रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों की उच्च चयनात्मकता और संदूषण-रोधी क्षमता को बेहतर बनाने के लिए एक नई तकनीक।

खारे और समुद्री जल के विलवणीकरण में व्यापक उपयोगिता के कारण रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) तकनीक ने काफी ध्यान आकर्षित किया है। सघन पृथक्करण परत और छिद्रयुक्त सहायक परत से युक्त थिन फिल्म कम्पोजिट (टीएफसी) पॉलीएमाइड (पीए) रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली इस क्षेत्र में अग्रणी उत्पाद रही हैं। हालांकि, पीए आरओ झिल्लियों की कम पारगम्यता और टीएफसी रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों में गंदगी जमा होने के कारण पीए आरओ टीएफसी झिल्लियों का व्यापक उपयोग सीमित है।
नैनोकंपोजिट झिल्लियों का संश्लेषण बहुलक और अकार्बनिक नैनोमैटेरियल्स के लाभों को संयोजित करने की एक उत्कृष्ट विधि सिद्ध हुई है। संरचना और संघटन को सूक्ष्म रूप से समायोजित करके रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों के प्राकृतिक गुणों को बेहतर बनाया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोथैल्साइट (HT) को जलीय विलयन में फैलाया गया और अंतःप्रकीर्णन के चरण में PA मैट्रिक्स में शामिल किया गया ताकि जल परिवहन चैनल बनाए जा सकें।
परिणामस्वरूप प्राप्त झिल्लियाँ उच्च पारगम्यता चयनात्मकता और लवण विकर्षण क्षमता को कम किए बिना बढ़े हुए जल प्रवाह को प्रदर्शित करती हैं। इसके अतिरिक्त, नैनोकणों को शामिल करना, सतह कोटिंग और ग्राफ्टिंग सहित झिल्ली संशोधन, जैव प्रदूषण को रोकने के लिए एक प्रभावी तरीका साबित हुआ है। इनमें से, PA मैट्रिक्स में अंतर्निहित नैनोकणों पर एंटी-फाउलिंग एजेंटों की ग्राफ्टिंग, PA मैट्रिक्स को नुकसान पहुँचाए बिना रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों को एंटी-फाउलिंग गुण प्रदान करने की एक उत्कृष्ट रणनीति है।
एचटी नैनोकणों में हाइड्रॉक्सिल समूह प्रचुर मात्रा में होते हैं, जो सिलैन युग्मन एजेंटों के सिलॉक्सी समूहों के साथ प्रतिक्रिया करके एंटीफाउलिंग ग्राफ्टिंग कर सकते हैं। इसलिए, पीए परत में डोपेंट के रूप में एचटी नैनोकणों का उपयोग करके और झिल्ली की सतह पर एंटीफाउलिंग कार्यात्मक समूह युक्त सिलैन युग्मन एजेंटों की ग्राफ्टिंग करके उच्च चयनात्मकता और एंटीफाउलिंग गुणों वाली एक नई टीएफसी रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली प्राप्त की जा सकती है।
खारेपन और एकीकृत समुद्री जल उपयोग संस्थान के प्रोफेसर वांग जियान, शेडोंग विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के प्रोफेसर मा झोंग, चीनी विज्ञान अकादमी की डॉ. तियान शिनशिया और उनकी टीम के सदस्यों ने चतुर्धातुक अमोनियम लवण युक्त एचटी नैनोकणों और सिलान युग्मन एजेंटों की विशेषताओं से प्रेरित होकर, मूल पारगम्यता चयनात्मकता और संदूषण-रोधी गुणों में एक साथ सुधार करते हुए, दीर्घकालिक स्थिर उच्च प्रदर्शन वाली एक नई प्रकार की रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्ली विकसित करने का प्रयास किया है।
उनके कार्य से टीएफसी पीए रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों के प्रदर्शन में उल्लेखनीय सुधार हुआ और समुद्री जल विलवणीकरण के भविष्य के लिए बहुमूल्य तकनीकी सलाह प्राप्त हुई। यह अध्ययन 'फ्रंटियर्स ऑफ एनवायरनमेंटल साइंस एंड इंजीनियरिंग' नामक पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
इस अध्ययन में, अंतरास्थि बहुलकीकरण के दौरान कार्बनिक विलयन में फैलाव द्वारा Mg-Al-CO3 HT नैनोकणों को PA परत में समाहित किया गया। HT का समावेश दोहरी भूमिका निभाता है: जल प्रवाह को बढ़ाता है और ग्राफ्टिंग स्थल के रूप में कार्य करता है। HT के समावेश से लवण अस्वीकरण को प्रभावित किए बिना जल प्रवाह में वृद्धि हुई, जिससे बाद की ग्राफ्टिंग प्रतिक्रिया के कारण होने वाले नुकसान की भरपाई हुई। HT की उजागर सतह एंटीफाउलिंग एजेंट डाइमिथाइलोक्टाडेसिल[3-(ट्राइमेथॉक्सिसिलिल)प्रोपिल]अमोनियम क्लोराइड (DMOT-PAC) के लिए ग्राफ्टिंग स्थल के रूप में कार्य करती है।
एचटी के समावेश और डीएमओटीपीएसी ग्राफ्टिंग के संयोजन से रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों में उच्च पारगम्यता चयनात्मकता और एंटी-फाउलिंग गुण आ जाते हैं। पीए-एनटी-0.06 का जल प्रवाह 49.8 लीटर/मी²·घंटा था, जो मूल झिल्ली की तुलना में 16.4% अधिक है। पीए-एचटी-0.06 नमक की अस्वीकृति दर 99.1% थी, जो मूल झिल्ली के समान है। ऋणात्मक आवेशित लाइसोसोम संदूषण के संबंध में, संशोधित झिल्ली की जलीय प्रवाह पुनर्प्राप्ति मूल झिल्ली की तुलना में अधिक थी (उदाहरण के लिए, पीए-एचटी-0.06 के लिए 86.8% बनाम पीए-मूल के लिए 78.2%)। एस्चेरिचिया कोलाई और बैसिलस सबटिलिस के विरुद्ध पीए-एचटी-0.06 की जीवाणुनाशक गतिविधि क्रमशः 97.3% और 98.7% थी।
यह अध्ययन, पीए मैट्रिक्स में अंतर्निहित डीएमओटीपीएसी और एचटी नैनोकणों के बीच सहसंयोजक बंधों के निर्माण की रिपोर्ट करने वाला पहला अध्ययन है, जिससे उच्च पारगम्यता चयनात्मकता और संदूषण-रोधी गुणों वाली रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों का उत्पादन होता है। एकीकृत नैनोकणों का समावेश और कार्यात्मक समूह ग्राफ्टिंग, उच्च पारगम्यता चयनात्मकता और संदूषण-रोधी गुणों वाली रिवर्स ऑस्मोसिस झिल्लियों के विकास को संभव बनाते हैं।
अधिक जानकारी के लिए देखें: Xinxia Tian et al., Preparation of a reverse osmosis membrane with high selectivity and anti-fauling properties for seawater desalination, Frontiers in Environmental Science and Engineering (2021). DOI: 10.1007/s11783-021-1497-0
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