शीर्षक: जल शोधन के लिए उन्नत झिल्ली प्रौद्योगिकियां: आरओ, एमबीआर, यूएफ, और एनएफ सिस्टम

सार: झिल्ली-आधारित पृथक्करण प्रक्रियाओं ने विलवणीकरण, अपशिष्ट जल के पुन: उपयोग और पेयजल उत्पादन के लिए कुशल, मॉड्यूलर और पर्यावरण के अनुकूल समाधान प्रदान करके जल उपचार में क्रांति ला दी है। यह लेख चार प्रमुख झिल्ली तकनीकों—रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ), झिल्ली बायो रिएक्टर (एमबीआर), अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ), और नैनोफिल्ट्रेशन (एनएफ)—की समीक्षा करता है, जो उनके कार्य सिद्धांतों, अनुप्रयोगों, प्रदर्शन मेट्रिक्स और हालिया प्रगति पर ध्यान केंद्रित करता है। 1. रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) झिल्लियाँ सिद्धांत: आरओ फीडवाटर के परासरणी दबाव से अधिक दबाव लगाकर घुले हुए लवण, कार्बनिक पदार्थों और सूक्ष्मजीवों को अस्वीकार करने के लिए अर्ध-पारगम्य झिल्लियों का उपयोग करता है। अनुप्रयोग: समुद्री जल और खारे पानी का विलवणीकरण (उदाहरण के लिए, सऊदी अरब का रास अल-खैर विलवणीकरण संयंत्र)। औद्योगिक अपशिष्ट जल का शुद्धिकरण (उदाहरण के लिए, खनन अपशिष्टों में भारी धातुओं को हटाना)। फार्मास्युटिकल और सेमीकंडक्टर उद्योगों के लिए अल्ट्राप्योर पानी का उत्पादन। मुख्य मेट्रिक्स: नमक अस्वीकृति दर (NaCl जैसे मोनोवैलेंट आयनों के लिए >99%)। जल प्रवाह (आमतौर पर समुद्री जल आरओ के लिए 10–30 L/m²·h)। हालिया प्रगति: बेहतर फाउलिंग प्रतिरोध के साथ पतली-फिल्म कंपोजिट (टीएफसी) झिल्लियाँ (उदाहरण के लिए, हाइड्रोफिलिक कोटिंग्स)। ऊर्जा पुनर्प्राप्ति उपकरण (ईआरडी) परिचालन लागत को 60% तक कम करते हैं। 2. झिल्ली बायो रिएक्टर (एमबीआर) सिस्टम सिद्धांत: माध्यमिक स्पष्टीकरणकर्ताओं को बदलने के लिए झिल्ली निस्पंदन (माइक्रोफिल्ट्रेशन/अल्ट्राफिल्ट्रेशन) के साथ जैविक उपचार (सक्रिय कीचड़) को जोड़ता है। अनुप्रयोग: नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार (उदाहरण के लिए, सिंगापुर के न्यूवॉटर प्लांट)। उच्च शक्ति वाला औद्योगिक अपशिष्ट जल (उदाहरण के लिए, खाद्य और पेय पदार्थ, कपड़ा अपशिष्ट)। पारंपरिक प्रणालियों पर लाभ: छोटा पदचिह्न (50% तक की कमी)। उच्चतर अपशिष्ट गुणवत्ता (रोगजनकों और निलंबित ठोस पदार्थों को हटाना)। चुनौतियाँ: झिल्ली फाउलिंग (वायु स्कोअरिंग और रासायनिक सफाई द्वारा कम किया गया)। उच्च पूंजी और रखरखाव लागत। 3. अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) और नैनोफिल्ट्रेशन (एनएफ) झिल्लियाँ अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ): सिद्धांत: दबाव से संचालित, एक झरझरा झिल्ली का उपयोग करके कणों, कोलाइड्स और बड़े अणुओं (0.01–0.1 μm) को अलग करता है। अनुप्रयोग: आरओ सिस्टम के लिए प्रीट्रीटमेंट, पेयजल कीटाणुशोधन और डेयरी प्रोटीन सांद्रता। नैनोफिल्ट्रेशन (एनएफ): सिद्धांत: आरओ की तुलना में कम दबाव पर द्विसंयोजक आयनों (उदाहरण के लिए, Ca²⁺, Mg²⁺) और छोटे कार्बनिक पदार्थों (1–10 nm) को अस्वीकार करता है। अनुप्रयोग: कठोर पानी का मृदुकरण (कैल्शियम और मैग्नीशियम को हटाना)। पेयजल में कीटनाशकों और फार्मास्यूटिकल्स को हटाना। तुलना: पैरामीटर यूएफ एनएफ आणविक भार कट-ऑफ (एमडब्ल्यूसीओ) 10–1,000 kDa 200–1,000 Da ऑपरेटिंग प्रेशर 0.1–1 MPa 0.5–4 MPa आयन अस्वीकृति कम (<20%) मध्यम (द्विसंयोजक आयनों के लिए 50–90%) 4. भविष्य के रुझान और चुनौतियाँ स्थिरता: जैव-आधारित झिल्लियों (उदाहरण के लिए, सेलूलोज़ एसीटेट) और ऊर्जा-कुशल प्रक्रियाओं का विकास। फाउलिंग नियंत्रण: वास्तविक समय की निगरानी और भविष्य कहनेवाला रखरखाव के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) का एकीकरण। स्केलेबिलिटी: दूरदराज के क्षेत्रों में विकेंद्रीकृत जल उपचार के लिए मॉड्यूलर सिस्टम। निष्कर्ष आरओ, एमबीआर, यूएफ, और एनएफ प्रौद्योगिकियाँ आधुनिक जल उपचार में पूरक भूमिका निभाती हैं। जबकि आरओ विलवणीकरण में हावी है, एमबीआर अपशिष्ट जल के पुन: उपयोग में उत्कृष्ट है, और यूएफ/एनएफ प्रीट्रीटमेंट और चयनात्मक पृथक्करण के लिए महत्वपूर्ण हैं। झिल्ली सामग्री और प्रक्रिया अनुकूलन में निरंतर नवाचार वैश्विक जल की कमी को दूर करने में उनके उपयोग को बढ़ावा देगा। संदर्भ वांग, जेड. एट अल. (2023)। "विलवणीकरण के लिए रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली प्रौद्योगिकी में प्रगति।" जर्नल ऑफ मेम्ब्रेन साइंस। ली, एस. एच. एट अल. (2022)। "अपशिष्ट जल उपचार के लिए झिल्ली बायो रिएक्टर: एक समीक्षा।" जल अनुसंधान। मेंग, एफ. एट अल. (2021)। "अल्ट्राफिल्ट्रेशन और नैनोफिल्ट्रेशन झिल्लियाँ: सिद्धांत और अनुप्रयोग।" पर्यावरण विज्ञान और प्रौद्योगिकी।