Membrane
एक झिल्ली एक चयनात्मक बाधा है; यह कुछ चीजों को गुजरने देता है लेकिन दूसरों को रोकता है। ऐसी चीजें अणु, आयन या अन्य छोटे कण हो सकते हैं। झिल्ली को आम तौर पर सिंथेटिक झिल्ली और जैविक झिल्ली में वर्गीकृत किया जा सकता है। जैविक झिल्ली में कोशिका झिल्ली (कोशिकाओं या अंगों के बाहरी आवरण जो कुछ घटकों को पारित करने की अनुमति देते हैं); परमाणु झिल्ली, जो एक कोशिका नाभिक को कवर करती है; और ऊतक झिल्ली, जैसे म्यूकोसा और सेरोसा शामिल हैं। कृत्रिम झिल्ली मनुष्यों द्वारा प्रयोगशालाओं और उद्योग (जैसे रासायनिक संयंत्र) में उपयोग के लिए बनाई जाती है। झिल्ली की इस अवधारणा को अठारहवीं शताब्दी से जाना जाता रहा है लेकिन द्वितीय विश्व युद्ध के अंत तक प्रयोगशाला के बाहर इसका बहुत कम उपयोग किया गया था। यूरोप में पीने के पानी की आपूर्ति युद्ध से प्रभावित हुई थी और जल सुरक्षा का परीक्षण करने के लिए झिल्ली फिल्टर का उपयोग किया गया था। हालांकि, विश्वसनीयता की कमी, धीमी गति से संचालन, कम चयनात्मकता और बढ़ी हुई लागत के कारण, झिल्ली का व्यापक रूप से दोहन नहीं किया गया था। बड़े पैमाने पर झिल्ली का पहला उपयोग सूक्ष्म निस्पंदन और अति निस्पंदन प्रौद्योगिकियों के साथ किया गया था। 1980 के दशक से, इलेक्ट्रोडायलिसिस के साथ इन पृथक्करण प्रक्रियाओं को बड़े संयंत्रों में नियोजित किया जाता है और आज, कई अनुभवी कंपनियां बाजार की सेवा करती हैं। झिल्ली की चयनात्मकता का स्तर झिल्ली के छिद्र के आकार पर निर्भर करता है। छिद्र के आकार के आधार पर, उन्हें माइक्रोफिल्ट्रेशन (एम. एफ.), अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यू. एफ.), नैनोफिल्ट्रेशन (एन. एफ.) और रिवर्स ऑस्मोसिस (आर. ओ.) झिल्ली के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। झिल्ली सजातीय या विषम संरचना के साथ विभिन्न मोटाई की भी हो सकती है। झिल्ली तटस्थ या आवेशित हो सकती है, और कण परिवहन सक्रिय या निष्क्रिय हो सकता है। बाद वाले को झिल्ली प्रक्रिया के दबाव, एकाग्रता, रासायनिक या विद्युत प्रवणता द्वारा सुगम बनाया जा सकता है। झिल्ली प्रक्रिया वर्गीकरण सूक्ष्म निस्पंदन (एम. एफ.) सूक्ष्म निस्पंदन 0.08-2 एम. यू. एम. से अधिक कणों को हटा देता है और 7-100 के. पी. ए. की सीमा के भीतर काम करता है। माइक्रोफिल्ट्रेशन का उपयोग अवशिष्ट निलंबित ठोस (एसएस) को हटाने के लिए किया जाता है, बैक्टीरिया को हटाने के लिए प्रभावी कीटाणुशोधन के लिए पानी की स्थिति और रिवर्स ऑस्मोसिस के लिए पूर्व-उपचार चरण के रूप में किया जाता है। अपेक्षाकृत हाल के विकास झिल्ली बायोरिएक्टर (एमबीआर) हैं जो सूक्ष्म निस्पंदन और जैविक उपचार के लिए एक बायोरिएक्टर को जोड़ते हैं। अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) अल्ट्राफिल्ट्रेशन 0.005-2 माइक्रोन से अधिक कणों को हटा देता है और 70-700 केपीए की सीमा के भीतर काम करता है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन का उपयोग माइक्रोफिल्ट्रेशन के समान कई अनुप्रयोगों के लिए किया जाता है। कुछ अति-निस्पंदन झिल्लियों का उपयोग उच्च आणविक भार वाले घुलनशील यौगिकों, जैसे प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट को हटाने के लिए भी किया गया है। इसके अलावा, वे वायरस और कुछ एंडोटॉक्सिन को हटा सकते हैं। नैनोफिल्ट्रेशन (एन. एफ.) नैनोफिल्ट्रेशन को "लूज़" आर. ओ. के रूप में भी जाना जाता है और यह 0,002 माइक्रोन से छोटे कणों को अस्वीकार