Membrane scaling
झिल्ली मापन तब होता है जब एक या अधिक कम घुलनशील लवण (जैसे, कैल्शियम कार्बोनेट, कैल्शियम फॉस्फेट, आदि) अवक्षेपित करें और रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) अनुप्रयोगों में झिल्ली की सतह पर एक घनी परत बनाएं। चित्र 1 और 2 क्रमशः स्केलिंग के बिना और स्केलिंग के साथ आरओ झिल्ली की सतह की स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) छवियों को दर्शाते हैं। झिल्ली मापन, अन्य प्रकार की झिल्ली अशुद्धियों की तरह, उच्च परिचालन दबाव के कारण ऊर्जा लागत को बढ़ाता है, और पारगम्य जल उत्पादन को कम करता है। इसके अलावा, बार-बार झिल्ली की सफाई के कारण स्केलिंग झिल्ली के जीवनकाल को नुकसान पहुंचा सकती है और कम कर सकती है और इसलिए यह आरओ अनुप्रयोगों में एक बड़ी परिचालन चुनौती है। झिल्ली स्केलिंग तब हो सकती है जब आर. ओ. सांद्र में कम घुलनशील लवण अति संतृप्त हो जाते हैं, जिसका अर्थ है कि उनकी सांद्रता उनके संतुलन (घुलनशीलता) के स्तर से अधिक हो जाती है। आर. ओ. प्रक्रियाओं में, सांद्र में कम घुलनशील लवणों की बढ़ती सांद्रता मुख्य रूप से फ़ीड वाटर से पारगम्य पानी की निकासी के कारण होती है। फ़ीड वाटर के लिए पारगम्य पानी के अनुपात को पुनर्प्राप्ति के रूप में जाना जाता है जो सीधे झिल्ली स्केलिंग से संबंधित है। विशिष्ट ऊर्जा खपत को कम करने के लिए आर. ओ. संस्थापनाओं में पुनर्प्राप्ति यथासंभव अधिक होनी चाहिए। हालांकि, उच्च पुनर्प्राप्ति दर पर, सांद्र में कम घुलनशील लवणों की सांद्रता नाटकीय रूप से बढ़ सकती है। उदाहरण के लिए, 80 प्रतिशत और 90 प्रतिशत पुनर्प्राप्ति के लिए, संकेन्द्रित में लवणों की सांद्रता फ़ीड वाटर में उनकी सांद्रता के क्रमशः 5 और 10 गुना तक पहुंच सकती है। यदि आर. ओ. फीड वाटर में कैल्शियम और फॉस्फेट की सांद्रता क्रमशः 200 मिलीग्राम/एल और 5 मिलीग्राम/एल है, तो आर. ओ. सांद्रता में सांद्रता 90 प्रतिशत पुनर्प्राप्ति पर 1000 मिलीग्राम/एल और 50 मिलीग्राम/एल होगी, जो कैल्शियम फॉस्फेट घुलनशीलता सीमा से अधिक होगी और जिसके परिणामस्वरूप कैल्शियम फॉस्फेट स्केलिंग होगा। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि झिल्ली स्केलिंग न केवल सुपरसैचुरेशन पर निर्भर है, बल्कि क्रिस्टलीकरण कैनेटीक्स, यानी न्यूक्लिएशन और क्रिस्टल विकास पर भी निर्भर है। आर. ओ. में पाए जाने वाले स्केलिंग यौगिक आर. ओ. प्रक्रियाओं में स्केलिंग का कारण बनने वाले सबसे आम लवण हैंः कैल्शियम कार्बोनेट कैल्शियम सल्फेट सिलिका/धातु सिलिकेट्स बेरियम सल्फेट कैल्शियम फॉस्फेट स्केलिंग भविष्यवाणी विधियाँ पानी के घोल में कम घुलनशील लवणों की स्केलिंग प्रवृत्ति को निर्धारित करने के लिए कई सूचकांक उपलब्ध हैं। ये सूचकांक जानकारी प्रदान करते हैं यदि कोई दी गई पैमाना बनाने वाली प्रजाति असंतृप्त, संतृप्त या अति संतृप्त है। स्केलिंग तब नहीं होती है जब एक यौगिक असंतृप्त होता है, जबकि यह जल्द या बाद में होगा जब एक यौगिक असंतृप्त होता है। आर. ओ. अनुप्रयोगों में स्केलिंग की भविष्यवाणी करने के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले सूचकांक हैंः संतृप्ति सूचकांक (एस. आई.) जहां, आई. ए. पी. और के. एस. पी. क्रमशः आयन गतिविधि उत्पाद और कम घुलनशील नमक के घुलनशीलता उत्पाद हैं। उदाहरण के लिए, कैल्शियम सल्फेट के लिए एस. आई. की गणना निम्नानुसार की जा सकती हैः जहाँ, γ गतिविधि गुणांक है। [Ca2 +] और [SO42−] क्रमशः मोल/एल में कैल्शियम और