો મુખ્યત્વે ફીડ વોટરમાંથી પારગમ્ય પાણીના ઉપાડને કારણે થાય છે. ફીડ વોટરમાં પ્રવેશતા પાણીના ગુણોત્તરને પુનઃપ્રાપ્તિ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે જે સીધા પટલ સ્કેલિંગ સાથે સંબંધિત છે. ચોક્કસ ઉર્જાનો વપરાશ ઓછો કરવા માટે આરઓ સ્થાપનોમાં પુનઃપ્રાપ્તિ શક્ય તેટલી ઊંચી હોવી જરૂરી છે. જો કે, ઉચ્ચ પુનઃપ્રાપ્તિ દર પર, સાંદ્રતામાં ઓછા દ્રાવ્ય ક્ષારની સાંદ્રતામાં નાટ્યાત્મક વધારો થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 80 ટકા અને 90 ટકા પુનઃપ્રાપ્તિ માટે, સાંદ્રતામાં ક્ષારની સાંદ્રતા ફીડ વોટરમાં તેમની સાંદ્રતાના અનુક્રમે 5 અને 10 ગણી સુધી પહોંચી શકે છે. જો આરઓ ફીડ વોટરમાં કેલ્શિયમ અને ફોસ્ફેટની સાંદ્રતા અનુક્રમે 200 મિલીગ્રામ/એલ અને 5 મિલીગ્રામ/એલ હોય, તો 90 ટકા પુનઃપ્રાપ્તિ પર આરઓ સાંદ્રતામાં સાંદ્રતા 1000 મિલીગ્રામ/એલ અને 50 મિલીગ્રામ/એલ હશે, જે કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ દ્રાવ્યતા મર્યાદાને વટાવી જશે અને પરિણામે કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ સ્કેલિંગમાં પરિણમશે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે પટલનું સ્કેલિંગ માત્ર સુપરસેચ્યુરેશન પર જ નહીં પરંતુ સ્ફટિકીકરણ ગતિશાસ્ત્ર, એટલે કે ન્યુક્લિએશન અને સ્ફટિક વૃદ્ધિ પર પણ આધારિત છે. આરઓ પ્રક્રિયાઓમાં સ્કેલિંગનું કારણ બને છે તે સૌથી સામાન્ય ક્ષાર છેઃ કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ કેલ્શિયમ સલ્ફેટ સિલિકા/મેટલ સિલિકેટ્સ બેરિયમ સલ્ફેટ કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ સ્કેલિંગ આગાહી પદ્ધતિઓ પાણીના દ્રાવણમાં ઓછા દ્રાવ્ય ક્ષારોનું સ્કેલિંગ વલણ નક્કી કરવા માટે સંખ્યાબંધ સૂચકાંકો ઉપલબ્ધ છે. આ સૂચકાંકો માહિતી પ્રદાન કરે છે જો આપેલ સ્કેલ બનાવતી પ્રજાતિ અસંતૃપ્ત, સંતૃપ્ત અથવા અતિ સંતૃપ્ત હોય. જ્યારે સંયોજન અસંતૃપ્ત હોય ત્યારે સ્કેલિંગ થતું નથી, જ્યારે તે સંયોજન વધુ સંતૃપ્ત થાય ત્યારે વહેલા અથવા પછીના સમયમાં થાય છે. આરઓ એપ્લિકેશન્સમાં સ્કેલિંગની આગાહી કરવા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સૂચકાંકો છેઃ સંતૃપ્તિ સૂચકાંક (એસ. આઈ.) જ્યાં, આઇએપી અને કેએસપી અનુક્રમે આયન પ્રવૃત્તિ ઉત્પાદન અને ઓછા દ્રાવ્ય મીઠાનું દ્રાવ્યતા ઉત્પાદન છે. દાખલા તરીકે, કેલ્શિયમ સલ્ફેટ માટે એસ. આઈ. ની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરી શકાય છેઃ જ્યાં, γ એ પ્રવૃત્તિ ગુણાંક છે. [Ca2 +] અને [SO42−] અનુક્રમે મોલ/એલમાં કેલ્શિયમ અને સલ્ફેટની સાંદ્રતા છે. સુપરસેચ્યુરેશન રેશિયો (એસ. આર.) જ્યાં આઈ. એ. પી. અને કે. એસ. પી. એ આયન પ્રવૃત્તિ ઉત્પાદન છે અને અનુક્રમે ઓછા દ્રાવ્ય મીઠાનું દ્રાવ્યતા ઉત્પાદન છે. દાખલા તરીકે, કેલ્શિયમ સલ્ફેટ માટે Sr ની ગણતરી નીચે પ્રમાણે કરી શકાય છેઃ જ્યાં, γ એ પ્રવૃત્તિ ગુણાંક છે. [Ca2 +] અને [SO42−] અનુક્રમે મોલ/એલમાં કેલ્શિયમ અને સલ્ફેટની સાંદ્રતા છે. લેંગલિયર સેચ્યુરેશન ઇન્ડેક્સ (એલ. એસ. આઈ.) એલ. એસ. આઈ. નો ઉપયોગ માત્ર કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્કેલિંગ માટે થાય છે. બીજી બાજુ, એસ. આઈ. અને એસ. આર. તમામ સંયોજનો માટે લાગુ પડે છે. દરેક એસ. આઈ. અને એલ. એસ. આઈ. માટે હકારાત્મક મૂલ્ય સૂચવે છે કે આરઓમાં સ્કેલિંગ થઈ શકે છે, જ્યારે નકારાત્મક મૂલ્ય સૂચવે છે કે સ્કેલિંગ થશે નહીં. તેવી જ રીતે, જ્યારે Sr> 1 હોય ત્યારે સ્કેલિંગ થઈ શકે છે, પરંતુ જ્યારે Sr <1 હોય ત્યારે નહીં. આરઓ એપ્લિકેશન્સમાં સ્કેલિંગ નિયંત્રણ આરઓ એપ્લિકેશન્સમાં સ્કેલિંગને રોકવા માટે ઘણી પદ્ધતિઓ છે, જેમાં આરઓ ફીડનું એસિડિફિકેશન, આરઓ સિસ્ટમ રિકવરી ઘટાડવી અને એન્ટીસ્કેલન્ટ એડિશનનો સમાવેશ થાય છે. આરઓ પ્રક્રિયાઓમાં કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્કેલિંગને પહોંચી વળવા માટે આરઓ ફીડવોટરનું એસિડિફિકેશન એ પ્રથમ પદ્ધતિઓમાંની એક હતી. જો કે, એસિડના ઉપયોગ સાથે સંકળાયેલા જોખમોને કારણે, આ પદ્ધતિ ઓછી સામાન્ય બની રહી છે. વધુમાં, એસિડિફિકેશન તમામ પ્રકારના સ્કેલ માટે અસરકારક ન પણ હોઈ શકે; ઉદાહરણ તરીકે, તે કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્કેલિંગને રોકવામાં ખૂબ અસરકારક છે પરંતુ કેલ્શિયમ સલ્ફેટ સ્કેલિંગને નહીં. સ્કેલિંગને અટકાવવાની બીજી પદ્ધતિ એ છે કે ઓછી પુનઃપ્રાપ્તિ (ફીડ વોટરમાં પ્રવેશી રહેલા પાણીનો ગુણોત્તર) પર આરઓનું સંચાલન કરવું. આ અભિગમમાં આર. ઓ. એપ્લિકેશનની પુનઃપ્રાપ્તિ ઘટાડવામાં આવે છે જેથી સાંદ્ર પાણીના સુપરસેચ્યુરેશન સ્તરને અસંતૃપ્ત પરિસ્થિતિઓમાં ઘટાડી શકાય. ઓછી પુનઃપ્રાપ્તિ સાંદ્રતાના ધ્રુવીકરણની પ્રતિકૂળ અસરને ઘટાડે છે કારણ કે પટલની સપાટી પર દ્રાવણની સાંદ્રતા ઓછી હોય છે, જે સ્કેલ રચનાની ક્ષમતાને ઘટાડે છે. જો કે, આ અભિગમ ખૂબ આકર્ષક અથવા આર્થિક નથી કારણ કે તે ઉચ્ચ ચોક્કસ ઊર્જા વપરાશમાં પરિણમે છે. વધુમાં, એકાગ્રતા નિકાલની મોટી માત્રા એક સમસ્યા છે. આરઓ ફીડમાં એન્ટિસ્કેલન્ટ્સનો ઉમેરો એ સ્કેલ નિયંત્રણની દ્રષ્ટિએ સૌથી વધુ લાગુ કરવામાં આવતી વ્યૂહરચનાઓમાંની એક છે. એન્ટિસ્કેલન્ટ્સ મુખ્યત્વે સલ્ફોનેટ, ફોસ્ફોનેટ અથવા કાર્બોક્સિલિક એસિડ કાર્યાત્મક જૂથો ધરાવતા કાર્બનિક સંયોજનો છે જે સ્ફટિકીકરણ પ્રક્રિયાને અવરોધે છે, એટલે કે, ન્યુક્લિએશન અને/અથવા સ્કેલિંગ સંયોજનોના વિકાસના તબક્કામાં. એન્ટિસ્કેલન્ટ ત્રણ પદ્ધતિઓ દ્વારા સ્કેલની રચનાને અટકાવે છે, એટલે કે થ્રેશોલ્ડ અવરોધ, સ્ફટિક ફેરફાર અને વિખેરણ. થ્રેશોલ્ડ અવરોધ એ છે કે જ્યારે એન્ટિસ્કેલન્ટ પરમાણુઓ સ્ફટિકના કેન્દ્ર પર શોષાય છે અને તેમની ન્યુક્લિએશન પ્રક્રિયાને અટકાવે છે, જ્યારે સ્ફટિકમાં ફેરફાર અને વિક્ષેપ એ સ્ફટિકો અને કણોની વૃદ્ધિ અને/અથવા એકત્રીકરણને રોકવા માટે એન્ટિસ્કેલન્ટ્સની ક્ષમતા છે. બજારમાં ઘણા વ્યાપારી નાણાકીય અવરોધક છે. આરઓ એપ્લિકેશન્સમાં, એન્ટીસ્કેલન્ટ્સને ફીડવોટરની રચનાના આધારે પસંદ કરવામાં આવે છે, અને તેમના ડોઝની ગણતરી સામાન્ય રીતે એન્ટીસ્કેલન્ટ્સ ઉત્પાદકો દ્વારા બનાવવામાં આવેલા કમ્પ્યુટર પ્રોગ્રામનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે. સંદર્ભો જળ શુદ્ધિકરણ અશુદ્ધ ઝિલ્લી ટેકનોલોજી