कार्बनिक पदार्थ, कठोरता आयनों और दूषित पदार्थों को हटाने की उनकी क्षमता के कारण उन्नत जल उपचार में नैनोफिल्ट्रेशन (एनएफ) झिल्ली तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है। हालाँकि, लंबी अवधि के संचालन के दौरान, एनएफ सिस्टम को अक्सर तेजी से प्रवाह में गिरावट, अधिक लगातार सफाई आवश्यकताओं और छोटे परिचालन चक्रों का सामना करना पड़ता है। मूल कारण झिल्ली के दूषित होने की जटिल और तेजी से विकसित होने वाली प्रकृति में निहित है। यद्यपि प्राकृतिक जल में पदार्थों की एक विस्तृत श्रृंखला होती है जो गंदगी में योगदान कर सकती है, इंजीनियरिंग स्तर के अध्ययनों से पता चलता है कि गंदगी की प्रगति का वास्तविक निर्धारण कारक आम तौर पर संदिग्ध कार्बनिक पदार्थ, कठोरता या मैलापन नहीं है, बल्किअल्युमीनियमऔर यह कैल्शियम, सिलिका और कार्बनिक पदार्थ के साथ मिलकर मिश्रित फाउलेंट बनाता है।
एनएफ झिल्ली की सक्रिय परत आम तौर पर एक नकारात्मक सतह चार्ज रखती है और इसमें कार्बोक्सिल समूह जैसे कार्यात्मक समूह होते हैं। ये विशेषताएँ झिल्ली को धनावेशित या जटिल बनाने वाले धातु आयनों के सोखने के प्रति अत्यधिक संवेदनशील बनाती हैं, जिसमें एल्युमीनियम सबसे अधिक प्रतिक्रियाशील होता है। यहां तक कि जब फ़ीड पानी में इसकी सांद्रता कम होती है, तब भी एल्युमीनियम झिल्ली की सतह पर तेजी से जमा हो सकता है, जिससे एक प्रारंभिक दूषण परत बन जाती है जो अधिक जटिल और सघन दूषण संरचनाओं को ट्रिगर करती है। जैसे-जैसे ऑपरेशन जारी रहता है, एल्युमीनियम विभिन्न ब्रिजिंग या कॉम्प्लेक्सेशन प्रतिक्रियाओं को उत्पन्न करने के लिए कार्बनिक पदार्थ, सिलिका और कैल्शियम के साथ संपर्क करता है। ये अंतःक्रियाएं गंदगी को प्रारंभिक चरण बिंदु जमाव से बड़े क्षेत्र की जेल परत में बदल देती हैं, जो हाइड्रोलिक प्रतिरोध को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है, सामान्यीकृत प्रवाह की गिरावट को तेज करती है और अंततः सफाई चक्र को छोटा कर देती है।
दूषित परतों की संरचना पर बारीकी से नजर डालने से पता चलता है कि जहां कार्बनिक कार्बन, कैल्शियम और सिलिका सामान्य घटक हैं, वहीं एल्युमीनियम लगातार एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। ह्यूमिक और फुल्विक एसिड जैसे प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ धातु आयनों के साथ कॉम्प्लेक्स बनाने के लिए प्रवण होते हैं, और कैल्शियम कार्बनिक यौगिकों को जोड़ने वाले ब्रिजिंग एजेंट के रूप में काम कर सकता है। एक बार जब एल्यूमीनियम इन प्रतिक्रियाओं में भाग लेता है, तो परिणामी दूषण परत अधिक कॉम्पैक्ट और दृढ़ता से चिपकने वाली हो जाती है। समय के साथ, दूषण प्रतिरोध साधारण जमाव से जेल परत प्रतिरोध और अपरिवर्तनीय आंतरिक दूषण में बदल जाता है जिसे केवल भौतिक निस्तब्धता के माध्यम से नहीं हटाया जा सकता है। यह विकास फाउलिंग दर को तेज करता है और झिल्ली को तेजी से प्रदर्शन में गिरावट की ओर ले जाता है।
