मेम्ब्रेन प्रौद्योगिकी

मेम्ब्रेन तकनीक मेम्ब्रेन के निर्माण और अनुप्रयोग में उपयोग की जाने वाली वैज्ञानिक प्रक्रियाओं को सम्मलित करती है। झिल्लियों का उपयोग माध्यमों के बीच पदार्थों के परिवहन या अस्वीकृति और गैस और तरल धाराओं के यांत्रिक पृथक्करण को सुविधाजनक बनाने के लिए किया जाता है। सबसे सरल स्थितियों में, निस्पंदन तब प्राप्त होता है जब झिल्ली के छिद्र अवांछित पदार्थ के व्यास से छोटे होते हैं, जैसे हानिकारक सूक्ष्मजीव। मेम्ब्रेन तकनीक का उपयोग सामान्यतः जल उपचार, रसायन और धातु प्रसंस्करण, फार्मास्यूटिकल्स, जैव प्रौद्योगिकी, खाद्य उद्योग के साथ-साथ पर्यावरण प्रदूषकों को हटाने जैसे उद्योगों में किया जाता है।

झिल्ली निर्माण के बाद, तैयार झिल्ली को इसके मापदंडों के बारे में अधिक जानने के लिए विशेषता की आवश्यकता होती है, जैसे कि ताकना आकार, कार्य समूह, भौतिक गुण आदि, जो पहले से निर्धारित करना कठिनाई होता है। इस प्रक्रिया में, स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी, फूरियर रूपांतरण अवरक्त स्पेक्ट्रोस्कोपी, एक्स-रे विवर्तन और तरल-तरल विस्थापन पोरोसिमेट्री जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है।

परिचय
झिल्ली प्रौद्योगिकी अर्ध-पारगम्य झिल्ली की सहायता से दो अंशों के बीच पदार्थों के परिवहन के लिए सभी प्रक्रिया इंजीनियरिंग दृष्टिकोणों को सम्मलित करती है। अर्ध-पारगम्य झिल्ली। सामान्यतः, गैसीय या तरल धाराओं को अलग करने के लिए यांत्रिक पृथक्करण प्रक्रिया झिल्ली प्रौद्योगिकी का उपयोग करती है। हाल के वर्षों में, पर्यावरण प्रदूषकों को हटाने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया गया है, जैसे सोखना, ऑक्सीकरण और झिल्ली जुदाई। पर्यावरण चर में विभिन्न प्रदूषण होते हैं जैसे वायु प्रदूषण, अपशिष्ट जल प्रदूषण आदि। <रेफरी नाम = सोनवणे 2021 537-553>{{Citation |last1=Sonawane |first1=Shriram |title=Nanomaterials for membrane synthesis: Introduction, mechanism, and challenges for wastewater treatment |date=2021 |url=http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-821496-1.00009-x |work=Handbook of Nanomaterials for Wastewater Treatment |pages=537–553 |publisher=Elsevier |access-date=2022-11-01 |last2=Thakur |first2=Parag |last3=Sonawane |first3=Shirish H. |last4=Bhanvase |first4=Bharat A.|doi=10.1016/b978-0-12-821496-1.00009-x |isbn=9780128214961 |s2cid=236721397 } औद्योगिक प्रदूषण को रोकने के लिए उद्योग की आवश्यकता के अनुसार क्योंकि 70% से अधिक पर्यावरण प्रदूषण उद्योगों के कारण होता है। पर्यावरण में हानिकारक रासायनिक रिलीज को बनाए रखने और रोकने के लिए 'वायु प्रदूषण नियंत्रण और रोकथाम अधिनियम 1981' के सरकारी नियमों का पालन करना उनकी जिम्मेदारी है। रेफरी> रोकथाम और सुरक्षा प्रक्रियाओं को करना सुनिश्चित करें जिसके बाद उद्योग अपने कचरे को पर्यावरण में छोड़ने में सक्षम हो सकें। रेफरी>

बायोमास आधारित मेम्ब्रेन तकनीक प्रदूषकों को हटाने वाले हथियार के रूप में उपयोग के लिए सबसे आशाजनक तकनीकों में से एक है, क्योंकि इसमें कम लागत, अधिक दक्षता और द्वितीयक प्रदूषकों की कमी है। <रेफरी नाम = सोनवणे 2021 537–553 />

