Synthetic membrane
مصنوعی جھلی، یا مصنوعی جھلی، مصنوعی طور پر بنائی گئی جھلی ہے جو عام طور پر لیبارٹری یا صنعت میں علیحدگی کے مقاصد کے لیے ہوتی ہے۔ بیسویں صدی کے وسط سے چھوٹے اور بڑے پیمانے کے صنعتی عمل کے لیے مصنوعی جھلیوں کا کامیابی سے استعمال کیا جا رہا ہے۔ مصنوعی جھلیوں کی وسیع اقسام معلوم ہیں۔ انہیں نامیاتی مواد جیسے پولیمر اور مائع کے ساتھ ساتھ غیر نامیاتی مواد سے بھی تیار کیا جا سکتا ہے۔ علیحدگی کی صنعت میں تجارتی طور پر استعمال ہونے والی زیادہ تر مصنوعی جھلیاں پولیمرک ڈھانچوں سے بنی ہوتی ہیں۔ ان کی درجہ بندی ان کی سطح کی کیمسٹری، بلک اسٹرکچر، مورفولوجی اور پیداوار کے طریقہ کار کی بنیاد پر کی جا سکتی ہے۔ مصنوعی جھلیوں اور الگ الگ ذرات کی کیمیائی اور جسمانی خصوصیات کے ساتھ ساتھ محرک قوت کا انتخاب جھلی کی علیحدگی کے ایک مخصوص عمل کی وضاحت کرتا ہے۔ صنعت میں جھلی کے عمل کی سب سے زیادہ استعمال ہونے والی محرک قوتیں دباؤ اور ارتکاز کے میلان ہیں۔ اس لیے متعلقہ جھلی کے عمل کو فلٹریشن کہا جاتا ہے۔ علیحدگی کے عمل میں استعمال ہونے والی مصنوعی جھلیاں مختلف جیومیٹری اور متعلقہ بہاؤ کی ترتیب کی ہو سکتی ہیں۔ ان کی درجہ بندی ان کے اطلاق اور علیحدگی کے نظام کی بنیاد پر بھی کی جا سکتی ہے۔ سب سے مشہور مصنوعی جھلی کو الگ کرنے کے عمل میں پانی کی صفائی، ریورس اوسموسس، قدرتی گیس کی ڈی ہائیڈروجنیشن، مائیکرو فلٹریشن اور الٹرا فلٹریشن کے ذریعے خلیوں کے ذرات کو ہٹانا، دودھ کی مصنوعات سے مائکروجنزموں کو ہٹانا، اور ڈائلیسس شامل ہیں۔ میمبرین کی اقسام اور ساخت مصنوعی جھلی کو بڑی تعداد میں مختلف مواد سے بنایا جا سکتا ہے۔ یہ نامیاتی یا غیر نامیاتی مواد سے بنایا جا سکتا ہے جس میں ٹھوس جیسے دھاتیں، سیرامکس، یکساں فلمیں، پولیمر، متنوع ٹھوس (پولیمرک مرکب، مخلوط شیشے)، اور مائع شامل ہیں۔ سیرامک جھلی غیر نامیاتی مواد جیسے ایلومینیم آکسائڈ، سلکان کاربائڈ، اور زرکونیم آکسائڈ سے تیار کی جاتی ہیں۔ سیرامک جھلی جارحانہ میڈیا (ایسڈ، مضبوط سالوینٹس) کے عمل کے لیے بہت مزاحم ہیں۔ وہ کیمیائی، تھرمل، اور میکانکی اور حیاتیاتی طور پر بہت مستحکم ہیں۔ اگرچہ سیرامک جھلیوں کا وزن زیادہ ہوتا ہے اور ان کی پیداوار کی لاگت کافی ہوتی ہے، لیکن وہ ماحولیاتی طور پر دوستانہ ہوتے ہیں اور ان کی کام کرنے کی زندگی طویل ہوتی ہے۔ سیرامک جھلی عام طور پر نلکی دار کیپلیریوں کی یک سنگی شکلوں کے طور پر بنائی جاتی ہیں۔ مائع جھلیاں مائع جھلیاں غیر سخت مواد سے بنی مصنوعی جھلیوں کا حوالہ دیتی ہیں۔ صنعت میں کئی قسم کی مائع جھلیوں کا سامنا کیا جا سکتا ہے: ایملشن مائع جھلیاں، متحرک (معاون) مائع جھلیاں، پگھلی ہوئی نمکیات، اور کھوکھلی فائبر پر مشتمل مائع جھلیاں۔ مائع جھلیوں کا بڑے پیمانے پر مطالعہ کیا گیا ہے لیکن اب تک ان کے تجارتی استعمال محدود ہیں۔ کافی طویل مدتی استحکام کو برقرار رکھنا مسئلہ ہے، اس کی وجہ جھلی کے مائعوں کے ساتھ رابطے کے مراحل میں بخارات یا تحلیل ہونے کا رجحان ہے۔ پولیمرک جھلی جھلی علیحدگی کی صنعت کے بازار کی قیادت کرتی ہے کیونکہ وہ کارکردگی اور معاشیات میں بہت مسابقتی ہیں۔ بہت سے پولیمر دستیاب ہیں، لیکن جھلی پولیمر کا انتخاب کوئی معمولی کام نہیں ہے۔ ایک پولیمر میں مطلوبہ اطلاق کے لیے مناسب خصوصیات ہونی چاہئیں۔ پولیمر کو بعض اوقات الگ الگ مالیکیولز کے لیے کم بائنڈنگ تعلق پیش کرنا پڑتا ہے (جیسا کہ بائیوٹیکنالوجی ایپلی کیشنز کے معاملے میں)، اور اسے صفائی کے سخت حالات کا مقابلہ کرنا پڑتا ہے۔ اسے منتخب میمبرین فیبریکیشن ٹیکنالوجی کے ساتھ مطابقت رکھتا ہونا چاہیے۔ پولیمر کو اس کی زنجیروں کی سختی، زنجیر کے تعاملات، دقیانوسی اور اس کے فعال گروپوں کی قطعیت کے لحاظ سے ایک موزوں جھلی ہونا چاہیے۔ پولیمر بے ساختہ اور نیم کرسٹل ڈھانچے کی تشکیل کر سکتے ہیں (شیشے کی منتقلی کے مختلف درجہ حرارت بھی ہو سکتے ہیں)، جو جھلی کی کارکردگی کی خصوصیات کو متاثر کرتے ہیں۔ جھلی کو الگ کرنے کے عمل کے کم لاگت کے معیار کی تعمیل کے لیے پولیمر کو قابل رسائی اور معقول قیمت پر ہونا چاہیے۔ بہت سے جھلی پولیمر کو گرافٹ کیا جاتا ہے، اپنی مرضی کے مطابق تبدیل کیا جاتا ہے، یا ان کی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے کوپولیمر کے طور پر تیار کیا جاتا ہے۔ جھلی کی ترکیب میں سب سے عام پولیمر سیلولوز ایسیٹیٹ، نائٹروسیلولوز، اور سیلولوز ایسٹر (سی اے، سی این، اور سی ای)، پولی سلفون (پی ایس)، پولی ایتھر سلفون (پی ای ایس)، پولی ایکریلونیٹریل (پی اے این)، پولیمائڈ، پولیمائڈ، پولی ایتھلین اور پولی پروپیلین (پی ای اور پی پی)، پولی ٹیٹرافلورویتھیلین (پی ٹی ایف ای)، پولی وینائلڈین فلورائڈ (پی وی ڈی ایف)، پولی وینائل کلورائڈ (پی وی سی) ہیں۔ پولیمر الیکٹرولائٹ میمبرینز پولیمر میمبرینز کو انتہائی تیزابی یا بنیادی فعال گروپوں کے اضافے سے آئن ایکسچینج میمبرینز میں فعال کیا جا سکتا ہے، جیسے۔ سلفونک ایسڈ اور کواٹرنیری امونیم، جھلی کو بالترتیب پانی کے چینل بنانے اور منتخب طور پر کیٹیشن یا آئنوں کو منتقل کرنے کے قابل بناتے ہیں۔ اس زمرے میں سب سے اہم فعال مواد میں پروٹون ایکسچینج میمبرینز اور الکلائن اینین ایکسچینج میمبرینز شامل ہیں، جو پانی کے علاج، توانائی کے ذخیرے، توانائی کی پیداوار میں بہت سی ٹیکنالوجیز کے مرکز میں ہیں۔ پانی کے علاج کے اندر استعمال میں ریورس اوسموسس، الیکٹرو ڈائیلیسس، اور ریورسڈ الیکٹرو ڈائیلیسس شامل ہیں۔ توانائی کے ذخیرے کے اندر ایپلی کیشنز میں ریچارج ایبل میٹل-ایئر الیکٹرو کیمیکل سیل اور مختلف قسم کی فلو بیٹری شامل ہیں۔ توانائی کی پیداوار کے اندر ایپلی کیشنز میں پروٹون ایکسچینج میمبرین فیول سیل (پی ای ایم ایف سی)، الکلائن اینین ایکسچینج میمبرین فیول سیل (اے ای ایم ایف سی)، اور اوسموٹک اور الیکٹرو ڈائیلیسس پر مبنی اوسموٹک پاور یا بلیو انرجی جنریشن دونوں شامل ہیں۔ سیرامک جھلی غیر نامیاتی مواد (جیسے ایلومینیم، ٹائٹینیا، زرکونیا آکسائڈز، ری کرسٹلائزڈ سلکان کاربائڈ یا کچھ شیشے کے مواد) سے بنائے جاتے ہیں۔ پولیمرک جھلیوں کے برعکس، انہیں علیحدگی میں استعمال کیا جا سکتا ہے جہاں جارحانہ میڈیا (ایسڈ، مضبوط سالوینٹس) موجود ہوتے ہیں۔ ان میں بہترین تھرمل استحکام بھی ہوتا ہے جو انہیں اعلی درجہ حرارت کی جھلی کی کارروائیوں میں قابل استعمال بناتا ہے۔ سطح کی کیمسٹری مصنوعی جھلی کی اہم خصوصیات میں سے ایک اس کی کیمسٹری ہے۔ مصنوعی جھلی کی کیمسٹری عام طور پر کیمیائی نوعیت اور علیحدگی کے عمل کے سلسلے کے ساتھ رابطے میں سطح کی ساخت سے مراد ہے۔ جھلی کی سطح کی کیمیائی نوعیت اس کی بڑی ساخت سے بالکل مختلف ہو سکتی ہے۔ یہ فرق جھلی کی تشکیل کے کسی مرحلے پر مادی تقسیم، یا مطلوبہ سطح کے بعد کی تشکیل میں ترمیم کے نتیجے میں ہو سکتا ہے۔ میمبرین کی سطح کی کیمسٹری بہت اہم خصوصیات پیدا کرتی ہے جیسے ہائیڈروفیلسیٹی یا ہائیڈروفوبیسیٹی (سطح سے آزاد توانائی سے متعلق)، آئنک چارج کی موجودگی، جھلی کیمیائی یا تھرمل مزاحمت، حل میں ذرات کے لیے بائنڈنگ وابستگی، اور بائیو مطابقت (بائیوسیپریشنز کی صورت میں)۔ جھلی کی سطحوں کی ہائیڈروفیلسیٹی اور ہائیڈروفوبیسیٹی کا اظہار پانی (مائع) رابطہ زاویہ θ کے لحاظ سے کیا جا سکتا ہے۔ ہائیڈروفیلک جھلی کی سطحوں کا رابطہ زاویہ 0° <θ <90° (0° کے قریب) کی حد میں ہوتا ہے، جہاں ہائیڈروفوبک مواد میں θ 90° <θ <180° کی حد میں ہوتا ہے۔ رابطے کے زاویے کا تعین انٹرفیسیل فورس بیلنس کے لیے ینگ کی مساوات کو حل کرکے کیا جاتا ہے۔ توازن میں ٹھوس/گیس (γSG)، ٹھوس/مائع (γSL)، اور مائع/گیس (γLG) انٹرفیس کے مطابق تین انٹرفیسیل تناؤ متوازن ہوتے ہیں۔ رابطے کے زاویے کے طول و عرض کے نتیجے کو گیلا کرنے والے مظاہر کے نام سے جانا جاتا ہے، جو کیپلری (سوراخ) کی مداخلت کے رویے کی خصوصیت کے لیے اہم ہے۔ جھلی کی سطح کو گیلا کرنے کی ڈگری کا تعین رابطے کے زاویے سے ہوتا ہے۔ چھوٹے رابطے کے زاویے والی سطح میں گیلا کرنے کی بہتر خصوصیات ہوتی ہیں (θ = 0°-کامل گیلا ہونا)۔ بعض صورتوں میں کم سطح کے تناؤ والے مائع جیسے الکحل یا سرفیکٹینٹ حل غیر گیلی جھلی کی سطحوں کو گیلا کرنے کے لیے استعمال کیے جاتے ہیں۔ جھلی کی سطح سے آزاد توانائی (اور متعلقہ ہائیڈروفیلسیٹی/ہائیڈروفوبیسیٹی) جھلی کے ذرہ جذب یا غلاظت کے مظاہر کو متاثر کرتی ہے۔ زیادہ تر جھلی کی علیحدگی کے عمل میں (خاص طور پر بائیوسیپریشنز)، اعلی سطح کی ہائیڈروفیلسیٹی نچلی گندگی سے مطابقت رکھتی ہے۔ مصنوعی جھلی کی خرابی جھلی کی کارکردگی کو خراب کرتی ہے۔ اس کے نتیجے میں، جھلی کی صفائی کی وسیع اقسام کی تکنیکیں تیار کی گئی ہیں۔ بعض اوقات فیولنگ ناقابل واپسی ہوتی ہے، اور جھلی کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ جھلی کی سطح کی کیمسٹری کی ایک اور خصوصیت سطح کا چارج ہے۔ چارج کی موجودگی جھلی-مائع انٹرفیس کی خصوصیات کو تبدیل کرتی ہے۔ جھلی کی سطح برقی حرکی صلاحیت پیدا کر سکتی ہے اور حل کے ذرات کی تہوں کی تشکیل کو متحرک کر سکتی ہے جو چارج کو بے اثر کرنے کا رجحان رکھتی ہیں۔ میمبرین مورفولوجی مصنوعی جھلیوں کو ان کی ساخت (مورفولوجی) کی بنیاد پر بھی درجہ بندی کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کی تین اقسام کی مصنوعی جھلیاں عام طور پر علیحدگی کی صنعت میں استعمال ہوتی ہیں: گھنے جھلی، سوراخ دار جھلی، اور غیر متناسب جھلی۔ گھنے اور سوراخ دار جھلیاں الگ الگ مالیکیولز کے سائز کی بنیاد پر ایک دوسرے سے الگ ہوتی ہیں۔ گھنے جھلی عام طور پر گھنے مادے کی ایک پتلی پرت ہوتی ہے جو چھوٹے مالیکیولز (عام طور پر گیس یا مائع مرحلے میں) کی علیحدگی کے عمل میں استعمال ہوتی ہے۔ گھنے جھلیوں کو صنعت میں گیس کے علیحدگی اور ریورس اوسموسس ایپلی کیشنز کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ گھنے جھلیوں کو بے ساختہ یا متفرق ڈھانچوں کے طور پر ترکیب کیا جا سکتا ہے۔ پولیمرک گھنے جھلی جیسے پولیٹیٹرافلوورویتھیلین اور سیلولوز ایسٹر عام طور پر کمپریشن مولڈنگ، سالوینٹ کاسٹنگ، اور پولیمر حل کے اسپرے کے ذریعے بنائے جاتے ہیں۔ گھنے جھلی کی جھلی کی ساخت اس کے شیشے کی منتقلی کے درجہ حرارت کے لحاظ سے دیئے گئے درجہ حرارت پر ربڑ یا شیشے کی حالت میں ہو سکتی ہے۔ سوراخ دار جھلیوں کا مقصد بڑے مالیکیولز جیسے ٹھوس کولائیڈل ذرات، بڑے حیاتیاتی مالیکیولز (پروٹین، ڈی این اے، آر این اے) اور خلیوں کو فلٹرینگ میڈیا سے الگ کرنا ہے۔ سوراخ دار جھلیاں مائیکرو فلٹریشن، الٹرا فلٹریشن، اور ڈائلیسس ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں۔ "جھلی کے سوراخ" کی وضاحت میں کچھ تنازعہ ہے۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا نظریہ سادگی کے لیے ایک بیلناکار سوراخ فرض کرتا ہے۔ یہ ماڈل یہ فرض کرتا ہے کہ سوراخ متوازی، غیر بکھرے ہوئے سلنڈریکل کیپلیریوں کی شکل رکھتے ہیں۔ لیکن حقیقت میں ایک عام سوراخ مختلف سائز کے ناہموار شکل کے ڈھانچوں کا بے ترتیب نیٹ ورک ہے۔ سوراخ کی تشکیل پولیمر محلول میں "بہتر" سالوینٹ کے "غریب" سالوینٹ میں تحلیل ہونے سے ہو سکتی ہے۔ دیگر قسم کے سوراخوں کی ساخت کرسٹل ڈھانچے کے پولیمر کو پھیلا کر تیار کی جا سکتی ہے۔ سوراخ دار جھلی کی ساخت کا تعلق تعامل کرنے والے پولیمر اور سالوینٹ، اجزاء کے ارتکاز، سالماتی وزن، درجہ حرارت، اور محلول میں ذخیرہ کرنے کے وقت کی خصوصیات سے ہے۔ موٹی سوراخ دار جھلیاں بعض اوقات پتلی گھنے جھلی کی تہوں کے لیے مدد فراہم کرتی ہیں، جس سے غیر متناسب جھلی کے ڈھانچے بنتے ہیں۔ مؤخر الذکر عام طور پر گھنے اور سوراخ دار جھلیوں کے ٹکڑے ٹکڑے سے تیار ہوتے ہیں۔ میمبرین ٹیکنالوجی نوٹس حوالہ جات پنو، I.، فری مین، B. D.، میمبرین فارمیشن اینڈ موڈیفیکیشن، ACS، 1999 بھی دیکھیں۔ اوسادا، وائی، ناکاگاوا، ٹی۔، میمبرین سائنس اینڈ ٹیکنالوجی، نیویارک: مارسل ڈیکر، انکارپوریٹڈ، 1992۔ پیری، آر ایچ، گرین ڈی ایچ، پیری کی کیمیکل انجینئرز ہینڈ بک، ساتواں ایڈیشن، میک گرا ہل، 1997۔ زیمان، لیوس جے۔، زیڈنی، اینڈریو ایل۔، مائیکرو فلٹریشن اینڈ الٹرافیٹریشن، اصول اور ایپلی کیشنز۔، نیویارک: مارسل ڈیکر، انکارپوریٹڈ، 1996۔ ملڈر ایم۔، میمبرین ٹیکنالوجی کے بنیادی اصول، کلور اکیڈمک پبلشرز، نیدرلینڈز، 1996۔ جارنیٹز، مائیک ڈبلیو، سٹیریل فلٹریشن، سپرنگر، جرمنی، 2006 جیکب جے، پراڈانوس پی، کالوو جے آئی، ہرنینڈز اے، جونسن جی فاؤلنگ کینیٹکس اور ساختی تبدیلیوں کی متعلقہ حرکیات۔ جے کول اینڈ سرف۔ 138 (1997): 173-183۔ وان ریس آر۔ زیڈنی اے۔ بائیو پروسس میمبرین ٹیکنالوجی۔ جے میم سائنس۔ 297 (2007): 16-50۔ مادینی ایس۔ ایس۔ چھوٹے ذرات کی مائیکرو فلٹریشن پر بڑے ذرات کا اثر۔ 8 (2001): 143-148۔ مارٹنیز ایف، مارٹن اے، پراڈانوس پی، کالوو جے آئی، پالاسیو ایل، ہرنینڈز اے۔ مائکرو فلٹریشن جھلیوں پر پروٹین کی جذب اور جمع: سالٹ-ٹھوس تعاملات کا کردار۔ جے۔ کول انٹرف سائنس۔ 221 (2000): 254-261۔ پیلاسیو ایل، ہو سی، پراڈانوس پی، کالوو جے آئی، کھیریف جی، لاربوٹ اے، ہرنینڈز اے فاؤلنگ، ساخت اور جامع غیر نامیاتی مائکرو فلٹریشن جھلی کے چارجز۔ جے کول اینڈ سرف۔ 138 (1998): 291-299۔ ٹیمپلن ٹی، جانسٹن ڈی، سنگھ وی، ٹمبلسن ایم ای، بیلیا آر ایل۔ راؤش کے ڈی۔ مکئی کی پروسیسنگ کے دھاروں سے ٹھوس مادوں کی جھلی کی علیحدگی۔ بائیورس ٹیک۔ 97 (2006): 1536-1545۔ زیڈنی اے ایل، ہو سی۔ نارمل فلو مائیکرو فلٹریشن کے دوران نظام کی صلاحیت پر میمبرین مورفولوجی کا اثر۔ بائیو ٹیکنول، بائیو اینگ۔ 83 (2003): 537-543۔ ریپرجر ایس۔ شلز جی۔ بائیو ٹیکنیکل ایپلی کیشنز میں مائکروپورس جھلی۔ بائیو پروسیسنگ اینگ۔ 1 (1986): 43-49۔ ہو سی۔ زیڈنی اے۔ غیر متناسب اور جامع مائیکرو فلٹریشن جھلی کی پروٹین کی خرابی۔ انڈ اینگ کیم ریس۔ 40 (2001): 1412-1421۔ مصنوعی، سنٹیٹک Membrane|date = دسمبر 2008 فلٹریشن میمبرین ٹیکنالوجی