कर सकता है। नैनोफिल्ट्रेशन का उपयोग अपशिष्ट जल से चयनित घुलनशील घटकों को हटाने के लिए किया जाता है। एन. एफ. को मुख्य रूप से एक झिल्ली नरम करने की प्रक्रिया के रूप में विकसित किया जाता है जो रासायनिक नरम करने का एक विकल्प प्रदान करता है। इसी तरह, नैनोफिल्ट्रेशन का उपयोग निर्देशित रिवर्स ऑस्मोसिस से पहले पूर्व-उपचार के रूप में किया जा सकता है। एन. एफ. पूर्व-उपचार के मुख्य उद्देश्य हैंः (1)। मैलापन और बैक्टीरिया को हटाकर आर. ओ. झिल्ली के कणों और सूक्ष्मजीवों के दूषित होने को कम करें, (2) कठोरता आयनों को हटाकर स्केलिंग को रोकें, (3) फीड-वाटर टोटल डिसॉल्व्ड सॉलिड (टी. डी. एस.) सांद्रता को कम करके आर. ओ. प्रक्रिया के संचालन दबाव को कम करें। रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) रिवर्स ऑस्मोसिस का उपयोग आमतौर पर विलवणीकरण के लिए किया जाता है। साथ ही, आर. ओ. का उपयोग आमतौर पर सूक्ष्म निस्पंदन के साथ उन्नत उपचार के बाद शेष अपशिष्ट जल से घुलनशील घटकों को हटाने के लिए किया जाता है। आरओ आयनों को बाहर करता है लेकिन डीयोनाइज्ड पानी (850-7000 केपीए) का उत्पादन करने के लिए उच्च दबाव की आवश्यकता होती है। आर. ओ. उपयोग की सरलता और आसवन की तुलना में अपेक्षाकृत कम ऊर्जा लागत के कारण सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विलवणीकरण तकनीक है, जो तापीय प्रक्रियाओं पर आधारित तकनीक का उपयोग करती है। ध्यान दें कि आरओ झिल्ली आयनिक स्तर पर पानी के घटकों को हटा देती है। ऐसा करने के लिए, अधिकांश वर्तमान आरओ सिस्टम एक थिन-फिल्म कम्पोजिट (टीएफसी) का उपयोग करते हैं, जिसमें मुख्य रूप से तीन परतें होती हैंः एक पॉलीएमाइड परत, एक पॉलीसल्फोन परत और एक पॉलिएस्टर परत। नैनोस्ट्रक्चर्ड झिल्ली झिल्ली का एक उभरता हुआ वर्ग आणविक पैमाने पर सामग्री को अलग करने के लिए नैनोस्ट्रक्चर चैनलों पर निर्भर करता है। इनमें कार्बन नैनोट्यूब झिल्ली, ग्राफीन झिल्ली, आंतरिक माइक्रोपोरोसिटी (पी. आई. एम. एस.) के पॉलिमर से बनी झिल्ली और धातु-कार्बनिक ढांचे (एम. ओ. एफ.) को शामिल करने वाली झिल्ली शामिल हैं। इन झिल्लियों का उपयोग नैनोफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस जैसे आकार के चयनात्मक पृथक्करण के लिए किया जा सकता है, लेकिन पैरफिन से ओलेफिन और पानी से अल्कोहल जैसे अधिशोषण चयनात्मक पृथक्करण के लिए भी किया जा सकता है जिन्हें पारंपरिक रूप से महंगे और ऊर्जा गहन आसवन की आवश्यकता होती है। झिल्ली क्षेत्र में, मॉड्यूल शब्द का उपयोग झिल्ली, दबाव समर्थन संरचना, फीड इनलेट, आउटलेट पारगम्य और प्रतिधारण धाराओं और एक समग्र समर्थन संरचना से बनी एक पूरी इकाई का वर्णन करने के लिए किया जाता है। झिल्ली मॉड्यूल के प्रमुख प्रकार हैंः ट्यूबलर, जहाँ झिल्ली को एक सहायक झरझरा ट्यूब के अंदर रखा जाता है, और इन ट्यूबों को इकाई मॉड्यूल बनाने के लिए एक बेलनाकार खोल में एक साथ रखा जाता है। ट्यूबलर उपकरणों का उपयोग मुख्य रूप से सूक्ष्म और अति-निस्पंदन अनुप्रयोगों में किया जाता है क्योंकि वे उच्च ठोस और उच्च चिपचिपाहट गुणों के साथ प्रक्रिया धाराओं को संभालने की क्षमता के साथ-साथ सफाई में उनकी सापेक्ष आसानी के लिए भी उपयोग किए जाते हैं। खोखले रेशे की झिल्ली में सैकड़ों से हजारों खोखले रेशे होते हैं। पूरी असेंबली को एक दबाव पात्र में डाला जाता है। फ़ीड को फाइबर के अंदर (अंदर-बाहर प्रवाह) या फाइबर के बाहर (बाहर-अंदर प्रवाह) पर लगाया जा सकता