Membrane technology
પટલ ટેકનોલોજી પટલના નિર્માણ અને ઉપયોગમાં ઉપયોગમાં લેવાતી વૈજ્ઞાનિક પ્રક્રિયાઓનો સમાવેશ કરે છે. પટલનો ઉપયોગ માધ્યમો વચ્ચે પદાર્થોના પરિવહન અથવા અસ્વીકાર અને ગેસ અને પ્રવાહી પ્રવાહોના યાંત્રિક વિભાજનને સરળ બનાવવા માટે થાય છે. સૌથી સરળ કિસ્સામાં, ગાળણ ત્યારે પ્રાપ્ત થાય છે જ્યારે પટલના છિદ્રો અનિચ્છનીય પદાર્થના વ્યાસ કરતા નાના હોય, જેમ કે હાનિકારક સુક્ષ્મસજીવો. ઝિલ્લી ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે જળ શુદ્ધિકરણ, રાસાયણિક અને ધાતુ પ્રક્રિયા, ફાર્માસ્યુટિકલ્સ, બાયોટેકનોલોજી, ખાદ્ય ઉદ્યોગ તેમજ પર્યાવરણીય પ્રદૂષકોને દૂર કરવા જેવા ઉદ્યોગોમાં થાય છે. પટલની રચના પછી, તેના પરિમાણો, જેમ કે છિદ્રોના કદ, કાર્ય જૂથ, ભૌતિક ગુણધર્મો વગેરે વિશે વધુ જાણવા માટે તૈયાર પટલને લાક્ષણિકતા આપવાની જરૂર છે, જે અગાઉથી નક્કી કરવું મુશ્કેલ છે. આ પ્રક્રિયામાં, સ્કેનીંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ, ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ, ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, એક્સ-રે વિવર્તન અને લિક્વિડ-લિક્વિડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ પોરોસિમેટ્રી જેવા સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પરિચય પટલ ટેકનોલોજી અર્ધ-પારગમ્ય પટલની મદદથી બે અપૂર્ણાંકો વચ્ચેના પદાર્થોના પરિવહન માટેના તમામ ઇજનેરી અભિગમોને આવરી લે છે. સામાન્ય રીતે, વાયુ અથવા પ્રવાહી પ્રવાહોને અલગ કરવા માટે યાંત્રિક વિભાજન પ્રક્રિયાઓ પટલ તકનીકનો ઉપયોગ કરે છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, પર્યાવરણીય પ્રદૂષકોને દૂર કરવા માટે વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે શોષણ, ઓક્સિડેશન અને પટલનું વિભાજન. પર્યાવરણમાં વાયુ પ્રદૂષણ, નકામું જળ પ્રદૂષણ વગેરે જેવા વિવિધ પ્રદૂષણ થાય છે. ઔદ્યોગિક પ્રદૂષણને રોકવા માટે ઉદ્યોગની જરૂરિયાત મુજબ કારણ કે 70 ટકાથી વધુ પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ ઉદ્યોગોને કારણે થાય છે. પર્યાવરણમાં હાનિકારક રાસાયણિક પ્રકાશનને જાળવવા અને અટકાવવા માટે વાયુ પ્રદૂષણ નિયંત્રણ અને નિવારણ અધિનિયમ 1981 ના સરકારી નિયમોનું પાલન કરવાની તેમની જવાબદારી છે. નિવારણ અને સલામતી પ્રક્રિયાઓ કરવાની ખાતરી કરો તે પછી ઉદ્યોગો તેમનો કચરો પર્યાવરણમાં છોડવામાં સક્ષમ બને છે. બાયોમાસ આધારિત મેમ્બ્રેન ટેકનોલોજી પ્રદૂષકોને દૂર કરવાના હથિયાર તરીકે ઉપયોગ કરવા માટેની સૌથી આશાસ્પદ તકનીકોમાંની એક છે કારણ કે તેમાં ઓછી કિંમત, વધુ કાર્યક્ષમતા અને ગૌણ પ્રદૂષકોનો અભાવ છે. સામાન્ય રીતે પટલ તૈયાર કરવાની પ્રક્રિયામાં પોલિસલ્ફોન, પોલીવિનાઈલડીન ફ્લોરાઇડ અને પોલીપ્રોપીલીનનો ઉપયોગ થાય છે. આ પટલ સામગ્રી બિન-નવીનીકરણીય અને બિન-બાયોડિગ્રેડેબલ છે જે હાનિકારક પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ પેદા કરે છે. સંશોધકો પર્યાવરણને અનુકૂળ પટલનું સંશ્લેષણ કરવાનો ઉકેલ શોધવાનો પ્રયાસ કરી રહ્યા છે જે પર્યાવરણીય પ્રદૂષણને ટાળે છે. પ્રદૂષકોને દૂર કરવા માટે બાયોમાસ આધારિત પટલ સંશ્લેષણ જેવી કુદરતી રીતે ઉપલબ્ધ સામગ્રીની મદદથી બાયોડિગ્રેડેબલ સામગ્રીના સંશ્લેષણનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. પટલનું વિહંગાવલોકન પટલને અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ ગરમી વગર કામ કરે છે અને તેથી નિસ્યંદન, ઉદાત્તીકરણ અથવા સ્ફટિકીકરણ જેવી પરંપરાગત થર્મલ અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ કરતાં ઓછી ઊર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. અલગ કરવાની પ્રક્રિયા સંપૂર્ણપણે ભૌતિક છે અને બંને અપૂર્ણાંકો (પારગમ્ય અને રિટેન્ટેટ) ઉપયોગી ઉત્પાદનો તરીકે મેળવી શકાય છે. પટલ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને શીત વિભાજનનો ઉપયોગ ખાદ્ય તકનીક, બાયોટેકનોલોજી અને ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. વધુમાં, પટલનો ઉપયોગ કરવાથી વિભાજન થાય છે જે થર્મલ વિભાજન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને અશક્ય હશે. ઉદાહરણ તરીકે, એઝોટ્રોપિક પ્રવાહી અથવા દ્રાવકોના ઘટકોને અલગ કરવું અશક્ય છે જે નિસ્યંદન અથવા પુનઃ સ્ફટિકીકરણ દ્વારા આઇસોમોર્ફિક સ્ફટિકો બનાવે છે પરંતુ આવા વિભાજન પટલ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. પટલના પ્રકાર પર આધાર રાખીને, ચોક્કસ વ્યક્તિગત પદાર્થો અથવા પદાર્થ મિશ્રણોનું પસંદગીયુક્ત વિભાજન શક્ય છે. મહત્વપૂર્ણ તકનીકી ઉપયોગોમાં રિવર્સ ઓસ્મોસિસ દ્વારા પીવાના પાણીના ઉત્પાદનનો સમાવેશ થાય છે. નકામા પાણીની સારવારમાં, પટલ તકનીક વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહી છે. ગંદાપાણીમાંથી કોલોઇડ્સ અને મેક્રોમોલેક્યુલ્સને દૂર કરવામાં અલ્ટ્રા/માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન ખૂબ જ અસરકારક બની શકે છે. જો ગંદા પાણીને સંવેદનશીલ પાણીમાં છોડવામાં આવે, ખાસ કરીને સંપર્ક જળ રમતો અને મનોરંજન માટે નિયુક્ત કરવામાં આવે તો આ જરૂરી છે. બજારનો લગભગ અડધો ભાગ હેમોડાયલિસિસ દ્વારા ઝેરી પદાર્થોને દૂર કરવા માટે કૃત્રિમ કિડની અને લોહીમાં ઓક્સિજનના પરપોટા મુક્ત પુરવઠા માટે કૃત્રિમ ફેફસાં જેવા તબીબી ઉપયોગોમાં છે. પર્યાવરણીય સંરક્ષણ (નેનો-મેમ-પ્રો આઇ. પી. પી. સી. ડેટાબેઝ) ના ક્ષેત્રમાં પટલ ટેકનોલોજીનું મહત્વ વધી રહ્યું છે. આધુનિક ઊર્જા પુનઃપ્રાપ્તિ તકનીકોમાં પણ, પટલનો વધુને વધુ ઉપયોગ થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે બળતણ કોષો અને ઓસ્મોટિક પાવર પ્લાન્ટમાં. દળ સ્થાનાંતરણ પટલ દ્વારા દળ સ્થાનાંતરણ માટે બે મૂળભૂત મોડેલોને અલગ કરી શકાય છેઃ દ્રાવણ-પ્રસરણ મોડેલ અને હાઇડ્રોડાયનેમિક મોડેલ. વાસ્તવિક પટલમાં, આ બે પરિવહન પદ્ધતિઓ ચોક્કસપણે સાથે-સાથે થાય છે, ખાસ કરીને અલ્ટ્રા-ગાળણ દરમિયાન. સોલ્યુશન-પ્રસરણ મોડેલ સોલ્યુશન-પ્રસરણ મોડેલમાં, પરિવહન માત્ર પ્રસરણ દ્વારા થાય છે. જે ઘટકનું પરિવહન કરવાની જરૂર છે તે પહેલા પટલમાં ઓગળવું આવશ્યક છે. દ્રાવણ-પ્રસરણ મોડેલનો સામાન્ય અભિગમ એ ધારવાનો છે કે ફીડ અને પારગમ્ય પ્રવાહીની રાસાયણિક ક્ષમતા નજીકના પટલની સપાટીઓ સાથે સંતુલનમાં છે જેમ કે પ્રવાહી અને પટલના તબક્કાઓમાં રાસાયણિક ક્ષમતા માટે યોગ્ય અભિવ્યક્તિઓ દ્રાવણ-પટલ ઇન્ટરફેસ પર સરખાવી શકાય છે. આ સિદ્ધાંત કુદરતી