झिल्ली तैयार करने की प्रक्रिया में संभवतः polysulfone, पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड और  polypropylene  का उपयोग किया जाता है। ये झिल्ली सामग्री गैर-नवीकरणीय संसाधन हैं। गैर-नवीकरणीय और गैर-जैव । गैर-बायोडिग्रेडेबल हैं क्योंकि यह पर्यावरण के लिए हानिकारक होगा और पर्यावरण प्रदूषण उत्पन्न करेगा। रेफरी नाम = जिंग 2050004>{{Cite journal |last1=Xing |first1=Wendong |last2=Wu |first2=Yilin |last3=Lu |first3=Jian |last4=Lin |first4=Xinyu |last5=Yu |first5=Chao |last6=Dong |first6=Zeqing |last7=Yan |first7=Yongsheng |last8=Li |first8=Chunxiang |date=January 2020 |title=श्रेष्ठ पहचान और टेट्रासाइक्लिन के पृथक्करण के लिए हरे और बायोडिग्रेडेबल आणविक रूप से अंकित झिल्लियों का बायोमास-आधारित संश्लेषण|url= http://dx.doi.org/10.1142/s1793292020500046 |journal=Nano |volume=15 |issue=1 |pages=2050004 |doi=10.1142/s1793292020500046 |s2cid=214180993 |issn=1793-2920} शोधकर्ता पर्यावरण के अनुकूल झिल्ली सिंथेसाइज़र का समाधान खोजने की कोशिश कर रहे हैं जो पर्यावरण प्रदूषण से बचाता है। प्रदूषकों को हटाने के लिए बायोमास आधारित झिल्ली संश्लेषण जैसे प्राकृतिक रूप से उपलब्ध सामग्री की सहायता से जैव-निम्नीकरण  सामग्री का संश्लेषण किया जा सकता है। रेफरी>

झिल्ली अवलोकन
मेम्ब्रेन पृथक्करण प्रक्रियाएँ बिना ताप के संचालित होती हैं और इसलिए आसवन, उच्च बनाने की क्रिया (चरण संक्रमण) या क्रिस्टलीकरण जैसी पारंपरिक तापीय पृथक्करण प्रक्रियाओं की समानता में कम ऊर्जा का उपयोग करती हैं। पृथक्करण प्रक्रिया विशुद्ध रूप से भौतिक है और दोनों अंशों ( रसना और विक्ट: रिटेंटेट#इंग्लिश) को उपयोगी उत्पादों के रूप में प्राप्त किया जा सकता है। खाद्य प्रौद्योगिकी, जैव प्रौद्योगिकी और दवा उद्योगों में झिल्ली प्रौद्योगिकी का उपयोग करके शीत पृथक्करण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसके अतिरिक्त, झिल्लियों का उपयोग करने से पृथक्करण संभव हो जाता है जो थर्मल पृथक्करण विधियों का उपयोग करना असंभव होगा। उदाहरण के लिए, आसवन या पुनर्क्रिस्टलीकरण (रसायन विज्ञान)  के माध्यम से Azeotrope तरल पदार्थ या विलेय के घटकों को अलग करना असंभव है जो आइसोमोर्फिज्म (क्रिस्टलोग्राफी) क्रिस्टल बनाते हैं किन्तु    झिल्ली प्रौद्योगिकी का उपयोग करके इस प्रकार के अलगाव को प्राप्त किया जा सकता है। झिल्ली के प्रकार के आधार पर, कुछ व्यक्तिगत पदार्थों या पदार्थ मिश्रणों का चयनात्मक पृथक्करण संभव है। महत्वपूर्ण तकनीकी अनुप्रयोगों में विपरीत परासरण  के माध्यम से पीने के पानी का उत्पादन सम्मलित है। अपशिष्ट जल उपचार में, झिल्ली प्रौद्योगिकी तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है। अल्ट्राफिल्ट्रेशन / माइक्रोफिल्ट्रेशन अपशिष्ट जल से कोलाइड्स और मैक्रोमोलेक्यूल्स को हटाने में बहुत प्रभावी हो सकता है। यह आवश्यक है यदि अपशिष्ट जल को संवेदनशील जल में छोड़ा जाता है, विशेष रूप से संपर्क जल क्रीड़ा और मनोरंजन के लिए नामित।