एल्यूमीनियम के महत्व को एनएफ परिचालन चक्र लंबाई के साथ इसके मजबूत सहसंबंध द्वारा और भी स्पष्ट किया गया है। दीर्घकालिक परिचालन डेटा के सांख्यिकीय विश्लेषण से पता चलता है कि प्रत्येक निस्पंदन चक्र की अवधि में प्रतिबिंबित गंदगी दर का फ़ीड पानी में एल्यूमीनियम एकाग्रता के साथ सबसे मजबूत संबंध है, जो टीओसी या कठोरता से कहीं अधिक है। जब फ़ीड एल्यूमीनियम सांद्रता 100-150 ug/L के भीतर गिर जाती है, तो NF प्रणाली का परिचालन चक्र बहुत छोटा हो जाता है। हालाँकि, जब एल्युमीनियम 50 ug/L से कम हो जाता है, तो झिल्ली के परिचालन चक्र को दो गुना से अधिक बढ़ाया जा सकता है। इससे पता चलता है कि एल्युमीनियम केवल एक प्रदूषणकारी घटक नहीं है; यह एक हैसच्चा दूषण {{0}उत्प्रेरण कारकयह निर्धारित करता है कि झिल्ली कब तीव्र दूषण चरण में प्रवेश करती है।
चूँकि अधिकांश एल्युमीनियम प्री-ट्रीटमेंट में उपयोग किए जाने वाले जमावट रसायनों से उत्पन्न होता है, जैसे कि पीएसी या फिटकरी, {{1}, इसकी अवशिष्ट सांद्रता को कम करना एनएफ स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण है। सभी नियंत्रण उपायों के बीच, फ़ीड पानी का पीएच समायोजित करना सबसे सरल और सबसे प्रभावी है। पानी में एल्युमीनियम की प्रजाति अत्यधिक पीएच पर निर्भर है। 6.5-7.0 की पीएच सीमा के भीतर, जमावट दक्षता में काफी सुधार होता है, और एल्यूमीनियम मुख्य रूप से बहुलक रूपों में मौजूद होता है जिन्हें अवसादन या अल्ट्राफिल्ट्रेशन के माध्यम से निकालना बहुत आसान होता है। यह एनएफ प्रणाली तक पहुंचने वाले घुले हुए या कम {{10}पॉलीमर एल्युमीनियम की सांद्रता को बहुत कम कर देता है। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि जब फ़ीड पीएच को 6.5-7.0 पर समायोजित किया जाता है, तो अवशिष्ट एल्युमीनियम घटकर लगभग 25-48 यूजी/एल हो जाता है, जो बाद के एनएफ ऑपरेशन में पर्याप्त लाभ प्रदान करता है।
एल्युमीनियम को कम करने से आया सुधार वास्तविक ऑपरेशन के दौरान स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। समान फ्लक्स और पुनर्प्राप्ति स्थितियों के तहत, उच्च {{1}एल्यूमीनियम फ़ीड पानी तेजी से फ्लक्स गिरावट का कारण बनता है, जबकि कम {{2}एल्यूमीनियम फ़ीड पानी बहुत धीमी गति से फ्लक्स क्षय का कारण बनता है। फाउलिंग वक्र काफ़ी सपाट हो जाता है, जो अधिक स्थिर झिल्ली प्रदर्शन को दर्शाता है। यह न केवल परिचालन चक्र को बढ़ाता है बल्कि रासायनिक सफाई आवृत्ति, रासायनिक लागत और समग्र परिचालन जटिलता को भी कम करता है।
संक्षेप में, नैनोफिल्ट्रेशन सिस्टम में गंदगी किसी एक संदूषक द्वारा नहीं बल्कि एल्यूमीनियम पर केंद्रित और कैल्शियम, कार्बनिक पदार्थ और सिलिका द्वारा प्रबलित एक मिश्रित संरचना द्वारा संचालित होती है। एल्युमीनियम दूषण प्रतिक्रियाओं को शुरू करने, तेज करने और पाटने में अनेक भूमिकाएँ निभाता है{{2}जिससे यह एनएफ दूषण दर को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण कारक बन जाता है। जमावट स्थितियों को अनुकूलित करके, कौयगुलांट खुराक को नियंत्रित करके और फ़ीड पानी के पीएच को 6.5 और 7.0 के बीच बनाए रखकर, ऑपरेटर एल्यूमीनियम अवशेषों को काफी हद तक कम कर सकते हैं और स्रोत पर झिल्ली की गंदगी को कम कर सकते हैं। यह दृष्टिकोण एनएफ झिल्ली के परिचालन चक्र को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है और उन्नत जल उपचार प्रणालियों की समग्र स्थिरता और लागत-प्रभावशीलता को बढ़ाता है।