છિદ્રો વિનાના ગાઢ પટલ માટે વધુ મહત્વપૂર્ણ છે જેમ કે રિવર્સ ઓસ્મોસિસ માટે અને બળતણ કોષોમાં વપરાય છે. ગાળણ પ્રક્રિયા દરમિયાન પટલ પર એક સીમા સ્તર રચાય છે. આ સાંદ્રતા ઢાળ અણુઓ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે જે પટલમાંથી પસાર થઈ શકતા નથી. આ અસરને સાંદ્રતા ધ્રુવીકરણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે અને ગાળણ દરમિયાન થતી, ટ્રાન્સ-મેમ્બ્રેન ફ્લો (ફ્લક્સ) માં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે. એકાગ્રતા ધ્રુવીકરણ, સિદ્ધાંતમાં, પટલને સાફ કરીને ઉલટાવી શકાય તેવું છે, જેના પરિણામે પ્રારંભિક પ્રવાહ લગભગ સંપૂર્ણપણે પુનઃસ્થાપિત થાય છે. પટલમાં સ્પર્શક પ્રવાહનો ઉપયોગ (ક્રોસ-ફ્લો ગાળણ) પણ સાંદ્રતાના ધ્રુવીકરણને ઘટાડી શકે છે. હાઇડ્રોડાયનેમિક મોડેલ છિદ્રો દ્વારા પરિવહન-સૌથી સરળ કિસ્સામાં-સંવહની રીતે કરવામાં આવે છે. આ માટે છિદ્રોના કદ બે અલગ ઘટકોના વ્યાસ કરતા નાના હોવા જરૂરી છે. આ સિદ્ધાંત અનુસાર કાર્ય કરતા પટલનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે સૂક્ષ્મ અને અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશનમાં થાય છે. તેનો ઉપયોગ દ્રાવણમાંથી મેક્રોમોલેક્યુલ્સ, વિખેરણમાંથી કોલૉઇડ્સ અથવા બેક્ટેરિયાને દૂર કરવા માટે થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, જાળવી રાખેલા કણો અથવા અણુઓ પટલ પર પલ્પી માસ (ફિલ્ટર કેક) બનાવે છે, અને પટલની આ અવરોધ ગાળણને અવરોધે છે. આ અવરોધને ક્રોસ-ફ્લો પદ્ધતિ (ક્રોસ-ફ્લો ગાળણ) નો ઉપયોગ કરીને ઘટાડી શકાય છે. અહીં, ફિલ્ટર કરવા માટેનું પ્રવાહી પટલના આગળના ભાગમાં વહે છે અને પટલના આગળના અને પાછળના ભાગ વચ્ચેના દબાણના તફાવત દ્વારા આગળના ભાગમાં રીટેન્ટેટ (વહેતું સાંદ્ર) અને પાછળના ભાગમાં પરમીએટ (ગાળણ) માં અલગ પડે છે. આગળનો સ્પર્શક પ્રવાહ શીયર સ્ટ્રેસ બનાવે છે જે ફિલ્ટર કેકને તોડી નાખે છે અને અશુદ્ધિ ઘટાડે છે. પટલની કામગીરી ઓપરેશનના પ્રેરક બળ અનુસાર, તફાવત કરવો શક્ય છેઃ દબાણ-સંચાલિત કામગીરીઓ માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન નેનોફિલ્ટ્રેશન રિવર્સ ઓસ્મોસિસ ગેસ સેપરેશન એકાગ્રતા સંચાલિત કામગીરીઓ ડાયાલિસિસ પરવેપોરેશન ફોરવર્ડ ઓસ્મોસિસ વિદ્યુત સંભવિત ઢાળમાં કૃત્રિમ ફેફસાના ઓપરેશન ઇલેક્ટ્રોડાયાલિસિસ પટલ ઇલેક્ટ્રોલિસિસ દા. ત. ક્લોરાલ્કલાઇન પ્રક્રિયા ઇલેક્ટ્રોડ આયનીકરણ ઇલેક્ટ્રો ગાળણ બળતણ કોષ તાપમાન ઢાળ પટલ નિસ્યંદનમાં કામગીરી પટલ આકાર અને પ્રવાહ ભૂમિતિ પટલ પ્રક્રિયાઓની બે મુખ્ય પ્રવાહ રૂપરેખાંકનો છેઃ ક્રોસ-ફ્લો (અથવા સ્પર્શક પ્રવાહ) અને ડેડ-એન્ડ ગાળણ. ક્રોસ-ફ્લો ફિલ્ટરેશનમાં ફીડનો પ્રવાહ પટલની સપાટી પર સ્પર્શક હોય છે, રીટેન્ટેટને તે જ બાજુથી વધુ નીચે તરફ દૂર કરવામાં આવે છે, જ્યારે પારગમ્ય પ્રવાહને બીજી બાજુ ટ્રેક કરવામાં આવે છે. ડેડ-એન્ડ ગાળણક્રિયા દરમિયાન, પટલની સપાટી પર પ્રવાહીના પ્રવાહની દિશા સામાન્ય હોય છે. બંને પ્રવાહ ભૂમિતિઓ કેટલાક ફાયદા અને ગેરફાયદા આપે છે. સામાન્ય રીતે, ડેડ-એન્ડ ગાળણનો ઉપયોગ પ્રયોગશાળાના સ્કેલ પર શક્યતા અભ્યાસ માટે થાય છે. ડેડ-એન્ડ પટલ બનાવવાનું પ્રમાણમાં સરળ છે જે અલગ કરવાની