Membrane distillation
પટલ નિસ્યંદન (એમ. ડી.) એ ઉષ્મીય રીતે સંચાલિત વિભાજન પ્રક્રિયા છે જેમાં વિભાજન તબક્કા પરિવર્તન દ્વારા સંચાલિત થાય છે. હાઇડ્રોફોબિક પટલ પ્રવાહી તબક્કા માટે અવરોધ રજૂ કરે છે, જે વરાળ તબક્કાને મંજૂરી આપે છે (દા. ત. પાણીની વરાળ) પટલના છિદ્રોમાંથી પસાર થાય છે. પ્રક્રિયાની પ્રેરક શક્તિ આંશિક વરાળ દબાણનો તફાવત છે જે સામાન્ય રીતે તાપમાનના તફાવત દ્વારા પેદા થાય છે. પટલ નિસ્યંદનનો સિદ્ધાંત મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ કે જે સામગ્રીને અલગ કરવા માટે પટલનો ઉપયોગ કરે છે તે બે બાઉન્ડિંગ સપાટીઓ વચ્ચેના પ્રેરક બળ તરીકે સ્થિર દબાણના તફાવત પર આધાર રાખે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ-આરઓ), અથવા એકાગ્રતામાં તફાવત (ડાયાલિસિસ), અથવા વિદ્યુત ક્ષેત્ર (ઇડી). પટલની પસંદગી છિદ્રના કદ અને જાળવી રાખવામાં આવતા પદાર્થના કદના સંબંધ અથવા તેના પ્રસરણ ગુણાંક અથવા તેની વિદ્યુત ધ્રુવીયતાને કારણે હોઈ શકે છે. પટલ નિસ્યંદન (એમ. ડી.) માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પટલ પ્રવાહી પાણીના માર્ગને અટકાવે છે જ્યારે મુક્ત પાણીના અણુઓ માટે અભેદ્યતાને મંજૂરી આપે છે અને આમ, પાણીની વરાળ માટે. આ પટલ હાઇડ્રોફોબિક કૃત્રિમ સામગ્રીથી બનેલા હોય છે (દા. ત. પી. ટી. એફ. ઈ., પી. વી. ડી. એફ. અથવા પી. પી.) અને વચ્ચે પ્રમાણભૂત વ્યાસ સાથે છિદ્રો પ્રદાન કરે છે. પાણી મજબૂત દ્વિધ્રુવીય લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે, જ્યારે પટલનું કાપડ બિન-ધ્રુવીય હોય છે, ત્યારે પટલની સામગ્રી પ્રવાહી દ્વારા ભીની થતી નથી. છિદ્રો અણુઓ કરતાં નોંધપાત્ર રીતે મોટા હોવા છતાં, પાણીની સપાટીનું ઊંચું તાણ પ્રવાહી તબક્કાને છિદ્રોમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે. એક બહિર્મુખ મેનિસ્કસ છિદ્રમાં વિકસે છે. આ અસરને કેશિકા ક્રિયા કહેવામાં આવે છે. અન્ય પરિબળોમાં, છાપની ઊંડાઈ પ્રવાહી પરના બાહ્ય દબાણના ભાર પર આધારિત હોઈ શકે છે. પ્રવાહી દ્વારા છિદ્રોની ઘૂસણખોરી માટેનું પરિમાણ સંપર્ક ખૂણો θ = 90-θ 'છે. જ્યાં સુધી θ <90° અને તે મુજબ θ '> 0° હોય ત્યાં સુધી છિદ્રો ભીના નહીં થાય. જો બાહ્ય દબાણ કહેવાતા પ્રવાહી પ્રવેશ દબાણથી ઉપર વધે છે, તો θ = 90° છિદ્રોના બાયપાસમાં પરિણમે છે. ઉત્પાદન પાણી તરીકે પારગમ્ય બાજુએ તેને એકત્રિત કરવા માટે, પટલ દ્વારા વરાળ પહોંચાડે છે તે પ્રેરક બળ, બે બાઉન્ડિંગ સપાટીઓ વચ્ચે આંશિક પાણીની વરાળના દબાણનો તફાવત છે. આ આંશિક દબાણનો તફાવત બે બાઉન્ડિંગ સપાટીઓ વચ્ચેના તાપમાનના તફાવતનું પરિણામ છે. જેમ કે છબીમાં જોઈ શકાય છે, પટલને એક બાજુ ગરમ ફીડ પ્રવાહ અને બીજી બાજુ ઠંડા પારગમ્ય પ્રવાહ સાથે ચાર્જ કરવામાં આવે છે. પટલમાં તાપમાનનો તફાવત, સામાન્ય રીતે 5 અને 20 કેલ્વિનની વચ્ચે, આંશિક દબાણનો તફાવત દર્શાવે છે જે ખાતરી કરે છે કે પટલની સપાટી પર વિકસતી વરાળ દબાણમાં ઘટાડાને અનુસરે છે, છિદ્રોમાંથી પસાર થાય છે અને ઠંડી બાજુએ ઘનીકરણ કરે છે. પટલ નિસ્યંદન તકનીકો પટલ નિસ્યંદનની ઘણી જુદી જુદી તકનીકો અસ્તિત્વમાં છે. મૂળભૂત ચાર તકનીકો મુખ્યત્વે તેમની નિસ્યંદિત ચેનલની ગોઠવણી અથવા આ ચેનલ જે રીતે સંચાલિત થાય છે તેના દ્વારા અલગ પડે છે. નીચેની તકનીકો સૌથી સામાન્ય છેઃ ડાયરેક્ટ કોન્ટેક્ટ એમ. ડી. (ડી. સી. એમ. ડી.) એર ગેપ એમ. ડી. (એ. જી. એમ. ડી.) વેક્યૂમ એમ. ડી. (વી. એમ. ડી.) સ્વીપિંગ ગેસ એમ. ડી. (એસ. ડબલ્યુ. જી. એમ. ડી.) વેક્યૂમ મલ્ટી-ઇફેક્ટ મેમ્બ્રેન ડિસ્ટિલેશન (વી-એમ. ઇ. એમ. ડી.) પર્મિયેટ ગેપ એમ. ડી. (પી. જી. એમ. ડી.) ડાયરેક્ટ-કોન્ટેક્ટ એમ. ડી. ડીસી. એમ. ડી. માં, પટલની બંને બાજુઓ બાષ્પીભવક બાજુએ પ્રવાહી-ગરમ ફીડ પાણીથી ચાર્જ થાય છે અને પર્મિયેટ બાજુએ ઠંડુ પર્મિયેટ હોય છે. પટલમાંથી પસાર થતી વરાળનું ઘનીકરણ પટલની સીમા સપાટી પર સીધા પ્રવાહી તબક્કાની અંદર થાય છે. પટલ એ એકમાત્ર અવરોધ છે જે સામૂહિક પરિવહનને અવરોધે છે, તેથી પ્રમાણમાં ઉચ્ચ સપાટી સંબંધિત પારગમ્ય પ્રવાહ ડીસીએમડી સાથે પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. એક ગેરલાભ એ ઉચ્ચ સંવેદનશીલ ગરમીનું નુકસાન છે, કારણ કે એક પટલ સ્તરના અવાહક ગુણધર્મો ઓછા હોય છે. જો કે, બાષ્પીભવક અને કન્ડેન્સર વચ્ચે ગરમીનું ઊંચું નુકસાન પણ એક પટલ સ્તરનું પરિણામ છે. આ હારી ગયેલી ગરમી નિસ્યંદન પ્રક્રિયા માટે ઉપલબ્ધ નથી, આમ કાર્યક્ષમતા ઓછી થાય છે. પટલ નિસ્યંદનના અન્ય રૂપરેખાંકનોથી વિપરીત, ડી. સી. એમ. ડી. માં પટલમાં ઠંડક ફીડ પ્રીહીટિંગને બદલે પારગમ્ય પ્રવાહ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે. તેથી, પારગમ્યતામાંથી ગરમી પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે બાહ્ય હીટ એક્સ્ચેન્જરની પણ જરૂર પડે છે, અને ફીડનો ઊંચો પ્રવાહ દર કાળજીપૂર્વક ઑપ્ટિમાઇઝ થવો જોઈએ. એર-ગેપ એમ. ડી. એર-ગેપ એમ. ડી. માં, બાષ્પીભવક ચેનલ ડી. સી. એમ. ડી. જેવી જ હોય છે, જ્યારે પારગમ્ય અંતર પટલ અને ઠંડુ દિવાલ વચ્ચે હોય છે અને તે હવાથી ભરેલું હોય છે. પટલમાંથી પસાર થતી વરાળે ઠંડી સપાટી પર ઘનીકરણ કરતા પહેલા આ હવાના અંતરને દૂર કરવું આવશ્યક છે. આ પદ્ધતિનો ફાયદો કન્ડેન્સર ચેનલ તરફ ઉચ્ચ થર્મલ ઇન્સ્યુલેશન છે, આમ ગરમી વહન નુકસાન ઘટાડે છે. જો કે, ગેરલાભ એ છે કે હવાનું અંતર સામૂહિક પરિવહન માટે વધારાના અવરોધને રજૂ કરે છે, જે ડીસીએમડીની