है। सर्पिल घाव, जहाँ दो सपाट झिल्ली शीट के बीच एक लचीला पारगम्य स्पेसर रखा जाता है। एक लचीला फ़ीड स्पेसर जोड़ा जाता है और सपाट चादरों को एक गोलाकार विन्यास में घुमाया जाता है। हाल के विकासों में, सतह पैटर्न तकनीकों ने पारगम्य फ़ीड स्पेसर को सीधे झिल्ली में एकीकृत करने की अनुमति दी है, जिससे एक एकीकृत झिल्ली प्लेट की अवधारणा को जन्म मिला है और फ्रेम में सपाट झिल्ली शीट और समर्थन प्लेटों की एक श्रृंखला होती है। उपचारित किया जाने वाला पानी दो आसन्न झिल्ली संयोजनों की झिल्ली के बीच से गुजरता है। प्लेट झिल्ली का समर्थन करती है और इकाई मॉड्यूल से बाहर निकलने के लिए पारगम्यता के लिए एक चैनल प्रदान करती है। सिरेमिक और पॉलीमेरिक फ्लैट शीट झिल्ली और मॉड्यूल। फ्लैट शीट झिल्ली आमतौर पर अंतर्निर्मित जलमग्न वैक्यूम-संचालित निस्पंदन प्रणाली होती है जिसमें मॉड्यूल के ढेर होते हैं जिनमें से प्रत्येक में कई शीट होते हैं। निस्पंदन विधि बाहर की ओर होती है जहाँ पानी झिल्ली से होकर गुजरता है और पारगम्य चैनलों में एकत्र किया जाता है। सफाई वातन, बैकवॉश और सी. आई. पी. द्वारा की जा सकती है। झिल्ली प्रक्रिया संचालन किसी भी झिल्ली प्रक्रिया के प्रमुख तत्व समग्र पारगम्य प्रवाह पर निम्नलिखित मापदंडों के प्रभाव से संबंधित हैंः झिल्ली पारगम्यता (के) प्रति इकाई झिल्ली क्षेत्र में परिचालन प्रेरक बल (ट्रांस झिल्ली दबाव, टी. एम. पी.) झिल्ली की सतह की अशुद्धता और बाद में सफाई। प्रवाह, दबाव, पारगम्यता एक झिल्ली प्रणाली से कुल पारगम्य प्रवाह निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया जाता हैः जहाँ Qp पारगम्य धारा प्रवाह दर है [किलोग्राम·एस−1], Fw जल प्रवाह दर है [किलोग्राम·एम−2·एस−1] और A झिल्ली क्षेत्र है [एम2] एक झिल्ली की पारगम्यता (के) [एम·एस−2·बार−1] अगले समीकरण द्वारा दी जाती हैः ट्रांस-झिल्ली दबाव (टी. एम. पी.) निम्नलिखित अभिव्यक्ति द्वारा दिया जाता हैः जहाँ पी. टी. एम. पी. ट्रांस-झिल्ली दबाव [केपीए] है, पी. एफ. फ़ीड धारा का प्रवेश दबाव [केपीए] है; पी. सी. केंद्रित धारा का दबाव [केपीए] है। अस्वीकृति (आर) को फीड वाटर से हटाए गए कणों की संख्या के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। संबंधित द्रव्यमान संतुलन समीकरण हैंः एक झिल्ली प्रक्रिया के संचालन को नियंत्रित करने के लिए, प्रवाह और टी. एम. पी. से संबंधित दो तरीकों का उपयोग किया जा सकता है। ये विधियाँ हैं (1) स्थिर टी. एम. पी. और (2) स्थिर प्रवाह। ऑपरेशन मोड तब प्रभावित होंगे जब रिटेनटेट में अस्वीकृत सामग्री और कण झिल्ली में जमा हो जाते हैं। किसी दिए गए टी. एम. पी. पर, झिल्ली के माध्यम से पानी का प्रवाह कम हो जाएगा और किसी दिए गए प्रवाह पर, टी. एम. पी. बढ़ेगा, जिससे पारगम्यता (के) कम हो जाएगी। इस घटना को अशुद्धि के रूप में जाना जाता है, और यह झिल्ली प्रक्रिया संचालन की मुख्य सीमा है। डेड-एंड और क्रॉस-फ्लो ऑपरेशन मोड झिल्ली के लिए दो ऑपरेशन मोड का उपयोग किया जा सकता है। ये तरीके हैंः डेड-एंड निस्पंदन जहां झिल्ली पर लागू सभी फ़ीड इसके माध्यम से गुजरती है, एक पारगम्यता प्राप्त करती है। चूंकि कोई संकेंद्रित धारा नहीं है, इसलिए सभी कण झिल्ली में बने रहते हैं। कच्चे खाद्य-जल का उपयोग कभी-कभी झिल्ली की सतह से संचित सामग्री को निकालने के लिए किया जाता है। क्रॉस-फ्लो निस्पंदन जहाँ फ़ीड के पानी को झिल्ली के लिए एक क्रॉस-फ्लो स्पर्शरेखा के साथ पंप किया जाता है