પ્રક્રિયાના ખર્ચને ઘટાડે છે. ડેડ-એન્ડ મેમ્બ્રેન સેપરેશન પ્રક્રિયા અમલમાં મૂકવી સરળ છે અને પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે ક્રોસ-ફ્લો મેમ્બ્રેન ગાળણ કરતાં સસ્તી હોય છે. ડેડ-એન્ડ ગાળણ પ્રક્રિયા સામાન્ય રીતે બેચ-પ્રકારની પ્રક્રિયા છે, જ્યાં ગાળણ દ્રાવણને પટલ ઉપકરણમાં લોડ કરવામાં આવે છે (અથવા ધીમે ધીમે ખવડાવવામાં આવે છે), જે પછી પ્રેરક બળને આધિન કેટલાક કણોને પસાર થવાની મંજૂરી આપે છે. ડેડ-એન્ડ ગાળણનો મુખ્ય ગેરલાભ એ વ્યાપક પટલની અશુદ્ધિ અને સાંદ્રતાનું ધ્રુવીકરણ છે. ફાઉલિંગ સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ ડ્રાઇવિંગ દળો પર ઝડપથી પ્રેરિત થાય છે. ફીડ સોલ્યુશનમાં મેમ્બ્રેન ફાઉલિંગ અને કણની જાળવણી પણ સાંદ્રતા ઢાળ અને કણ બેકફ્લો (સાંદ્રતા ધ્રુવીકરણ) બનાવે છે. સ્પર્શક પ્રવાહ ઉપકરણો વધુ ખર્ચાળ અને શ્રમ-સઘન હોય છે, પરંતુ પસાર થતા પ્રવાહની વ્યાપક અસરો અને ઊંચા શીયર દરને કારણે તેઓ અશુદ્ધિ માટે ઓછા સંવેદનશીલ હોય છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા કૃત્રિમ પટલ ઉપકરણો (મોડ્યુલો) સપાટ શીટ્સ/પ્લેટ, સર્પાકાર ઘા અને હોલો ફાઇબર છે. સપાટ પ્લેટ સામાન્ય રીતે ગોળાકાર પાતળા સપાટ પટલની સપાટી તરીકે બનાવવામાં આવે છે જેનો ઉપયોગ ડેડ-એન્ડ ભૂમિતિ મોડ્યુલોમાં થાય છે. સર્પાકાર જખમો સમાન સપાટ પટલમાંથી બનાવવામાં આવે છે પરંતુ "પોકેટ" ના સ્વરૂપમાં હોય છે જેમાં બે પટલની શીટ્સ હોય છે જે અત્યંત છિદ્રાળુ આધાર પ્લેટ દ્વારા અલગ પડે છે. પછી સ્પર્શક પ્રવાહ ભૂમિતિ બનાવવા અને પટલની અશુદ્ધિ ઘટાડવા માટે આવા કેટલાક ખિસ્સાને ટ્યુબની આસપાસ વીંટાળવામાં આવે છે. હોલો ફાઇબર મોડ્યુલોમાં ગાઢ ત્વચાના વિભાજન સ્તરો સાથે સ્વ-સહાયક રેસાની એસેમ્બલી હોય છે, અને વધુ ખુલ્લું મેટ્રિક્સ દબાણના ઢાળનો સામનો કરવામાં અને માળખાકીય અખંડિતતા જાળવવામાં મદદ કરે છે. હોલો ફાઇબર મોડ્યુલોમાં 200 થી 2500 માઇક્રોન વ્યાસ સુધીના 10,000 ફાઇબર હોઈ શકે છે; હોલો ફાઇબર મોડ્યુલોનો મુખ્ય ફાયદો એ બંધ વોલ્યુમની અંદરનો ખૂબ મોટો સપાટી વિસ્તાર છે, જે અલગ કરવાની પ્રક્રિયાની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કરે છે. ડિસ્ક ટ્યુબ મોડ્યુલ ક્રોસ-ફ્લો ભૂમિતિ ઉપયોગ કરે છે અને તેમાં પ્રેશર ટ્યુબ અને હાઇડ્રોલિક ડિસ્કનો સમાવેશ થાય છે, જે કેન્દ્રીય તણાવ લાકડી દ્વારા પકડવામાં આવે છે, અને બે ડિસ્ક વચ્ચે આવેલા પટલ કુશનનો સમાવેશ થાય છે. પટલની કામગીરી અને સંચાલિત સમીકરણો લક્ષિત વિભાજન પ્રક્રિયા માટે કૃત્રિમ પટલની પસંદગી સામાન્ય રીતે થોડી જરૂરિયાતો પર આધારિત હોય છે. મોટા પ્રમાણમાં ફીડ સ્ટ્રીમ પર પ્રક્રિયા કરવા માટે પટલને પૂરતો સામૂહિક સ્થાનાંતરણ વિસ્તાર પૂરો પાડવો પડે છે. પસંદ કરેલા પટલમાં ચોક્કસ કણો માટે ઉચ્ચ પસંદગી (અસ્વીકાર) ગુણધર્મો હોવા જોઈએ; તેને અશુદ્ધિનો પ્રતિકાર કરવો પડે છે અને ઉચ્ચ યાંત્રિક સ્થિરતા હોવી જોઈએ. તે પુનઃઉત્પાદનક્ષમ હોવું જોઈએ અને ઉત્પાદન ખર્ચ ઓછો હોવો જોઈએ. સતત દબાણના ઘટાડા પર ડેડ-એન્ડ ગાળણ માટેનું મુખ્ય મોડેલિંગ સમીકરણ ડાર્સીના નિયમ દ્વારા રજૂ થાય છેઃ જ્યાં Vp અને Q અનુક્રમે પારગમ્યતાનું કદ અને તેનો વોલ્યુમેટ્રિક પ્રવાહ દર છે (ફીડ પ્રવાહની સમાન લાક્ષણિકતાઓના પ્રમાણસર), μ એ પારગમન પ્રવાહીની ગતિશીલ સ્નિગ્ધતા છે, A એ પટલ વિસ્તાર છે, Rm અને R એ પટલના સંબંધિત પ્રતિકાર અને ફાઉલેન્ટ્સની વધતી થાપણ છે. આર. એમ. ને દ્રાવક (પાણી) પારગમનના પટલ પ્રતિકાર તરીકે અર્થઘટન કરી શકાય છે. આ પ્રતિકાર એ પટલનો આંતરિક ગુણધર્મ છે અને તે એકદમ સ્થિર અને પ્રેરક બળ, Δp થી સ્વતંત્ર હોવાની અપેક્ષા છે. આર પટલ ફાઉલન્ટના પ્રકાર, ફિલ્ટરિંગ સોલ્યુશનમાં તેની સાંદ્રતા અને ફાઉલન્ટ-મેમ્બ્રેન ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓની પ્રકૃતિ સાથે સંબંધિત છે. ડાર્સીનો કાયદો આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં લક્ષિત વિભાજન માટે પટલ વિસ્તારની ગણતરી કરવાની મંજૂરી આપે છે. સોલ્યુટ સીવિંગ ગુણાંકને સમીકરણ દ્વારા વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છેઃ જ્યાં Cf અને Cp એ અનુક્રમે ફીડ અને પારગમ્યતામાં સોલ્યુટ સાંદ્રતા છે. હાઇડ્રોલિક પારગમ્યતાને પ્રતિકારના વ્યસ્ત તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે અને તે સમીકરણ દ્વારા રજૂ થાય છેઃ જ્યાં J એ પારગમ્ય પ્રવાહ છે જે પટલ વિસ્તારના એકમ દીઠ વોલ્યુમેટ્રિક પ્રવાહ દર છે. સોલ્યુટ સીવિંગ ગુણાંક અને હાઇડ્રોલિક પારગમ્યતા કૃત્રિમ પટલની કામગીરીનું ઝડપી મૂલ્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે. પટલ અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ પટલ અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ વિભાજન ઉદ્યોગમાં ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. તેમ છતાં, 1970 ના દાયકાના મધ્ય સુધી તેમને તકનીકી રીતે મહત્વપૂર્ણ માનવામાં આવતા ન હતા. પટલને અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ અલગ કરવાની પદ્ધતિઓ અને અલગ થયેલા કણોના કદના આધારે અલગ પડે છે. વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પટલ પ્રક્રિયાઓમાં માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન, અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન, નેનોફિલ્ટ્રેશન, રિવર્સ ઓસ્મોસિસ, ઇલેક્ટ્રોલિસિસ, ડાયાલિસિસ, ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ, ગેસ સેપરેશન, વરાળ પારગમન, બાષ્પીભવન, પટલ નિસ્યંદન અને પટલ સંપર્કોનો સમાવેશ થાય છે. બાષ્પીભવન સિવાયની તમામ પ્રક્રિયાઓમાં કોઈ તબક્કામાં ફેરફાર થતો નથી. ઇલેક્ટ્રોડાયલિસિસ સિવાયની તમામ પ્રક્રિયાઓ દબાણ સંચાલિત હોય છે. માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન અને અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશનનો વ્યાપક ઉપયોગ ખોરાક અને પીણાની પ્રક્રિયા (બીયર માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન, સફરજનના રસ અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન), બાયોટેકનોલોજીકલ એપ્લિકેશન્સ અને ફાર્માસ્યુટિકલ ઉદ્યોગ (એન્ટિબાયોટિક ઉત્પાદન, પ્રોટીન શુદ્ધિકરણ), જળ શુદ્ધિકરણ અને ગંદાપાણીની સારવાર, માઇક્રો ઇલેક્ટ્રોનિક્સ ઉદ્યોગ અને અન્યમાં થાય છે. નેનોફિલ્ટ્રેશન અને રિવર્સ ઓસ્મોસિસ પટલનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે જળ શુદ્ધિકરણ હેતુઓ માટે થાય છે. ગાઢ પટલનો ઉપયોગ વાયુ વિભાજન (કુદરતી વાયુમાંથી CO2 ને દૂર કરવા, હવાથી N2 ને અલગ કરવા, હવા અથવા નાઇટ્રોજન પ્રવાહમાંથી કાર્બનિક વરાળને દૂર કરવા) અને કેટલીકવાર પટલ નિસ્યંદન માટે થાય છે. પછીની પ્રક્રિયા એઝોટ્રોપિક રચનાઓને અલગ કરવામાં મદદ કરે છે જે નિસ્યંદન પ્રક્રિયાઓના ખર્ચને ઘટાડે છે. છિદ્રોના કદ અને પસંદગી તકનીકી પટલના છિદ્રોના કદ ઉત્પાદકના આધારે અલગ રીતે નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. એક સામાન્ય તફાવત નજીવા છિદ્રોના કદ દ્વારા છે. તે મહત્તમ છિદ્રોના કદના વિતરણનું વર્ણન કરે છે અને પટલની જાળવણી ક્ષમતા વિશે માત્ર અસ્પષ્ટ માહિતી આપે છે. પટલની બાકાત મર્યાદા અથવા "કટ-ઓફ" સામાન્ય રીતે એનએમડબલ્યુસી (નોમિનલ મોલેક્યુલર વેઇટ કટ-ઓફ, અથવા એમડબલ્યુસીઓ, મોલેક્યુલર વેઇટ કટ ઓફ, ડાલ્ટનમાં એકમો સાથે) ના સ્વરૂપમાં નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવે છે. તેને ગોળાકાર અણુનું લઘુતમ પરમાણુ વજન તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે જે પટલ દ્વારા 90 ટકા સુધી જાળવી રાખવામાં આવે છે. કટ-ઓફ, પદ્ધતિના આધારે, કહેવાતા D90 માં રૂપાંતરિત થઈ શકે છે, જે પછી મેટ્રિક એકમમાં દર્શાવવામાં આવે છે. વ્યવહારમાં પટલનું એમડબલ્યુસીઓ અણુના પરમાણુ વજન કરતાં ઓછામાં ઓછું 20 ટકા ઓછું હોવું જોઈએ જેને અલગ કરવાનું છે. ટ્રેક કોતરણીવાળા અભ્રક પટલનો ઉપયોગ કરીને બેક અને શુલ્ત્ઝે દર્શાવ્યું હતું કે છિદ્રોમાં અણુઓના અવરોધિત પ્રસરણને રેન્કિન સમીકરણ દ્વારા વર્ણવી શકાય છે. ફિલ્ટર પટલને છિદ્રોના કદ અનુસાર ચાર વર્ગોમાં વહેંચવામાં આવે છેઃ પટલના છિદ્રોના સ્વરૂપ અને આકાર ઉત્પાદન પ્રક્રિયા પર ખૂબ આધાર રાખે છે અને ઘણીવાર તેનો ઉલ્લેખ કરવો મુશ્કેલ હોય છે. તેથી, લાક્ષણિકતા માટે, પરીક્ષણ ગાળણક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે અને છિદ્ર વ્યાસ એ નાના કણોના વ્યાસનો સંદર્ભ આપે છે જે પટલમાંથી પસાર થઈ શકતા નથી. અસ્વીકાર વિવિધ રીતે નક્કી કરી શકાય છે અને છિદ્રોના કદનું પરોક્ષ માપન પૂરું પાડે છે. એક શક્યતા મેક્રોમોલેક્યુલ્સ (ઘણીવાર ડેક્સ્ટ્રાન, પોલિઇથિલિન ગ્લાયકોલ અથવા આલ્બ્યુમિન) નું ગાળણ છે, બીજી જેલ પારગમન ક્રોમેટોગ્રાફી દ્વારા કટ-ઓફનું માપન છે. આ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન કાર્યક્રમો માટે પટલને માપવા માટે થાય છે. અન્ય પરીક્ષણ પદ્ધતિ એ નિર્ધારિત કદ સાથેના કણોની ગાળણક્રિયા અને કણ સાઇઝર અથવા લેસર પ્રેરિત બ્રેકડાઉન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એલ. આઈ. બી. એસ.) દ્વારા તેમનું માપન છે. એક આબેહૂબ લાક્ષણિકતા ડેક્સ્ટ્રાન વાદળી અથવા અન્ય રંગીન અણુઓના અસ્વીકારને માપવા માટે છે. બેક્ટેરિયોફેજ અને બેક્ટેરિયાની જાળવણી, કહેવાતા "બેક્ટેરિયા ચેલેન્જ ટેસ્ટ", પણ છિદ્રોના કદ વિશે માહિતી પ્રદાન કરી શકે છે. છિદ્ર વ્યાસ નક્કી કરવા માટે, ભૌતિક પદ્ધતિઓ જેવી કે પોરોસીમીટર (પારો, પ્રવાહી-પ્રવાહી પોરોસીમીટર અને બબલ પોઇન્ટ ટેસ્ટ) નો પણ ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, પરંતુ છિદ્રોના ચોક્કસ સ્વરૂપ (જેમ કે નળાકાર અથવા સંયોજિત ગોળાકાર છિદ્રો) ધારવામાં આવે છે. આવી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ પટલ માટે થાય છે જેની છિદ્રોની ભૂમિતિ આદર્શ સાથે મેળ ખાતી નથી, અને આપણને "નોમિનલ" છિદ્ર વ્યાસ મળે છે, જે પટલની લાક્ષણિકતા દર્શાવે છે, પરંતુ તે તેની વાસ્તવિક ગાળણ વર્તણૂક અને પસંદગીને પ્રતિબિંબિત કરતી નથી. પસંદગી ખૂબ જ અલગ કરવાની પ્રક્રિયા, પટલની રચના અને છિદ્રોના કદ ઉપરાંત તેના વિદ્યુતરાસાયણિક ગુણધર્મો પર આધારિત છે. ઉચ્ચ પસંદગી સાથે, આઇસોટોપ્સને પરમાણુ ઇજનેરીમાં સમૃદ્ધ (યુરેનિયમ સંવર્ધન) કરી શકાય છે અથવા નાઇટ્રોજન જેવા ઔદ્યોગિક વાયુઓને પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકાય છે (ગેસ વિભાજન). આદર્શ રીતે, રેસમિક્સને પણ યોગ્ય પટલથી સમૃદ્ધ કરી શકાય છે. પટલની પસંદગી કરતી વખતે પસંદગીને ઉચ્ચ પારગમ્યતા કરતાં પ્રાથમિકતા હોય છે, કારણ કે મોડ્યુલર માળખા સાથે ફિલ્ટરની સપાટીને વધારીને નીચા પ્રવાહને સરળતાથી સરભર કરી શકાય છે. ગેસ તબક્કા ગાળણક્રિયા માં વિવિધ જમા કરવાની પદ્ધતિઓ કાર્યરત હોય છે, જેથી પટલના છિદ્રોના કદથી નીચેના કદના કણોને પણ જાળવી શકાય છે. પટલ વર્ગીકરણ જૈવ-પટલને બે શ્રેણીઓમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે, કૃત્રિમ પટલ અને કુદરતી પટલ. કૃત્રિમ પટલને વધુ કાર્બનિક અને અકાર્બનિક પટલમાં વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. કાર્બનિક પટલ પેટા વર્ગીકૃત પોલિમરીક પટલ અને અકાર્બનિક પટલ પેટા વર્ગીકૃત સિરામિક પોલિમર. બાયોમાસ મેમ્બ્રેનનું સંશ્લેષણ સંયુક્ત બાયોમાસ મેમ્બ્રેન ગ્રીન મેમ્બ્રેન અથવા બાયો-મેમ્બ્રેન સંશ્લેષણ એ સંરક્ષિત વાતાવરણનો ઉકેલ છે જે મોટાભાગે વ્યાપક કામગીરી ધરાવે છે. બાયોમાસનો ઉપયોગ સક્રિય કાર્બન નેનોપાર્ટિકલ્સના સ્વરૂપમાં થાય છે, જેમ કે સેલ્યુલોઝ આધારિત બાયોમાસ નાળિયેર શેલ, હેઝલનટ શેલ, અખરોટના શેલ, મકાઈની દાંડીઓનો કૃષિ કચરો વગેરે. જે સપાટીની હાઇડ્રોફિલિસિટી, મોટા છિદ્રોના કદ, વધુ અને નીચલી સપાટીની રફનેસમાં સુધારો કરે છે, તેથી પટલની અલગતા અને એન્ટિ-ફૌલિંગ કામગીરીમાં પણ એક સાથે સુધારો થાય છે. શુદ્ધ બાયોમાસ આધારિત પટલનું નિર્માણ બાયોમાસ આધારિત પટલ એ છોડના રેસા જેવા કાર્બનિક પદાર્થોમાંથી બનેલું પટલ છે. આ પટલોનો ઉપયોગ ઘણીવાર પાણી શુદ્ધિકરણ અને ગંદાપાણીના શુદ્ધિકરણ કાર્યક્રમોમાં થાય છે. શુદ્ધ બાયોમાસ આધારિત પટલનું નિર્માણ એક જટિલ પ્રક્રિયા છે જેમાં સંખ્યાબંધ પગલાં સામેલ છે. પ્રથમ પગલું એ કાર્બનિક પદાર્થોનું સ્લરી બનાવવાનું છે. આ સ્લરીને પછી કાચ અથવા ધાતુની પ્લેટ જેવા સબસ્ટ્રેટ પર નાખવામાં આવે છે. કાસ્ટ પછી સૂકવવામાં આવે છે, અને પરિણામી પટલ પછી તેના ગુણધર્મોને સુધારવા માટે રાસાયણિક અથવા ગરમીની સારવાર જેવી સંખ્યાબંધ સારવારને આધિન છે. બાયોમાસ આધારિત પટલના બનાવટમાં એક પડકાર એ છે કે ઇચ્છિત ગુણધર્મો સાથે પટલ બનાવવું. પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણો અને ઝિલ્લી સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉપકરણોની સૂચિ નીચે મુજબ છેઃ સેન્ટ્રીફ્યુજ કાસ્ટિંગ મશીન પ્લેન કાસ્ટિંગ ગ્લાસ મેગ્નેટિક સ્ટિરર ગ્લાસ વેરઃ બીકર, માપન સિલિન્ડર, ફ્લાસ્ક વગેરે. ઓવન મોર્ટાર અને પેસ્ટલ મેમ્બ્રેન લાક્ષણિકતા પટલના કાસ્ટિંગ અને સંશ્લેષણ પછી પટલના પરિમાણો, જેમ કે છિદ્રોના કદ, કાર્ય જૂથ, ભૌતિક ગુણધર્મો વગેરે વિશે વધુ વિગતો જાણવા માટે તૈયાર પટલને લાક્ષણિકતા આપવાની જરૂર છે. પટલના ગુણધર્મોને જાણવું મહત્વપૂર્ણ છે જેથી આપણે કણોના પ્રદૂષકોને દૂર કરી શકીએ અને તેની સારવાર કરી શકીએ, જે પર્યાવરણમાં પ્રદૂષણનું કારણ બને છે. લાક્ષણિકતા માટે નીચેના વિવિધ સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છેઃ સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (SEM) ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપ (TEM) ફોરિયર ટ્રાન્સફોર્મ ઇન્ફ્રારેડ સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (FTIR) એક્સ-રે વિવર્તન (XRD) લિક્વિડ-લિક્વિડ ડિસ્પ્લેસમેન્ટ પોરોસિમેટ્રી (LLDP) બાયોમાસ મેમ્બ્રેન એપ્લિકેશન્સ વોટર ટ્રીટમેન્ટ એ એવી કોઈપણ પ્રક્રિયા છે જે પાણીની ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે જેથી તે ચોક્કસ અંતિમ ઉપયોગ માટે વધુ સ્વીકાર્ય બને. પટલનો ઉપયોગ કદના બાકાત અથવા ચાર્જ અલગ કરીને પાણીમાંથી કણોને દૂર કરવા માટે થઈ શકે છે. કદના બાકાતમાં, પટલમાં છિદ્રો એટલા કદના હોય છે કે છિદ્રો કરતાં નાના કણો જ તેમાંથી પસાર થઈ શકે છે. પટલમાં છિદ્રો એવા કદના હોય છે કે જેમાંથી માત્ર પાણીના અણુઓ જ પસાર થઈ શકે છે, જે ઓગળેલા અશુદ્ધિઓને પાછળ છોડી દે છે. વાયુ પૃથક્કરણ વાયુ પૃથક્કરણમાં પટલનો ઉપયોગ, જેમ કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ (), નાઇટ્રોજન ઓક્સાઇડ (), સલ્ફર ઓક્સાઇડ (), પર્યાવરણનું રક્ષણ કરવા માટે હાનિકારક વાયુઓને દૂર કરી શકાય છે. બાયોમાસ મેમ્બ્રેન ગેસનું વિભાજન વ્યાપારી પટલ કરતાં વધુ અસરકારક છે. હેમોડાયલિસિસમાં હેમોડાયલિસિસ મેમ્બ્રેન એપ્લિકેશન એ લોહીમાંથી કચરાના ઉત્પાદનો અને વધારાના પ્રવાહીને દૂર કરવા માટે અર્ધપારગમ્ય પટલનો ઉપયોગ કરવાની પ્રક્રિયા છે. કણ સંચય કૃત્રિમ પટલ નોંધો સંદર્ભો ઓસાડા, વાય., નાકાગાવા, ટી., મેમ્બ્રેન સાયન્સ એન્ડ ટેકનોલોજી, ન્યૂ યોર્કઃ માર્સેલ ડેકર, ઇન્ક, 1992 પણ જુઓ. ઝેમાન, લિયોસ જે., ઝાયડની, એન્ડ્રુ એલ., માઇક્રોફિલ્ટ્રેશન એન્ડ અલ્ટ્રાફિટ્રેશન, પ્રિન્સિપલ્સ એન્ડ એપ્લિકેશન્સ., ન્યૂ યોર્કઃ માર્સેલ ડેકર, ઇન્ક., 1996. મુલ્ડર એમ., બેઝિક પ્રિન્સિપલ્સ ઓફ મેમ્બ્રેન ટેક્નોલોજી, ક્લુવર એકેડેમિક પબ્લિશર્સ, નેધરલેન્ડ, 1996. જોર્નિટ્ઝ, માઇક ડબલ્યુ., સ્ટેરાઇલ ફિલ્ટરેશન, સ્પ્રિંગર, જર્મની, 2006 વેન રીસ આર., ઝાયડની એ. બાયોપ્રોસેસ મેમ્બ્રેન ટેકનોલોજી. જે. મેમ સાય. 297 (2007): 16-50. ટેમ્પલિન ટી., જોહન્સ્ટન ડી., સિંઘ વી., ટમ્બલ્સન એમ. ઇ., બેલિયા આર. એલ. રૌશ કે. ડી. મકાઈની પ્રક્રિયાના પ્રવાહોમાંથી ઘન પદાર્થોનું પટલ અલગ પાડવું. બાયોરેસ ટેક. 97 (2006): 1536-1545. રીપરજર એસ., શુલ્ઝ જી. બાયોટેકનિકલ એપ્લિકેશન્સમાં માઇક્રોપોરસ પટલ. બાયોપ્રોસેસ એન્જી. 1 (1986): 43-49. થોમસ મેલિન, રોબર્ટ રાઉટેનબેક, મેમ્બ્રાનવેરફારેન, સ્પ્રિંગર, જર્મની, 2007. મુનીર ચેરિયન, હેન્ડબચ અલ્ટ્રાફિલ્ટ્રેશન, બેહર, 1990. એબરહાર્ડ સ્ટેડ, મેમ્બ્રેનન અને મેમ્બ્રેનપ્રોઝેસ, વી. સી. એચ., 1992. ગાળણક્રિયા