તુલનામાં સપાટી-સંબંધિત પારગમ્ય ઉત્પાદનને ઘટાડે છે. ડી. સી. એમ. ડી. કરતાં વધુ ફાયદો એ છે કે આલ્કોહોલ અથવા અન્ય દ્રાવકો જેવા નીચા સપાટીના તણાવવાળા અસ્થિર પદાર્થોને પાતળા દ્રાવણથી અલગ કરી શકાય છે, કારણ કે એ હકીકત છે કે પ્રવાહી પારગમ્ય અને એ. જી. એમ. ડી. સાથેના પટલ વચ્ચે કોઈ સંપર્ક નથી. ઉચ્ચ ખારાશ ધરાવતા વિકલ્પોની સરખામણીમાં એ. જી. એમ. ડી. ખાસ કરીને ફાયદાકારક છે. એજીએમડી પરના ફેરફારોમાં પ્રવાહ અને ઊર્જા કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા માટે હાઇડ્રોફોબિક કન્ડેન્સિંગ સપાટીઓ અથવા છિદ્રાળુ કન્ડેન્સરનો સમાવેશ થઈ શકે છે. એ. જી. એમ. ડી. માં, અનન્ય રીતે મહત્વપૂર્ણ ડિઝાઇન સુવિધાઓમાં અંતરની જાડાઈ, ઘનીકરણ સપાટી હાઇડ્રોફોબિસિટી, અંતર સ્પેસર ડિઝાઇન અને ઝુકાવ કોણનો સમાવેશ થાય છે. સ્વીપિંગ-ગેસ એમ. ડી. સ્વીપિંગ-ગેસ એમ. ડી., જેને એર સ્ટ્રીપિંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પ્રસારિત બાજુએ ખાલી અંતર સાથે ચેનલ રૂપરેખાંકનનો ઉપયોગ કરે છે. આ રૂપરેખાંકન એજીએમડી જેવું જ છે. વરાળનું ઘનીકરણ બાહ્ય કન્ડેન્સરમાં એમ. ડી. મોડ્યુલની બહાર થાય છે. એ. જી. એમ. ડી. ની જેમ, સપાટીના નીચા તણાવવાળા અસ્થિર પદાર્થોને આ પ્રક્રિયા દ્વારા નિસ્યંદિત કરી શકાય છે. એજીએમડી પર એસડબલ્યુજીએમડીનો ફાયદો એ છે કે બળજબરીથી પ્રવાહ દ્વારા સામૂહિક પરિવહનમાં અવરોધમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આથી એ. જી. એમ. ડી. ની સરખામણીએ સપાટી-સંબંધિત ઉત્પાદનના પાણીના જથ્થાનો વધુ પ્રવાહ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. એસ. ડબલ્યુ. જી. એમ. ડી. નો ગેરલાભ વાયુ ઘટકને કારણે થાય છે અને તેથી કુલ સામૂહિક પ્રવાહ જેટલો ઊંચો હોય છે, તે વધુ કન્ડેન્સર ક્ષમતાની જરૂરિયાત છે. નાના વાયુ સમૂહના પ્રવાહનો ઉપયોગ કરતી વખતે ગરમ પટલની સપાટી પર વાયુ પોતે ગરમ થવાનું જોખમ રહે છે, આમ વરાળના દબાણમાં તફાવત અને તેથી પ્રેરક બળમાં ઘટાડો થાય છે. એસડબલ્યુજીએમડી અને એજીએમડી માટે આ સમસ્યાનો એક ઉકેલ પારગમ્ય ચેનલ માટે ઠંડુ દિવાલનો ઉપયોગ અને તેને ગેસથી ફ્લશ કરીને તાપમાન જાળવવાનો છે. વેક્યૂમ એમ. ડી. વેક્યૂમ એમ. ડી. એર ગેપ ચેનલ રૂપરેખાંકન ધરાવે છે. એકવાર તે પટલમાંથી પસાર થઈ જાય પછી, વરાળને પારગમ્ય ચેનલમાંથી બહાર કાઢવામાં આવે છે અને એસડબલ્યુજીએમડીની જેમ મોડ્યુલની બહાર ઘનીકરણ થાય છે. વી. સી. એમ. ડી. અને એસ. ડબલ્યુ. જી. એમ. ડી. નો ઉપયોગ પાણીના દ્રાવણમાંથી અસ્થિર પદાર્થોને અલગ કરવા માટે અથવા ગાઢ મીઠાના પાણીમાંથી શુદ્ધ પાણી પેદા કરવા માટે કરી શકાય છે. આ પદ્ધતિનો એક ફાયદો એ છે કે પટલના છિદ્રોને અવરોધિત કરતા વણઉકેલાયેલા નિષ્ક્રિય