और केंद्रित और पारगम्य धाराएँ प्राप्त की जाती हैं। इस मॉडल का तात्पर्य है कि झिल्ली के पार फ़ीड-पानी के प्रवाह के लिए, केवल एक अंश पारगम्य उत्पाद में परिवर्तित हो जाता है। इस पैरामीटर को "रूपांतरण" या "पुनर्प्राप्ति" (एस) कहा जाता है। पुनर्प्राप्ति कम हो जाएगी यदि पारगम्य का उपयोग आगे प्रक्रिया संचालन को बनाए रखने के लिए किया जाता है, आमतौर पर झिल्ली की सफाई के लिए। निस्पंदन से प्रवाह के खिलाफ प्रतिरोध में वृद्धि होती है। डेड-एंड निस्पंदन प्रक्रिया के मामले में, झिल्ली पर बने केक की मोटाई के अनुसार प्रतिरोध बढ़ता है। नतीजतन, पारगम्यता (के) और प्रवाह तेजी से ठोस सांद्रता के अनुपात में कम हो जाते हैं और इस प्रकार, समय-समय पर सफाई की आवश्यकता होती है। पार-प्रवाह प्रक्रियाओं के लिए, सामग्री का निक्षेपण तब तक जारी रहेगा जब तक कि झिल्ली को बांधने वाले केक के बल तरल पदार्थ के बलों द्वारा संतुलित नहीं हो जाते। इस बिंदु पर, पार-प्रवाह निस्पंदन एक स्थिर स्थिति की स्थिति में पहुंच जाएगा, और इस प्रकार, प्रवाह समय के साथ स्थिर रहेगा। इसलिए, इस विन्यास के लिए कम आवधिक सफाई की आवश्यकता होगी। फाउलिंग फाउलिंग को झिल्ली पर फ़ीड स्ट्रीम में घटकों के संभावित जमाव और संचय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। आर. ओ. प्रदर्शन का नुकसान अपरिवर्तनीय कार्बनिक और/या अकार्बनिक अशुद्धि और सक्रिय झिल्ली परत के रासायनिक क्षरण के परिणामस्वरूप हो सकता है। माइक्रोबायोलॉजिकल फाउलिंग, जिसे आम तौर पर अपरिवर्तनीय लगाव और झिल्ली पर बैक्टीरिया कोशिकाओं के विकास के परिणाम के रूप में परिभाषित किया जाता है, पुरानी झिल्ली को छोड़ने का एक सामान्य कारण भी है। विलवणीकरण संयंत्रों में विभिन्न प्रकार के ऑक्सीडेटिव समाधान, सफाई और एंटी-फाउलिंग एजेंटों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, और उनका दोहराए जाने वाला और आकस्मिक संपर्क झिल्ली को प्रतिकूल रूप से प्रभावित कर सकता है, आमतौर पर उनकी अस्वीकृति क्षमता में कमी के माध्यम से। अशुद्धि कई भौतिक रासायनिक और जैविक तंत्रों के माध्यम से हो सकती है जो झिल्ली की सतह पर ठोस सामग्री के बढ़ते जमाव से संबंधित हैं। मुख्य तंत्र जिनके द्वारा अशुद्धता हो सकती है, वे हैंः झिल्ली पर फ़ीड वाटर के घटकों का निर्माण जो प्रवाह के प्रतिरोध का कारण बनता है। इस निर्माण को विभिन्न प्रकारों में विभाजित किया जा सकता हैः छिद्र संकीर्णता, जिसमें ठोस सामग्री होती है जिसे छिद्रों की आंतरिक सतह से जोड़ा गया है। छिद्र अवरुद्ध तब होता है जब फ़ीड-पानी के कण झिल्ली के छिद्रों में फंस जाते हैं। जेल/केक परत का निर्माण तब होता है जब फ़ीड में ठोस पदार्थ झिल्ली के छिद्र आकार से बड़ा होता है। रासायनिक अवक्षेपों का निर्माण जिसे झिल्ली के स्केलिंग उपनिवेशीकरण या बायोफौलिंग के रूप में जाना जाता है, तब होता है जब सूक्ष्मजीव झिल्ली की सतह पर बढ़ते हैं। अशुद्धि नियंत्रण और शमन चूंकि अशुद्धि झिल्ली प्रणालियों के डिजाइन और संचालन में एक महत्वपूर्ण विचार है, क्योंकि यह उपचार से पहले की जरूरतों, सफाई की आवश्यकताओं, संचालन स्थितियों, लागत और प्रदर्शन को प्रभावित करता है, इसलिए इसे रोकना चाहिए, और यदि आवश्यक हो, तो हटा दिया जाना चाहिए। खराबी को रोकने के लिए संचालन की स्थितियों को अनुकूलित करना महत्वपूर्ण है। हालाँकि, यदि अशुद्धि पहले ही हो चुकी है, तो इसे भौतिक या रासायनिक सफाई का उपयोग करके हटाया जाना चाहिए। झिल्ली