अधिकतर आधा बाजार चिकित्सा अनुप्रयोगों में है जैसे किडनी डायलिसिस के माध्यम से विषाक्त पदार्थों को हटाने के लिए कृत्रिम गुर्दे में उपयोग और रक्त में ऑक्सीजन की बुलबुला मुक्त आपूर्ति के लिए एक्स्ट्राकोर्पोरियल झिल्ली ऑक्सीजनेशन के रूप में।

पर्यावरण संरक्षण (NanoMemPro IPPC Database|Nano-Mem-Pro IPPC Database) के क्षेत्र में झिल्ली प्रौद्योगिकी का महत्व बढ़ रहा है। आधुनिक ऊर्जा पुनर्प्राप्ति तकनीकों में भी झिल्लियों का तेजी से उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए ईंधन कोशिकाओं और आसमाटिक बिजली संयंत्रों में।

मास ट्रांसफर
झिल्ली के माध्यम से बड़े पैमाने पर स्थानांतरण के लिए दो बुनियादी मॉडल प्रतिष्ठित किए जा सकते हैं: वास्तविक झिल्लियों में, ये दो परिवहन तंत्र निश्चित रूप से साथ-साथ होते हैं, विशेष रूप से अति-निस्पंदन के समय।
 * समाधान-प्रसार मॉडल और
 * हाइड्रोडायनामिक मॉडल।

समाधान-प्रसार मॉडल
समाधान-प्रसार मॉडल में, परिवहन एकमात्र प्रसार के माध्यम से होता है। जिस घटक को ले जाने की आवश्यकता है, उसे पहले झिल्ली में भंग कर देना चाहिए। समाधान-प्रसार मॉडल का सामान्य दृष्टिकोण यह मानना ​​​​है कि फ़ीड और पारगम्य तरल पदार्थ की रासायनिक क्षमता आसन्न झिल्ली सतहों के साथ संतुलन में है, जैसे तरल पदार्थ और झिल्ली चरणों में रासायनिक क्षमता के लिए उपयुक्त अभिव्यक्तियों को समाधान में समान किया जा सकता है। -झिल्ली इंटरफ़ेस। प्राकृतिक विक्षनरी के बिना घनी झिल्लियों के लिए यह सिद्धांत अधिक महत्वपूर्ण है: छिद्र जैसे कि रिवर्स ऑस्मोसिस और ईंधन कोशिकाओं के लिए उपयोग किए जाते हैं। निस्पंदन प्रक्रिया के समयझिल्ली पर एक सीमा परत बनती है। यह सघनता प्रवणता अणुओं  के माध्यम से बनाई जाती है जो झिल्ली से नहीं गुजर सकते। प्रभाव को एकाग्रता ध्रुवीकरण के रूप में संदर्भित किया जाता है और, निस्पंदन के समय होने वाली, कम ट्रांस-झिल्ली प्रवाह (प्रवाह) की ओर जाता है। एकाग्रता ध्रुवीकरण, सिद्धांत रूप में, झिल्ली को साफ करके प्रतिवर्ती होता है जिसके परिणामस्वरूप प्रारंभिक प्रवाह अधिकतर पूरी प्रकार से बहाल हो जाता है। झिल्ली (क्रॉस-फ्लो  छानने का काम ) के लिए एक स्पर्शरेखा प्रवाह का उपयोग करना भी एकाग्रता ध्रुवीकरण को कम कर सकता है।

हाइड्रोडायनामिक मॉडल
छिद्रों के माध्यम से परिवहन - सबसे सरल स्थितियोंमें - संवहन किया जाता है। इसके लिए आवश्यक है कि छिद्रों का आकार दो अलग-अलग घटकों के व्यास से छोटा हो। इस सिद्धांत के अनुसार कार्य करने वाली झिल्लियों का मुख्य रूप से सूक्ष्म और अल्ट्राफिल्ट्रेशन में उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग समाधान (रसायन विज्ञान) से मैक्रो मोलेक्यूल को अलग करने, फैलाव (रसायन विज्ञान) से कोलाइड्स या बैक्टीरिया को हटाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया के समयनिरंतर कण या अणु झिल्ली पर एक लुगदी द्रव्यमान (फिल्टर केक) बनाते हैं, और झिल्ली की यह रुकावट निस्पंदन को बाधित करती है। इस रुकावट को क्रॉस-फ्लो विधि ( क्रॉस-फ्लो निस्पंदन ) के उपयोग से कम किया जा सकता है। यहां, फ़िल्टर किए जाने वाले तरल को झिल्ली के सामने से प्रवाहित किया जाता है और झिल्ली के सामने और पीछे के बीच के दबाव के अंतर से अलग किया जाता है, जो आगे की तरफ अवधारण (बहते हुए ध्यान केंद्रित) और पीछे की तरफ (फ़िल्ट्रेट) होता है। मोर्चे पर स्पर्शरेखा प्रवाह कतरनी तनाव उत्पन्न करता है जो फिल्टर केक को तोड़ता है और झिल्ली दूषण को कम करता है।