વાયુઓને શૂન્યાવકાશ દ્વારા બહાર કાઢવામાં આવે છે, જેનાથી પટલની મોટી અસરકારક સપાટી સક્રિય રહે છે. વધુમાં, ઉત્કલન બિંદુના ઘટાડાના પરિણામે નીચલા એકંદર તાપમાન પર ઉત્પાદનની તુલનાત્મક માત્રા અને પટલ દ્વારા નીચા તાપમાનના તફાવતોમાં પરિણમે છે. નીચા જરૂરી તાપમાનનો તફાવત કુલ અને ચોક્કસ ઉષ્મીય ઊર્જાની ઓછી માંગને છોડી દે છે. જો કે, વેક્યૂમનું નિર્માણ, જેને ખારા પાણીના તાપમાનમાં સમાયોજિત કરવું આવશ્યક છે, તેના માટે જટિલ તકનીકી ઉપકરણોની જરૂર પડે છે અને તેથી આ પદ્ધતિ માટે ગેરલાભ છે. ડીસીએમડી અને એજીએમડીની જેમ વિદ્યુત ઊર્જાની માંગ ઘણી વધારે છે. એક વધારાની સમસ્યા એ છે કે ફીડમાંથી પાણીને દૂર કરવાને કારણે પીએચ મૂલ્યમાં વધારો થાય છે. વેક્યૂમ મેમ્બ્રેન નિસ્યંદન કાર્યક્ષમ બનવા માટે, તે ઘણીવાર મલ્ટીસ્ટેજ રૂપરેખાંકનોમાં ચલાવવામાં આવે છે. નીચેનામાં, પ્રમાણભૂત ડી. સી. એમ. ડી. મોડ્યુલની મુખ્ય ચેનલ રૂપરેખાંકન અને સંચાલન પદ્ધતિ તેમજ અલગ પારગમ્ય અંતર સાથે ડી. સી. એમ. ડી. મોડ્યુલ સમજાવવામાં આવશે. અડીને આવેલી છબીમાં ડિઝાઇન સપાટ ચેનલ રૂપરેખાંકન દર્શાવે છે, પરંતુ તેને સપાટ, હોલો ફાઇબર-અથવા સર્પાકાર ઘા મોડ્યુલો માટે યોજના તરીકે પણ સમજી શકાય છે. સંપૂર્ણ ચેનલ રૂપરેખાંકનમાં ઇનલેટ અને આઉટલેટ સાથે કન્ડેન્સર ચેનલ અને ઇનલેટ અને આઉટલેટ સાથે બાષ્પીભવક ચેનલનો સમાવેશ થાય છે. આ બે ચેનલો હાઇડ્રોફોબિક, સૂક્ષ્મ છિદ્રાળુ પટલ દ્વારા અલગ પડે છે. ઠંડક માટે, કન્ડેન્સર ચેનલને તાજા પાણીથી ભરવામાં આવે છે અને બાષ્પીભવક દા. ત. ખારા ફીડ પાણી સાથે. શીતક તાપમાન પર કન્ડેન્સર ચેનલમાં પ્રવેશ કરે છે. પટલમાંથી પસાર થયા પછી, વરાળ ઠંડા પાણીમાં ઘનીકરણ કરે છે, તેની સુપ્ત ગરમી મુક્ત કરે છે અને શીતકમાં તાપમાનમાં વધારો કરે છે. સંવેદનશીલ ગરમીનું વહન પણ પટલની સપાટી દ્વારા ઠંડા પાણીને ગરમ કરે છે. પટલ દ્વારા સામૂહિક પરિવહનને કારણે બાષ્પીભવકમાં સામૂહિક પ્રવાહ ઘટે છે જ્યારે કન્ડેન્સર ચેનલ સમાન માત્રામાં વધે છે. પૂર્વ-ગરમ શીતકનો સામૂહિક પ્રવાહ કન્ડેન્સર ચેનલને આશરે તાપમાન પર છોડે છે અને હીટ એક્સ્ચેન્જરમાં પ્રવેશ કરે છે, આમ ફીડ પાણીને પૂર્વ-ગરમ કરે છે. આ ફીડ પાણી પછી વધુ ગરમીના સ્ત્રોતમાં પહોંચાડવામાં આવે છે અને અંતે તાપમાન પર એમ. ડી. મોડ્યુલની બાષ્પીભવક ચેનલમાં પ્રવેશ કરે છે. બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ખોરાકના પ્રવાહમાંથી સુપ્ત ગરમી કાઢે છે, જે પ્રવાહની દિશામાં ખોરાકને વધુને વધુ ઠંડો કરે છે. પટલમાંથી પસાર થતી સંવેદનશીલ ગરમીને કારણે ગરમીમાં વધારાનો ઘટાડો થાય છે. ઠંડુ કરેલું ફીડ પાણી બાષ્પીભવક ચેનલને આશરે 28 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર છોડે છે. કન્ડેન્સર ઇનલેટ અને બાષ્પીભવક આઉટલેટ અને કન્ડેન્સર ઇનલેટ અને બાષ્પીભવક આઉટલેટ વચ્ચે કુલ તાપમાન તફાવત લગભગ સમાન છે. પી. જી. એમ. ડી. મોડ્યુલમાં, પારગમ્ય ચેનલને ઘનીકરણ સપાટી દ્વારા ઘનીકરણ ચેનલથી અલગ કરવામાં આવે છે. આ શીતક તરીકે મીઠાના પાણીના ફીડનો સીધો ઉપયોગ કરવા સક્ષમ બનાવે છે, કારણ કે તે પારગમ્યતાના સંપર્કમાં આવતું નથી. આને ધ્યાનમાં રાખીને, તાપમાન T1 પર કન્ડેન્સર ચેનલમાં પ્રવેશતા ઠંડક અથવા ફીડ પાણીનો ઉપયોગ હવે પારગમ્યતાને ઠંડુ કરવા માટે પણ થઈ શકે છે. વરાળનું ઘનીકરણ પ્રવાહી પારગમ્યતાની અંદર થાય છે. કન્ડેન્સરને T2 તાપમાને છોડ્યા પછી, કન્ડેન્સરને ઠંડુ કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પ્રી-હીટેડ ફીડ વોટરને અંતિમ ગરમી માટે સીધા જ ઉષ્મા સ્ત્રોતમાં લઈ જઈ શકાય છે. તાપમાન T3 સુધી પહોંચ્યા પછી તેને બાષ્પીભવકમાં માર્ગદર્શન આપવામાં આવે છે. પરમીએટ તાપમાન T5 પર કાઢવામાં આવે છે અને ઠંડુ કરેલું ખારા પાણી તાપમાન T4 પર છોડવામાં આવે છે. ડી. સી. એમ. ડી. પર પી. જી. એમ. ડી. નો ફાયદો એ છે કે મોડ્યુલની અંદર ઠંડા પ્રવાહી તરીકે ફીડ વોટરનો સીધો ઉપયોગ અને તેથી બાષ્પીભવકમાં પ્રવેશતા પહેલા ફીડને ગરમ કરવા માટે માત્ર એક જ હીટ એક્સ્ચેન્જરની જરૂર છે. આથી ઉષ્મા વહનના નુકસાનમાં ઘટાડો થાય છે અને ખર્ચાળ ઘટકોમાં ઘટાડો કરી શકાય છે. વધુ એક ફાયદો એ છે કે શીતકથી પારગમ્યતાને અલગ કરવી. તેથી, પ્રક્રિયામાં પછીથી પારગમ્યતાને કાઢવાની જરૂર નથી અને કન્ડેન્સર ચેનલમાં શીતકનો સામૂહિક પ્રવાહ સ્થિર રહે છે. પારગમ્યતા અંતરમાં પારગમ્યતાનો ઓછો પ્રવાહ વેગ આ રૂપરેખાંકનનો ગેરલાભ છે, કારણ કે તે પટલની સપાટીથી કન્ડેન્સર દિવાલ સુધી નબળી ગરમી વહન તરફ દોરી જાય છે. પારગમ્ય બાજુની પટલની સીમા સપાટી પરનું ઊંચું તાપમાન આ અસર (તાપમાન ધ્રુવીકરણ) નું પરિણામ છે, જે વરાળના દબાણના તફાવતને ઘટાડે છે અને તેથી પ્રક્રિયાના પ્રેરક બળને ઘટાડે છે. જો કે, તે ફાયદાકારક છે, કે પટલ દ્વારા ગરમી વહનનું નુકસાન પણ આ અસર દ્વારા ઘટાડવામાં આવે છે. આ નબળા ગેપ હીટ કંડક્શન ચેલેન્જને મોટા ભાગે સી. જી. એમ. ડી. તરીકે ઓળખાતા પી. જી. એમ. ડી. ના પ્રકાર અથવા વાહક ગેપ મેમ્બ્રેન ડિસ્ટિલેશન સાથે દૂર કરવામાં આવે છે, જે ગેપમાં ઉષ્મીય વાહક સ્પેસર ઉમેરે છે. એ. જી. એમ. ડી. ની સરખામણીમાં, પી. જી. એમ. ડી. અથવા સી. જી. એમ. ડી. માં, ઉચ્ચ સપાટી સંબંધિત પારગમ્ય ઉત્પાદન પ્રાપ્ત થાય છે, કારણ કે વાયુ સ્તરના પ્રસરણ પ્રતિકાર દ્વારા સામૂહિક પ્રવાહ વધુમાં અવરોધિત થતો નથી. વેક્યૂમ મલ્ટી-ઇફેક્ટ પટલ નિસ્યંદન લાક્ષણિક વેક્યૂમ મલ્ટી-ઇફેક્ટ પટલ નિસ્યંદન (દા. ત. મેમ્સિસ બ્રાન્ડ વી-એમઇએમડી) મોડ્યુલમાં વરાળ વધારનાર, બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કાઓ અને કન્ડેન્સરનો સમાવેશ થાય છે. દરેક તબક્કો ઘનીકરણની ગરમીને પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે, જે બહુવિધ-અસર ડિઝાઇન પ્રદાન કરે છે. દરેક બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કામાં અને કન્ડેન્સરમાં નિસ્યંદન ઉત્પન્ન થાય છે. વરાળ વધારનારઃ બાહ્ય ઉષ્મા સ્ત્રોત દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ઉષ્મા (દા. ત. સૌર તાપીય અથવા નકામી ગરમી) નું વિનિમય વરાળ વધારનારમાં થાય છે. વરાળ વધારનારમાં પાણી નીચા દબાણ પર હોય છે (દા. ત. ), વાતાવરણની સરખામણીમાં. ગરમ વરાળ પ્રથમ બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કા (તબક્કો 1) માં વહે છે. બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કાઓઃ તબક્કાઓ વૈકલ્પિક હાઇડ્રોફોબિક પટલ અને વરખ (પોલીપ્રોપીલીન, પીપી) ફ્રેમથી બનેલા હોય છે. ખોરાક (દા. ત.) દરિયાઇ પાણી) ને મોડ્યુલના તબક્કા 1 માં દાખલ કરવામાં આવે છે. ખોરાક બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કાઓમાંથી ક્રમિક રીતે વહે છે. છેલ્લા તબક્કાના અંતે તેને ખારા પાણી તરીકે બહાર કાઢવામાં આવે છે. તબક્કો 1: બાષ્પીભવકમાંથી વરાળ પી. પી. વરખ પર દબાણ સ્તર પી1 અને અનુરૂપ તાપમાન ટી1 પર ઘનીકરણ કરે છે. વરખ અને હાઇડ્રોફોબિક પટલનું સંયોજન ફીડ માટે એક ચેનલ બનાવે છે, જ્યાં વરાળ વધારનારમાંથી વરાળના ઘનીકરણની ગરમી દ્વારા ફીડ ગરમ કરવામાં આવે છે. ફીડ નકારાત્મક દબાણ P2 હેઠળ બાષ્પીભવન થાય છે. વેક્યૂમ હંમેશા પટલની પારગમ્ય બાજુ પર લાગુ કરવામાં આવે છે. તબક્કો [2,3,4, x]: આ પ્રક્રિયા આગળના તબક્કામાં પુનરાવર્તિત થાય છે અને દરેક તબક્કો નીચા દબાણ અને તાપમાન પર હોય છે. કન્ડેન્સરઃ અંતિમ બાષ્પીભવન-ઘનીકરણ તબક્કામાં ઉત્પન્ન થતી વરાળને શીતક પ્રવાહનો ઉપયોગ કરીને કન્ડેન્સરમાં ઘનીકરણ કરવામાં આવે છે. દરિયાઇ પાણી). નિસ્યંદન ઉત્પાદનઃ કન્ડેન્સ્ડ નિસ્યંદન દરેક તબક્કાના તળિયે તબક્કાઓ વચ્ચેના દબાણના તફાવત દ્વારા પરિવહન થાય છે. મેમ્સિસ મોડ્યુલની રચનાઃ દરેક મેમ્સિસ ફ્રેમની અંદર, અને ફ્રેમ્સ વચ્ચે, ચેનલો બનાવવામાં આવે છે. વરખની ફ્રેમ 'નિસ્યંદિત ચેનલો' છે. પટલની ફ્રેમ 'વરાળ ચેનલો' છે. વરખ અને પટલની ફ્રેમ વચ્ચે, 'ફીડ ચેનલો' બનાવવામાં આવે છે. વરાળ તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે અને સમાંતર વરખની ફ્રેમમાં વહે છે. વરખની ફ્રેમમાં પ્રવેશતી વરાળ માટેનો એકમાત્ર વિકલ્પ ઘનીકરણ છે, એટલે કે. વરાળ 'ડેડ-એન્ડ' વરખની ફ્રેમમાં પ્રવેશ કરે છે. તેમ છતાં તેને 'ડેડ-એન્ડ' ફ્રેમ કહેવામાં આવે