के लिए शारीरिक सफाई तकनीकों में झिल्ली विश्राम और झिल्ली बैकवॉशिंग शामिल हैं। बैक-वॉशिंग या बैक-फ्लशिंग में झिल्ली के माध्यम से विपरीत दिशा में पारगम्यता को पंप करना शामिल है। पीठ धोना छिद्र अवरुद्ध होने के कारण होने वाली अधिकांश प्रतिवर्ती अशुद्धियों को सफलतापूर्वक हटा देता है। झिल्ली के माध्यम से हवा को फ्लश करके भी बैकवॉशिंग को बढ़ाया जा सकता है। बैकवॉशिंग परिचालन लागत को बढ़ाती है क्योंकि पारगम्य प्रवाह प्रत्यावर्तन के लिए उपयुक्त दबाव प्राप्त करने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। झिल्ली विश्राम में एक अवधि के दौरान निस्पंदन को रोकना शामिल है, और इस प्रकार, पारगम्य प्रवाह प्रत्यावर्तन की कोई आवश्यकता नहीं है। आराम से झिल्ली की रासायनिक सफाई से पहले लंबे समय तक निस्पंदन बनाए रखा जा सकता है। बैक पल्स उच्च आवृत्ति बैक पल्स के परिणामस्वरूप गंदगी परत को कुशलता से हटाया जाता है। इस विधि का उपयोग आमतौर पर सिरेमिक झिल्ली के लिए किया जाता है हाल के अध्ययनों ने इष्टतम परिणामों के लिए विश्राम और बैकवॉशिंग को संयोजित करने का आकलन किया है। रासायनिक सफाई। ऑपरेशन के समय के साथ आराम और बैकवॉशिंग की प्रभावशीलता कम हो जाएगी क्योंकि झिल्ली की सतह पर अधिक अपरिवर्तनीय अशुद्धियाँ जमा हो जाती हैं। इसलिए, शारीरिक सफाई के अलावा, रासायनिक सफाई की भी सिफारिश की जा सकती है। इसमें शामिल हैंः रासायनिक उन्नत बैकवॉश, यानी, बैकवॉशिंग अवधि के दौरान रासायनिक सफाई एजेंट की कम सांद्रता जोड़ी जाती है। रासायनिक सफाई, जहाँ मुख्य सफाई एजेंट सोडियम हाइपोक्लोराइट (कार्बनिक अशुद्धि के लिए) और साइट्रिक एसिड (अकार्बनिक अशुद्धि के लिए) हैं। प्रत्येक झिल्ली आपूर्तिकर्ता अपने रासायनिक सफाई व्यंजनों का प्रस्ताव देता है, जो मुख्य रूप से एकाग्रता और विधियों के मामले में भिन्न होते हैं। ऑपरेशन की स्थिति को अनुकूलित करना। अशुद्धि को रोकने के लिए झिल्ली की संचालन स्थितियों को अनुकूलित करने के लिए कई तंत्र किए जा सकते हैं, उदाहरण के लिएः प्रवाह को कम करना। प्रवाह हमेशा अशुद्धि को कम करता है लेकिन यह पूंजी लागत पर प्रभाव डालता है क्योंकि यह अधिक झिल्ली क्षेत्र की मांग करता है। इसमें स्थायी प्रवाह पर काम करना शामिल है जिसे उस प्रवाह के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जिसके लिए टी. एम. पी. धीरे-धीरे स्वीकार्य दर से बढ़ता है, जैसे कि रासायनिक सफाई आवश्यक नहीं है। डेड-एंड के बजाय क्रॉस-फ्लो निस्पंदन का उपयोग करना। पार-प्रवाह निस्पंदन में, झिल्ली पर केवल एक पतली परत जमा होती है क्योंकि सभी कण झिल्ली पर बरकरार नहीं रहते हैं, लेकिन एकाग्रता उन्हें हटा देती है। फ़ीड-वाटर के पूर्व-उपचार का उपयोग फ़ीड-वाटर के निलंबित ठोस और बैक्टीरिया की मात्रा को कम करने के लिए किया जाता है। फ्लोक्यूलैंट और जमावट का भी उपयोग किया जाता है, जैसे फेरिक क्लोराइड और एल्यूमीनियम सल्फेट, जो एक बार पानी में घुल जाने के बाद, निलंबित ठोस, कोलॉइड और घुलनशील कार्बनिक जैसे पदार्थों को सोख लेते हैं। परिवहन घटना झिल्ली परिवर्तन को अनुकूलित करने के लिए रूपक संख्यात्मक मॉडल पेश किए गए हैं। हाल के प्रयासों ने झिल्ली सामग्री के सतह रसायन विज्ञान को बदलकर झिल्ली की अशुद्धि को खत्म करने पर ध्यान केंद्रित किया है ताकि इस संभावना को कम किया जा सके कि अशुद्धि झिल्ली की सतह से चिपक जाएगी। उपयोग की जाने वाली सटीक रासायनिक रणनीति उस घोल के रसायन विज्ञान पर निर्भर करती है जिसे फ़िल्टर किया जा रहा है। उदाहरण के लिए, विलवणीकरण में उपयोग की जाने वाली झिल्ली को खनिजों के संचय के माध्यम से अशुद्धता का विरोध करने के लिए हाइड्रोफोबिक बनाया जा सकता है, जबकि जैविक विज्ञान के लिए उपयोग की जाने वाली झिल्ली को प्रोटीन/कार्बनिक संचय को कम करने के लिए हाइड्रोफिलिक बनाया जा सकता है। पतली फिल्म निक्षेपण के माध्यम से सतह रसायन विज्ञान में संशोधन से काफी हद तक अशुद्धि को कम किया जा सकता है। संशोधन तकनीकों का उपयोग करने में एक कमी यह है कि, कुछ मामलों में, झिल्ली प्रक्रिया की प्रवाह दर और चयनात्मकता नकारात्मक रूप से प्रभावित हो सकती है। आर. ओ. झिल्ली का पुनर्चक्रण अपशिष्ट की रोकथाम एक बार जब झिल्ली एक महत्वपूर्ण प्रदर्शन गिरावट तक पहुँच जाती है तो इसे त्याग दिया जाता है। फेंके गए आर. ओ. झिल्ली मॉड्यूल को वर्तमान में दुनिया भर में निष्क्रिय ठोस अपशिष्ट के रूप में वर्गीकृत किया गया है और अक्सर लैंडफिल में निपटाया जाता है; हालाँकि उन्हें ऊर्जावान रूप से भी पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। हालांकि, इससे बचने के लिए पिछले दशकों में विभिन्न प्रयास किए गए हैं, जैसे कि अपशिष्ट की रोकथाम, प्रत्यक्ष पुनः उपयोग और पुनर्चक्रण के तरीके। इस संबंध में, झिल्ली अपशिष्ट प्रबंधन पदानुक्रम का भी पालन करती है। इसका मतलब है कि सबसे बेहतर कार्रवाई झिल्ली के डिजाइन को उन्नत करना है जो एक ही अनुप्रयोग में उपयोग में कमी की ओर ले जाता है और सबसे कम पसंदीदा कार्रवाई एक निपटान है और लैंडफिलिंग आरओ झिल्ली में कुछ पर्यावरणीय समस्याएं हैं जिन्हें परिपत्र अर्थव्यवस्था सिद्धांतों का पालन करने के लिए हल किया जाना चाहिए। मुख्य रूप से उनका सेवा जीवन 5-10 वर्षों का है। पिछले दो दशकों में आर. ओ. विलवणीकरण संयंत्रों की संख्या में 70 प्रतिशत की वृद्धि हुई है। इन आर. ओ. संयंत्रों का आकार भी काफी बढ़ गया है, जिनमें से कुछ की उत्पादन क्षमता प्रति दिन 600,000 घन मीटर से अधिक है। इसका मतलब है कि हर साल 14,000 टन झिल्ली अपशिष्ट का उत्पादन होता है। एक झिल्ली के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए, विभिन्न रोकथाम विधियों का विकास किया जाता हैः दक्षता में सुधार के लिए पूर्व-उपचार प्रक्रिया के साथ आरओ प्रक्रिया का संयोजन; दूषित-रोधी तकनीकों का विकास; और झिल्ली की सफाई के लिए उपयुक्त प्रक्रियाओं का विकास। उपचार-पूर्व प्रक्रियाएँ परिचालन लागत को कम करती हैं क्योंकि खारे पानी के फ़ीड में रासायनिक योजकों की मात्रा कम होती है और आरओ प्रणाली के लिए कम परिचालन रखरखाव की आवश्यकता होती है। आर. ओ. झिल्ली पर चार प्रकार की अशुद्धियाँ पाई जाती हैंः (i) अकार्बनिक (नमक वर्षा), (ii) कार्बनिक, (iii) कोलॉइडल (सस्पेंशन में कणों का जमाव) (iv) माइक्रोबायोलॉजिकल (बैक्टीरिया और कवक)। इस प्रकार, पूर्व-उपचार प्रक्रियाओं और रासायनिक खुराक के एक उपयुक्त संयोजन के साथ-साथ एक कुशल सफाई योजना जो इस प्रकार की अशुद्धियों से निपटती है, एक प्रभावी एंटी-फाउलिंग तकनीक के विकास को सक्षम बनाती है। अधिकांश पौधे हर सप्ताह अपनी झिल्ली को साफ करते हैं (सी. ई. बी.