झिल्ली संचालन
ऑपरेशन की प्रेरक शक्ति के अनुसार भेद करना संभव है:


 * दबाव संचालित संचालन
 * माइक्रोफिल्ट्रेशन
 * अल्ट्राफिल्ट्रेशन
 * नैनोफिल्टरेशन
 * विपरीत परासरण
 * गैस जुदाई
 * एकाग्रता संचालित संचालन
 * डायलिसिस (रसायन विज्ञान)
 * परवापोरेशन
 * फॉरवर्ड ऑस्मोसिस
 * एक्स्ट्राकोर्पोरियल मेम्ब्रेन ऑक्सीजनेशन
 * एक विद्युत संभावित ढाल में संचालन
 * इलेक्ट्रोडायलिसिस
 * झिल्ली इलेक्ट्रोलिसिस उदा. क्लोरअल्कली प्रक्रिया
 * विद्युतीकरण
 * इलेक्ट्रोफिल्ट्रेशन
 * ईंधन सेल
 * एक तापमान ढाल में संचालन
 * झिल्ली आसवन

झिल्ली आकार और प्रवाह ज्यामिति
झिल्ली प्रक्रियाओं के दो मुख्य प्रवाह विन्यास हैं: क्रॉस-फ्लो (या स्पर्शरेखा प्रवाह) और डेड-एंड फिल्ट्रेशन। क्रॉस-फ्लो फिल्ट्रेशन में फीड फ्लो मेम्ब्रेन की सतह के लिए स्पर्शरेखा होता है, रिटेंटेट को उसी तरफ से नीचे की ओर हटा दिया जाता है, चूँकि परमीट फ्लो को दूसरी तरफ ट्रैक किया जाता है। मृत-अंत निस्पंदन में द्रव प्रवाह की दिशा झिल्ली की सतह के सामान्य होती है। दोनों प्रवाह ज्यामिति कुछ फायदे और हानि प्रदान करती हैं। सामान्यतः, डेड-एंड फिल्ट्रेशन का उपयोग प्रयोगशाला पैमाने पर व्यवहार्यता अध्ययन के लिए किया जाता है। डेड-एंड मेम्ब्रेन बनाना अपेक्षाकृत आसान है जो पृथक्करण प्रक्रिया की लागत को कम करता है। डेड-एंड मेम्ब्रेन सेपरेशन प्रोसेस को लागू करना आसान है और यह प्रक्रिया सामान्यतः क्रॉस-फ्लो मेम्ब्रेन फिल्ट्रेशन से सस्ती होती है। डेड-एंड निस्पंदन प्रक्रिया सामान्यतः एक बैच उत्पादन-प्रकार की प्रक्रिया होती है, जहां फ़िल्टरिंग समाधान को मेम्ब्रेन डिवाइस में लोड किया जाता है (या धीरे-धीरे फीड किया जाता है), जो तब ड्राइविंग बल के अधीन कुछ कणों को पारित करने की अनुमति देता है। एक मृत अंत निस्पंदन का मुख्य हानि व्यापक झिल्ली दूषण और एकाग्रता ध्रुवीकरण है। दूषण सामान्यतः उच्च ड्राइविंग बलों पर तेजी से प्रेरित होता है। मेम्ब्रेन अवरोधन और फीड सॉल्यूशन में पार्टिकल रिटेंशन भी एक कंसंट्रेशन ढ़ाल और पार्टिकल बैक फ्लो (कंसंट्रेशन पोलराइजेशन) बनाता है। स्पर्शरेखा प्रवाह उपकरण अधिक लागत और श्रम-गहन होते हैं, किन्तु  वे व्यापक प्रभाव और गुजरने वाले प्रवाह की उच्च कतरनी दर के कारण दूषण के लिए कम संवेदनशील होते हैं। सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले सिंथेटिक झिल्ली उपकरण (मॉड्यूल) फ्लैट शीट / प्लेट, सर्पिल घाव और खोखले फाइबर झिल्ली हैं।