છે, તેમાં બિન-ઘનીકરણ વાયુઓને દૂર કરવા અને શૂન્યાવકાશ લાગુ કરવા માટે એક નાની ચેનલ હોય છે. કન્ડેન્સ્ડ વરાળ નિસ્યંદિત નહેરમાં વહે છે. ઘનીકરણની ગરમી વરખ દ્વારા પરિવહન થાય છે અને તરત જ બાષ્પીભવન ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે દરિયાઈ પાણીની ફીડ ચેનલમાં નવી વરાળ પેદા કરે છે. ફીડ ચેનલ એક ઘનીકરણ વરખ અને પટલ દ્વારા મર્યાદિત છે. વરાળ પટલની નહેરમાંથી નીકળી જાય છે અને મુખ્ય વરાળ નહેરમાં એકત્રિત થાય છે. વરાળ આ ચેનલ દ્વારા મંચ છોડે છે અને આગળના તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. મેમ્સિસે મોડ્યુલો માટે અત્યંત સ્વચાલિત ઉત્પાદન લાઇન વિકસાવી છે અને તેને સરળતાથી વિસ્તૃત કરી શકાય છે. જેમ જેમ મેમ્સિસ પ્રક્રિયા સામાન્ય નીચા તાપમાન (કરતાં ઓછા) અને મધ્યમ નકારાત્મક દબાણ પર કામ કરે છે, તેમ તમામ મોડ્યુલ ઘટકો પોલીપ્રોપીલીન (પીપી) થી બનેલા હોય છે. આ કાટ અને સ્કેલિંગને દૂર કરે છે અને મોટા પાયે ખર્ચ કાર્યક્ષમ ઉત્પાદનને મંજૂરી આપે છે. પટલ નિસ્યંદનની લાક્ષણિક એપ્લિકેશનો છેઃ દરિયાઈ પાણીનું ડિસેલિનેશન ખારા પાણીનું ડિસેલિનેશન ક્ષાર શુદ્ધિકરણ પ્રક્રિયા જળ શુદ્ધિકરણ એમોનિયમની સાંદ્રતા દૂર કરવી/સાંદ્રતા સંસાધન સૌર સંચાલિત પટલ નિસ્યંદન પટલ નિસ્યંદન સઘન, સૌર સંચાલિત ડિસેલિનેશન એકમો માટે ખૂબ જ યોગ્ય છે જે નાના અને મધ્યમ શ્રેણીના ઉત્પાદન કરતાં ઓછું ઉત્પાદન પ્રદાન કરે છે. ખાસ કરીને વર્ષ 1985માં જી. ઓ. આર. ઈ. દ્વારા પેટન્ટ કરાયેલ સર્પાકાર ઘા ડિઝાઇન આ એપ્લિકેશનને અનુકૂળ છે. 2003માં શરૂ થયેલા MEMDIS પ્રોજેક્ટની અંદર, ફ્રાઉનહોફર ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર સોલર એનર્જી સિસ્ટમ્સ ISE એ અન્ય પ્રોજેક્ટ ભાગીદારો સાથે મળીને એમ. ડી. મોડ્યુલો વિકસાવવાની સાથે સાથે બે અલગ અલગ સૌર સંચાલિત ઓપરેટિંગ સિસ્ટમો સ્થાપિત કરવા અને તેનું વિશ્લેષણ કરવાનું શરૂ કર્યું. સિસ્ટમનો પ્રથમ પ્રકાર કહેવાતી કોમ્પેક્ટ સિસ્ટમ છે, જે સમુદ્ર અથવા ખારા પાણીમાંથી પીવાના પાણીનું ઉત્પાદન કરવા માટે રચાયેલ છે. સિસ્ટમ ડિઝાઇનનો મુખ્ય ઉદ્દેશ ઓછી માળખાગત સુવિધાના શુષ્ક અને અર્ધ-શુષ્ક વિસ્તારોમાં લક્ષિત બજારો માટે સરળ, આત્મનિર્ભર, ઓછી જાળવણી અને મજબૂત પ્લાન્ટ છે. સિસ્ટમનો બીજો પ્રકાર કહેવાતા ટુ-લૂપ પ્લાન્ટ છે, જેની ક્ષમતા આશરે રૂ. અહીં, કલેક્ટર સર્કિટને ખારા પાણી પ્રતિરોધક હીટ એક્સ્ચેન્જર દ્વારા ડિસેલિનેશન સર્કિટથી અલગ કરવામાં આવે છે. આ બે પ્રણાલીના પ્રકારોના આધારે, વિવિધ સંખ્યામાં પ્રોટોટાઇપ્સ વિકસાવવામાં આવ્યા, સ્થાપિત કરવામાં આવ્યા અને અવલોકન કરવામાં આવ્યું. આજની (2011) કોમ્પેક્ટ સિસ્ટમની પ્રમાણભૂત રૂપરેખાંકન