-रासायनिक रूप से उन्नत बैकवॉश)। इस रखरखाव सफाई के अलावा, सालाना दो से चार बार गहन सफाई (सी. आई. पी.) की सिफारिश की जाती है। आर. ओ. झिल्ली के पुनः उपयोग में कम कठोर विनिर्देशों के साथ अन्य पृथक्करण प्रक्रियाओं में मॉड्यूल का प्रत्यक्ष पुनः उपयोग शामिल है। आर. ओ. टी. एफ. सी. झिल्ली से एक झरझरा झिल्ली में परिवर्तन पॉलीमाइड की घनी परत को नीचा करके संभव है। विभिन्न ऑक्सीकरण समाधानों के साथ रासायनिक उपचार द्वारा आर. ओ. झिल्ली को परिवर्तित करने का उद्देश्य एम. एफ. या यू. एफ. जैसे अनुप्रयोगों में पुनः उपयोग के लिए पॉलीमाइड झिल्ली की सक्रिय परत को हटाना है। यह लगभग दो साल के लंबे जीवन का कारण बनता है। बहुत सीमित संख्या में रिपोर्टों में प्रत्यक्ष आर. ओ. के पुनः उपयोग की क्षमता का उल्लेख किया गया है। अध्ययनों से पता चलता है कि एक शव परीक्षण जांच में हाइड्रोलिक पारगम्यता, नमक अस्वीकृति, रूपात्मक और स्थलाकृतिक विशेषताओं, और क्षेत्र उत्सर्जन स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन और परमाणु बल सूक्ष्मदर्शी का उपयोग किया गया था। पुराने आर. ओ. तत्व का प्रदर्शन नैनोफिल्ट्रेशन (एन. एफ.) झिल्ली के समान था, इस प्रकार पारगम्यता में 1 से 2,1 एल. एम.-2 एच.-1 बार-1 तक की वृद्धि और एन. ए. सी. एल. अस्वीकृति में 90 प्रतिशत से 35-50% तक की गिरावट देखना आश्चर्य की बात नहीं थी। दूसरी ओर, प्रक्रिया की समग्र दक्षता को अधिकतम करने के लिए, हाल ही में एक ही दबाव पोत के भीतर अलग-अलग प्रदर्शन के आरओ तत्वों को जोड़ना आम बात हो गई है, जिसे बहु-झिल्ली पोत डिजाइन कहा जाता है। सिद्धांत रूप में, यह नवीन संकर प्रणाली निस्पंदन ट्रेन के अपस्ट्रीम खंड में उच्च अस्वीकृति, कम उत्पादकता झिल्ली का उपयोग करने की सलाह देती है, इसके बाद उच्च उत्पादकता, डाउनस्ट्रीम खंड में कम ऊर्जा झिल्ली का उपयोग किया जाता है। दो तरीके हैं जिनसे यह डिजाइन मदद कर सकता हैः या तो कम दबाव की जरूरतों के कारण ऊर्जा के उपयोग को कम करके या उत्पादन को बढ़ाकर। चूंकि यह अवधारणा किसी दिए गए अनुप्रयोग के लिए आवश्यक मॉड्यूल और दबाव जहाजों की संख्या को कम करेगी, इसलिए इसमें प्रारंभिक निवेश लागत को काफी कम करने की क्षमता है। एक ही दबाव वाहिका के भीतर पुरानी आरओ झिल्ली का आंतरिक रूप से पुनः उपयोग करके इस मूल अवधारणा को अनुकूलित करने का प्रस्ताव है। सामग्री का पुनर्चक्रण एक सामान्य शब्द है जिसमें सामग्री या उसके घटकों को भौतिक रूप से बदलना शामिल है ताकि उन्हें अन्य उपयोगी उत्पादों में पुनः उत्पन्न किया जा सके। झिल्ली मॉड्यूल जटिल संरचनाएँ हैं, जिनमें कई अलग-अलग बहुलक घटक होते हैं और संभावित रूप से, अलग-अलग घटकों को अन्य उद्देश्यों के लिए पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। प्लास्टिक ठोस अपशिष्ट उपचार और पुनर्चक्रण को यांत्रिक पुनर्चक्रण, रासायनिक पुनर्चक्रण और ऊर्जा पुनर्प्राप्ति में विभाजित किया जा सकता है। यांत्रिक पुनर्चक्रण विशेषताएँः रुचि के घटकों को पहले अलग करने की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया के दौरान संपत्ति के बिगड़ने से बचने के लिए पिछली धुलाई। पॉलीमेरिक सामग्री को उपयुक्त आकार में पीसना (सामग्री का 5 प्रतिशत का नुकसान)। संभावित पश्च धुलाई। पिघलने और निकालने की प्रक्रिया (सामग्री का 10 प्रतिशत नुकसान)। पुनर्चक्रित किए जा सकने वाले झिल्ली घटकों (थर्मोप्लास्टिक): पीपी, पॉलिएस्टर, आदि। झिल्ली की चादरेंः कई अलग-अलग पॉलिमर और योजकों से निर्मित और इसलिए स्वाभाविक रूप से सटीक और कुशलता से अलग करना मुश्किल है। मुख्य लाभः यह वर्जिन प्लास्टिक उत्पादन को विस्थापित करता है। मुख्य नुकसानः सभी घटकों को अलग करने की आवश्यकता है, बड़ी मात्रा में घटकों को व्यवहार्य होने के लिए। रासायनिक