सल्फेट सांद्रता हैं। सुपरसैचुरेशन अनुपात (एस. आर.) जहां आई. ए. पी. और के. एस. पी. क्रमशः आयन गतिविधि उत्पाद और कम घुलनशील नमक का घुलनशीलता उत्पाद हैं। उदाहरण के लिए, कैल्शियम सल्फेट के लिए Sr की गणना निम्नानुसार की जा सकती हैः जहाँ, γ गतिविधि गुणांक है। [Ca2 +] और [SO42−] क्रमशः मोल/एल में कैल्शियम और सल्फेट सांद्रता हैं। लैंगलियर संतृप्ति सूचकांक (एल. एस. आई.) एल. एस. आई. का उपयोग केवल कैल्शियम कार्बोनेट स्केलिंग के लिए किया जाता है। दूसरी ओर, एस. आई. और एस. आर. सभी यौगिकों के लिए लागू होते हैं। प्रत्येक एस. आई. और एल. एस. आई. के लिए एक सकारात्मक मान इंगित करता है कि आर. ओ. में स्केलिंग हो सकती है, जबकि एक नकारात्मक मूल्य का अर्थ है कि स्केलिंग नहीं होगी। इसी तरह, स्केलिंग तब हो सकती है जब Sr> 1, लेकिन तब नहीं जब Sr <1। आरओ अनुप्रयोगों में स्केलिंग नियंत्रण आरओ अनुप्रयोगों में स्केलिंग को रोकने के लिए कई तरीके हैं, जिनमें आरओ फ़ीड का अम्लीकरण, आरओ सिस्टम रिकवरी को कम करना और एंटीस्केलेंट एडिशन शामिल हैं। आर. ओ. फीड वाटर का अम्लीकरण आर. ओ. प्रक्रियाओं में कैल्शियम कार्बोनेट स्केलिंग से निपटने के लिए पहले तरीकों में से एक था। हालांकि, एसिड के उपयोग से जुड़े जोखिमों के कारण, यह विधि कम आम होती जा रही है। इसके अलावा, अम्लीकरण सभी प्रकार के तराजू के लिए प्रभावी नहीं हो सकता है; उदाहरण के लिए, यह कैल्शियम कार्बोनेट स्केलिंग को रोकने में बहुत प्रभावी है लेकिन कैल्शियम सल्फेट स्केलिंग को नहीं। स्केलिंग को रोकने का एक अन्य तरीका कम रिकवरी (फीड वाटर के लिए पारगम्य पानी का अनुपात) पर आरओ को संचालित करना है। आर. ओ. अनुप्रयोग की पुनर्प्राप्ति को इस दृष्टिकोण में कम किया जाता है ताकि केंद्रित पानी के अति संतृप्ति स्तर को असंतृप्त स्थितियों में कम किया जा सके। कम पुनर्प्राप्ति सांद्रता ध्रुवीकरण के प्रतिकूल प्रभाव को कम करती है क्योंकि झिल्ली की सतह पर कम विलेय सांद्रता होती है, जिससे पैमाने के निर्माण की क्षमता कम हो जाती है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण बहुत आकर्षक या किफायती नहीं है क्योंकि इसके परिणामस्वरूप उच्च विशिष्ट ऊर्जा खपत होती है। इसके अलावा, बड़ी मात्रा में एकाग्र निपटान एक समस्या है। आर. ओ. फ़ीड के अलावा एंटीस्केलेंट्स पैमाने नियंत्रण के मामले में सबसे व्यापक रूप से लागू रणनीतियों में से एक है। एंटीस्केलेंट्स मुख्य रूप से कार्बनिक यौगिक होते हैं जिनमें सल्फोनेट, फॉस्फोनेट या कार्बोक्जिलिक एसिड कार्यात्मक समूह होते हैं जो क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया, यानी न्यूक्लिएशन और/या स्केलिंग यौगिकों के विकास चरण में बाधा डालते हैं। एंटीस्केलेंट तीन तंत्रों द्वारा पैमाने के गठन को रोकता है, अर्थात् सीमा अवरोध, क्रिस्टल संशोधन और फैलाव। सीमा अवरोध तब होता है जब एंटीस्केलेंट अणु क्रिस्टल नाभिक पर अवशोषित होते हैं और अपनी न्यूक्लिएशन प्रक्रिया को रोकते हैं, जबकि क्रिस्टल संशोधन और फैलाव एंटीस्केलेंट की वृद्धि और/या क्रिस्टल और कणों के समूह को रोकने की क्षमता होती है। बाजार में कई वाणिज्यिक एंटीस्केलेंट हैं। आर. ओ. अनुप्रयोगों में, एंटीस्केलेंट्स को फीडवाटर की संरचना के आधार पर चुना जाता है, और उनकी खुराक की गणना आमतौर पर एंटीस्केलेंट निर्माताओं द्वारा बनाए गए कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग करके की जाती है। संदर्भ जल उपचार अशुद्ध झिल्ली प्रौद्योगिकी