સુધીનું નિસ્યંદિત ઉત્પાદન ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે. જરૂરી ઉષ્મા ઊર્જા સૌર ઉષ્મા સંગ્રાહક ક્ષેત્ર દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે. વિદ્યુત ઊર્જા 75 ડબલ્યુ પીવી-મોડ્યુલ દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવે છે. આ સિસ્ટમનો પ્રકાર હાલમાં વધુ વિકસાવવામાં આવી રહ્યો છે અને સોલર સ્પ્રિંગ જીએમબીએચ દ્વારા તેનું માર્કેટિંગ કરવામાં આવી રહ્યું છે, જે ફ્રોનહોફર ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ફોર સોલર એનર્જી સિસ્ટમ્સની સ્પિન-ઓફ છે. MEDIRAS પ્રોજેક્ટની અંદર, વધુ EU-પ્રોજેક્ટ, ગ્રાન કેનેરિયાના ટાપુ પર એક ઉન્નત બે-લૂપ સિસ્ટમ સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી. કન્ટેનરની અંદર બાંધવામાં આવેલ અને કલેક્ટર એરે કદથી સજ્જ, હીટ સ્ટોરેજ ટાંકી શક્ય તેટલું નિસ્યંદિત ઉત્પાદન કરે છે. વધુ કાર્યક્રમો પણ અમલમાં મૂકવામાં આવ્યા છે, ક્યાં તો 100% સૌર સંચાલિત અથવા કચરો ગરમી સાથે સંયોજનમાં વર્ણસંકર પ્રોજેક્ટ તરીકે. અનુકરણીય પ્રણાલીઓ પડકારો પટલ નિસ્યંદન પ્રણાલીઓની કામગીરીમાં ઘણા મોટા અવરોધોનો સામનો કરવો પડે છે જે કામગીરીને નબળી પાડી શકે છે અથવા તેને વ્યવહારુ વિકલ્પ બનવાથી અટકાવી શકે છે. મુખ્ય પડકાર પટલને ભીનું કરવાનો છે, જ્યાં ખારા ખોરાક પટલમાંથી લીક થાય છે, જે પારગમ્યતાને દૂષિત કરે છે. આ ખાસ કરીને પટલની દૂષિતતાને કારણે થાય છે, જ્યાં પટલની સપાટી પર કણો, ક્ષાર અથવા કાર્બનિક રીતે જમા થાય છે. અશુદ્ધિ ઘટાડવાની તકનીકોમાં પટલ સુપરહાઇડ્રોફોબિસિટી, ભીનાશને ઉલટાવવા અથવા અટકાવવા માટે હવામાં બેકવોશિંગ, બિન-દૂષિત ઓપરેટિંગ પરિસ્થિતિઓ પસંદ કરવી અને પટલની સપાટી પર હવાના સ્તરો જાળવવાનો સમાવેશ થાય છે. પટલ નિસ્યંદન માટે ખર્ચ અસરકારક બનવાનો એકમાત્ર સૌથી મોટો પડકાર એ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા છે. બહુવિધ અસર નિસ્યંદન જેવી અગ્રણી થર્મલ તકનીકોની તુલનામાં વ્યાપારી પ્રણાલીઓ સ્પર્ધાત્મક ઊર્જા વપરાશ સુધી પહોંચી નથી, જો કે કેટલીક નજીક છે, અને સંશોધનોએ ઊર્જા કાર્યક્ષમતા પર નોંધપાત્ર સુધારાઓની સંભાવના દર્શાવી છે. સંદર્ભ સાહિત્ય એચ. ઇ. હોમિગઃ દરિયાઇ પાણી અને દરિયાઇ પાણીનું નિસ્યંદન વલ્કન-વેરલેગ, 1978,3802724380 વિન્ટર, ડી.; કોસ્ચિકોવ્સ્કી, જે.; વિઘૌસ, એમ.: પટલ નિસ્યંદનનો ઉપયોગ કરીને ડિસેલિનેશનઃ સંપૂર્ણ સ્કેલ સર્પાકાર ઘા મોડ્યુલો પર પ્રાયોગિક અભ્યાસ. ફ્રાઉનહોફર ISE, ફ્રેઈબર્ગ 2011. ઇ. કર્સિઓ, ઇ. ડ્રિઓલીઃ "મેમ્બ્રેન ડિસ્ટિલેશન એન્ડ રિલેટેડ ઓપરેશન્સ-એ રિવ્યૂ", સેપરેશન એન્ડ પ્યુરિફિકેશન રિવ્યૂઝ 34/1 35-85,2005. નિસ્યંદન