पुनर्चक्रण विशेषताएँः विध्रुवीकरण और क्षरण तकनीकों का उपयोग करके पॉलिमर को छोटे अणुओं में विभाजित करें। संदूषित सामग्री के साथ उपयोग नहीं किया जा सकता है। रासायनिक पुनर्चक्रण प्रक्रियाएँ विशिष्ट सामग्रियों के लिए तैयार की जाती हैं। लाभः पूर्व-उपचार के सीमित उपयोग के साथ विषम पॉलिमर को संसाधित किया जा सकता है। नुकसानः यांत्रिक पुनर्चक्रण की तुलना में अधिक महंगा और जटिल। पॉलिएस्टर सामग्री (जैसे पारगम्य स्पेसर और झिल्ली शीट के घटकों में) रासायनिक पुनर्चक्रण प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त हैं, और हाइड्रोलिसिस का उपयोग बहुलक बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली पॉली-संघनन प्रतिक्रिया को उलटने के लिए किया जाता है, जिसमें पानी मिलाकर अपघटन होता है। ऊर्जावान पुनर्प्राप्ति विशेषताएँः मात्रा में 90-99% की कमी, लैंडफिल पर दबाव को कम करना। अपशिष्ट भस्मक आम तौर पर 760 डिग्री सेल्सियस से 1100 डिग्री सेल्सियस तक काम कर सकते हैं और इसलिए फाइबर ग्लास आवरण में अवशिष्ट अकार्बनिक भराव को छोड़कर सभी दहनशील सामग्री को हटाने में सक्षम होंगे। ऊष्मा ऊर्जा को पुनः प्राप्त किया जा सकता है और बिजली उत्पादन या अन्य ऊष्मा संबंधी प्रक्रियाओं के लिए उपयोग किया जा सकता है, और पारंपरिक ऊर्जा से ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन की भरपाई भी की जा सकती है। यदि ठीक से नियंत्रित नहीं किया जाता है, तो ग्रीनहाउस गैसों के साथ-साथ अन्य हानिकारक उत्पादों का उत्सर्जन हो सकता है। अनुप्रयोग झिल्ली की विशिष्ट विशेषताएं द्रव प्रक्रियाओं में पृथक्करण प्रक्रियाओं के लिए अतिरिक्त इकाई संचालन के रूप में उनका उपयोग करने में रुचि के लिए जिम्मेदार हैं। ध्यान में रखे गए कुछ लाभों में शामिल हैंः कम ऊर्जा-गहन, क्योंकि उन्हें बड़े चरण परिवर्तनों की आवश्यकता नहीं होती है अधिशोषक या विलायकों की मांग न करें, जो उपकरण की सरलता और प्रतिरूपता को संभालने के लिए महंगे या कठिन हो सकते हैं, जो अधिक कुशल झिल्ली को शामिल करने की सुविधा प्रदान करते हैं झिल्ली का उपयोग दबाव के साथ किया जाता है क्योंकि समाधान की झिल्ली निस्पंदन और रिवर्स ऑस्मोसिस में ड्राइविंग प्रक्रियाएं होती हैं। डायलिसिस और वाष्पीकरण में एक सांद्रता प्रवणता के साथ रासायनिक क्षमता प्रेरक बल है। इसके अलावा एक झिल्ली सहायता प्राप्त निष्कर्षण प्रक्रिया के रूप में निष्कर्षण रासायनिक क्षमता में ढाल पर निर्भर करता है। पारंपरिक कठोर जलमग्न डिजाइनों के एक उन्नत विकल्प के रूप में उथले पानी में तरंग नियंत्रण के लिए एक प्रकार की झिल्ली के रूप में एक जलमग्न लचीला टीला ब्रेकवाटर का उपयोग किया जा सकता है। हालाँकि, जैविक प्रणालियों में उनकी भारी सफलता उनके अनुप्रयोग से मेल नहीं खाती है। इसके मुख्य कारण हैंः अशुद्धि-उपयोग के साथ कार्य में कमी प्रति झिल्ली क्षेत्र निषेधात्मक लागत विलायक प्रतिरोधी सामग्री की कमी पैमाने पर जोखिम भी देखें कोलोडियन बैग संदर्भ ग्रंथ सूची मेटकाफ और एडी। अपशिष्ट जल अभियांत्रिकी, उपचार और पुनः उपयोग। मैकग्रा-हिल बुक कंपनी, न्यूयॉर्क। चौथा संस्करण, 2004। पाउला वैन डेन ब्रिंक, फ्रैंक वेरगेल्ट, हेंक वैन अस, एरी ज़्विजनेनबर्ग, हार्डी टेमिंक, मार्क C.M.van लूस्ड्रेक्ट। "एक झिल्ली बायोरिएक्टर से झिल्ली की यांत्रिक सफाई की क्षमता"। जर्नल ऑफ मेम्ब्रेन साइंस। 429, 2013. 259-267। साइमन 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