अल्ट्राफिल्ट्रेशन (यूएफ) झिल्ली, उनकी उत्कृष्ट पृथक्करण परिशुद्धता (0.001–0.1 माइक्रोमीटर) के साथ, पीने के पानी के उत्पादन और अपशिष्ट जल उपचार में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। हालाँकि, प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ (एनओएम), प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड और अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स झिल्ली की सतह पर और उसके छिद्रों के भीतर जमा हो जाते हैं, जिससे प्रवाह में गिरावट आती है और ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव (टीएमपी) बढ़ जाता है। यह दूषित घटना एक गंभीर बाधा बनी हुई है जो यूएफ प्रौद्योगिकी के स्थायी संचालन को प्रतिबंधित करती है। बैकवॉशिंग, रासायनिक सफाई और प्रीट्रीटमेंट जैसी पारंपरिक रणनीतियाँ अल्पावधि में गंदगी को कम कर सकती हैं, लेकिन बार-बार सफाई, झिल्ली का जीवनकाल छोटा होना और उच्च परिचालन ऊर्जा खपत अक्सर अपरिहार्य होती हैं। परिणामस्वरूप, यूएफ दूषण को कम करने के लिए नए भौतिक सुदृढीकरण तरीकों की खोज करना शिक्षा और उद्योग दोनों में एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है।
एयर माइक्रोबबल्स (एमबी) का अनुप्रयोग यूएफ झिल्ली में फाउलिंग अवरोध के लिए एक आशाजनक नया मार्ग प्रदान करता है। आमतौर पर माइक्रोमीटर रेंज में व्यास के साथ, एमबी को पानी में समान रूप से फैलाया जा सकता है, जिससे अशांति और इंटरफेशियल प्रभाव पैदा होते हैं जो झिल्ली प्रक्रियाओं में अद्वितीय लाभ प्रदान करते हैं। अध्ययनों से पता चला है कि यूएफ फीडवाटर में एमबी डालने से झिल्ली की सतह पर फाउलेंट के एकत्रीकरण और जमाव को काफी कम किया जा सकता है, जिससे परिचालन स्थिरता में सुधार होता है।
सबसे पहले, एमबी एक दूषण निषेध प्रभाव डालते हैंफैलाव और अलगाव तंत्र. एक बार यूएफ प्रणाली में शामिल होने के बाद, एमबी छोटे "विभाजक" के रूप में कार्य करते हैं, जो फाउलेंट को फैलाते हैं और उनकी बातचीत को कमजोर करते हैं। प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ जो अन्यथा समूहों में एकत्र हो जाते, एमबी के प्रभाव में अधिक समान रूप से वितरित हो जाते हैं। यह फैलाव न केवल झिल्ली की सतह पर दुर्गंध के जमाव की संभावना को कम करता है, बल्कि केक परत की सघनता को भी कम करता है, जिससे यह अधिक छिद्रपूर्ण और ढीला हो जाता है, जिससे पानी के प्रवेश में सुविधा होती है। प्रयोगों से पता चला है कि एमबी की उपस्थिति फ़ीड पानी की स्पष्ट चिपचिपाहट को कम कर सकती है, जो फ्लक्स प्रदर्शन को बढ़ाने में एक महत्वपूर्ण कारक है।
दूसरे, एमबी कर सकते हैंऑर्गेनिक्स और झिल्ली सतह के बीच परस्पर क्रिया को संशोधित करें. ह्यूमिक एसिड (एचए), यूएफ झिल्ली में कार्बनिक दूषण का एक प्रमुख घटक, विशेष रूप से प्रभावित होता है। एमबी समाधान में एचए कणों से जुड़ते हैं, उनके ζ-संभावित वितरण को बदलते हैं और आवेशित कणों के एकत्रित होने की प्रवृत्ति को कम करते हैं। इसका मतलब है कि एमबी झिल्ली की सतह पर घनी कार्बनिक परतों के निर्माण को प्रभावी ढंग से रोकते हैं। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि एचए{5}युक्त फ़ीड जल के साथ यूएफ प्रयोगों में, एमबी की शुरूआत से मृत{6}अंत और क्रॉस{7}प्रवाह निस्पंदन मोड दोनों के तहत सामान्यीकृत प्रवाह में काफी वृद्धि हुई है, जिसमें अधिकतम सुधार 139% तक पहुंच गया है। यह जैविक प्रदूषण को नियंत्रित करने में एमबी की महत्वपूर्ण भूमिका पर प्रकाश डालता है।
तीसरा, एमबी सकारात्मक प्रभाव डालते हैंटीएमपी और फ्लक्स स्थिरता. पारंपरिक यूएफ ऑपरेशन के तहत, फ्लक्स में लगातार गिरावट आती है जबकि लंबे समय तक उपयोग के साथ टीएमपी बढ़ता है। हालाँकि, एमबी के साथ, ढीली फाउलिंग परत संरचना और कमजोर आसंजन प्रवाह में गिरावट को धीमा कर देते हैं और टीएमपी वृद्धि को दबा देते हैं। यह प्रभाव झिल्ली के प्रभावी संचालन समय को बढ़ाता है और बार-बार सफाई और डाउनटाइम की आवश्यकता को कम करता है।
इसके अलावा, एमबी ऑफर करते हैंऊर्जा की बचत एवं पर्यावरणीय लाभ. गंदगी को कम करके, एमबी बैकवाशिंग और रासायनिक सफाई की आवृत्ति को कम करते हैं, जिससे बड़ी मात्रा में पानी और रसायनों का संरक्षण होता है और लागत और पर्यावरणीय बोझ दोनों कम होते हैं। इसके अलावा, कठोर सफाई एजेंटों पर कम निर्भरता झिल्ली सामग्री को रासायनिक क्षति को कम करती है, झिल्ली के जीवनकाल को बढ़ाने में मदद करती है और दीर्घकालिक प्रतिस्थापन खर्चों को और कम करती है।
यह ध्यान देने योग्य है कि फाउलिंग निषेध में एमबी की प्रभावशीलता कई परिचालन मापदंडों से प्रभावित होती है। उदाहरण के लिए, फीडवाटर पीएच एमबी प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। अध्ययनों से पता चला है कि जब पीएच तटस्थ (लगभग 6) के करीब होता है, तो एमबी एचए फाउलिंग के खिलाफ सबसे मजबूत अवरोध प्रदर्शित करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि HA अणु इन परिस्थितियों में एमबी सोखना और फैलाव के लिए सबसे अनुकूल चार्ज वितरण प्रदर्शित करते हैं। अन्य कारक जैसे एमबी एकाग्रता, बुलबुले का आकार, फ़ीड पानी का तापमान और दबाव भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सामान्य तौर पर, कम तापमान और दबाव, मध्यम एमबी एकाग्रता, और उच्च वायु प्रवाह दर एमबी फाउलिंग निषेध प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए फायदेमंद होते हैं।
आगे देखते हुए, एमबी में यूएफ फाउलिंग नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण संभावनाएं हैं। एक ओर, ऑनलाइन निगरानी प्रणालियों के साथ एमबी के संयोजन से फ्लक्स और टीएमपी संकेतों के आधार पर एमबी खुराक के वास्तविक समय समायोजन की अनुमति मिल सकती है, जिससे सटीक और अनुकूली फ़ाउलिंग रोकथाम प्राप्त हो सकती है। दूसरी ओर, एमबी को अधिशोषक कणों, पर्यावरण अनुकूल रासायनिक योजकों, या संकर उपचार रणनीतियों के साथ एकीकृत किया जा सकता है ताकि एक "भौतिक + रासायनिक + सामग्री" बहु {{6} तंत्र दूषण नियंत्रण प्रणाली बनाई जा सके, जिससे प्रदर्शन में और वृद्धि हो सके। इसके अतिरिक्त, भविष्य के अध्ययनों में बड़े पैमाने पर औद्योगिक अनुप्रयोगों में सुरक्षा और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए एमबी की दीर्घकालिक स्थिरता और झिल्ली सामग्री पर उनके संभावित सूक्ष्म प्रभावों को संबोधित किया जाना चाहिए।
संक्षेप में, यूएफ झिल्ली में एमबी फैलाव, इंटरफेशियल विनियमन और अशांति प्रभावों के माध्यम से प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थ और अन्य मैक्रोमोलेक्यूल्स के कारण होने वाली गंदगी को प्रभावी ढंग से रोकते हैं। वे फ्लक्स गिरावट को काफी हद तक धीमा कर देते हैं और टीएमपी को स्थिर कर देते हैं। अपनी हरित और कम ऊर्जा विशेषताओं के साथ, एमबी जल उपचार प्रौद्योगिकियों के सतत विकास लक्ष्यों के साथ संरेखित होते हैं और व्यापक रूप से अपनाने के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करते हैं। जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी परिपक्व होती है और अनुप्रयोग रणनीतियों का विस्तार होता है, एमबी से यूएफ फाउलिंग नियंत्रण प्रणालियों का एक महत्वपूर्ण घटक बनने की उम्मीद की जाती है, जो जल उपचार उद्योग के लिए अधिक कुशल और पर्यावरण के अनुकूल समाधान प्रदान करते हैं।