फ्लैट प्लेटें सामान्यतः डेड-एंड ज्योमेट्री मॉड्यूल में उपयोग होने वाली सर्कुलर पतली फ्लैट मेम्ब्रेन सतहों के रूप में बनाई जाती हैं। सर्पिल घाव समान सपाट झिल्लियों से निर्मित होते हैं किन्तु  एक पॉकेट के रूप में होते हैं जिसमें दो झिल्ली वाली चादरें होती हैं जो अत्यधिक झरझरा समर्थन प्लेट  के माध्यम से अलग होती हैं। एक स्पर्शरेखा प्रवाह ज्यामिति बनाने के लिए और झिल्ली दूषण को कम करने के लिए ऐसे कई पॉकेट्स को एक ट्यूब के चारों ओर लपेटा जाता है। खोखले फाइबर झिल्ली मॉड्यूल में घने त्वचा जुदाई परतों के साथ स्व-सहायक फाइबर की एक असेंबली होती है, और दबाव प्रवणता का सामना करने और संरचनात्मक अखंडता को बनाए रखने में सहायता करने वाला एक अधिक खुला मैट्रिक्स होता है। खोखले फाइबर मॉड्यूल में 200 से 2500 माइक्रोन व्यास तक 10,000 फाइबर तक हो सकते हैं; खोखले फाइबर मॉड्यूल का मुख्य लाभ एक संलग्न मात्रा के भीतर बहुत बड़ा सतह क्षेत्र है, जिससे पृथक्करण प्रक्रिया की दक्षता बढ़ जाती है। डिस्क ट्यूब मॉड्यूल एक क्रॉस-फ्लो ज्यामिति का उपयोग कर रहा है, और इसमें एक दबाव ट्यूब और हाइड्रोलिक डिस्क होते हैं, जो केंद्रीय तनाव रॉड और दो डिस्क के बीच स्थित झिल्ली कुशन के माध्यम से आयोजित होते हैं।

मेम्ब्रेन प्रदर्शन और गवर्निंग समीकरण
लक्षित पृथक्करण प्रक्रिया के लिए सिंथेटिक झिल्लियों का चयन सामान्यतः कुछ आवश्यकताओं पर आधारित होता है। बड़ी मात्रा में फीड स्ट्रीम को संसाधित करने के लिए झिल्लियों को पर्याप्त जन स्थानांतरण क्षेत्र प्रदान करना होता है। चयनित झिल्ली में कुछ कणों के लिए उच्च बाध्यकारी चयनात्मकता (विकी: अस्वीकृति) गुण होना चाहिए; इसे फाउलिंग का विरोध करना पड़ता है और उच्च यांत्रिक स्थिरता होती है। इसे पुनरुत्पादित करने और कम विनिर्माण लागत रखने की भी आवश्यकता है। डार्सी के कानून के माध्यम से निरंतर दबाव ड्रॉप पर डेड-एंड निस्पंदन के लिए मुख्य मॉडलिंग समीकरण का प्रतिनिधित्व किया जाता है:

$$\frac{dV_p}{dt}=Q=\frac{\Delta p}{\mu}\ A\left( \frac{1}{R_m + R} \right)$$ जहां वीp और क्यू क्रमशः पारगम्य और इसकी वॉल्यूमेट्रिक वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर की मात्रा है (फ़ीड प्रवाह की समान विशेषताओं के समानुपाती), μ परमीटिंग तरल पदार्थ की गतिशील चिपचिपाहट है, ए झिल्ली क्षेत्र है, आरm और आर मेम्ब्रेन के संबंधित प्रतिरोध हैं और फाउलेंट्स की बढ़ती जमा राशि है। आरm विलायक (पानी) पारगमन के लिए एक झिल्ली प्रतिरोध के रूप में व्याख्या की जा सकती है। यह प्रतिरोध एक झिल्ली आंतरिक गुण है और अपेक्षा की जाती है कि यह ड्राइविंग बल, Δp से अधिक स्थिर और स्वतंत्र होगा। आर झिल्ली के प्रकार से संबंधित है, फ़िल्टरिंग समाधान में इसकी एकाग्रता, और फाउलेंट-झिल्ली इंटरैक्शन की प्रकृति से संबंधित है। डार्सी का नियम दी गई शर्तों पर लक्षित पृथक्करण के लिए झिल्ली क्षेत्र की गणना करने की अनुमति देता है। विलेय चालन गुणांक समीकरण  के माध्यम से परिभाषित किया गया है:

$$S=\frac{C_p} {C_f}$$ जहां सीf और सीp क्रमशः फ़ीड और परमिट में विलेय सांद्रता हैं। हाइड्रोलिक पारगम्यता को प्रतिरोध के व्युत्क्रम के रूप में परिभाषित किया गया है और समीकरण के माध्यम से दर्शाया गया है:

$$L_p=\frac{J} {\Delta p}$$ जहाँ J पर्मीएट फ्लक्स है जो कि झिल्ली क्षेत्र की प्रति इकाई वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर है। विलेय छलनी गुणांक और हाइड्रोलिक पारगम्यता सिंथेटिक झिल्ली के प्रदर्शन का त्वरित मूल्यांकन करने की अनुमति देती है।

झिल्ली जुदाई प्रक्रियाएं
पृथक्करण उद्योग में मेम्ब्रेन पृथक्करण प्रक्रियाओं की बहुत महत्वपूर्ण भूमिका होती है। फिर भी, 1970 के दशक के मध्य तक उन्हें तकनीकी रूप से महत्वपूर्ण नहीं माना जाता था। अलग-अलग कणों के पृथक्करण तंत्र और आकार के आधार पर झिल्ली पृथक्करण प्रक्रिया भिन्न होती है। व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली झिल्ली प्रक्रियाओं में माइक्रोफिल्ट्रेशन, अल्ट्राफिल्ट्रेशन, नैनोफिल्टरेशन, रिवर्स ऑस्मोसिस, इलेक्ट्रोलीज़, किडनी डायलिसिस, इलेक्ट्रोडायलिसिस, गैस पृथक्करण, वाष्प पारगमन, परवापोरेशन, झिल्ली आसवन और झिल्ली संपर्ककर्ता सम्मलित हैं। वाष्पीकरण को छोड़कर सभी प्रक्रियाओं में कोई चरण परिवर्तन नहीं होता है। इलेक्ट्रोडायलिसिस को छोड़कर सभी प्रक्रियाएं दबाव संचालित होती हैं। माइक्रोफिल्ट्रेशन और अल्ट्राफिल्ट्रेशन का व्यापक रूप से खाद्य और पेय प्रसंस्करण (बीयर माइक्रोफिल्ट्रेशन, सेब का रस अल्ट्राफिल्ट्रेशन), जैव प्रौद्योगिकी अनुप्रयोगों और दवा उद्योग (एंटीबायोटिक उत्पादन, प्रोटीन शोधन), जल शोधन और अपशिष्ट जल उपचार, माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक उद्योग और अन्य में उपयोग किया जाता है। नैनोफिल्ट्रेशन और रिवर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेन का उपयोग मुख्य रूप से जल शोधन उद्देश्यों के लिए किया जाता है। घने झिल्लियों का उपयोग गैस पृथक्करण (सीओ को हटाने) के लिए किया जाता है2 प्राकृतिक गैस से, एन को अलग करना2 हवा से, हवा या नाइट्रोजन धारा से जैविक वाष्प हटाने) और कभी-कभी झिल्ली आसवन में। बाद की प्रक्रिया आसवन प्रक्रियाओं की लागत को कम करने के लिए एज़ोट्रोपिक रचनाओं को अलग करने में सहायता करती है।



ताकना आकार और चयनात्मकता
निर्माता के आधार पर तकनीकी झिल्लियों के छिद्र आकार अलग-अलग निर्दिष्ट किए जाते हैं। नाममात्र ताकना आकार से एक आम भेद है। यह अधिकतम ताकना आकार वितरण का वर्णन करता है और एक झिल्ली की प्रतिधारण क्षमता के बारे में एकमात्र अस्पष्ट जानकारी देता है। झिल्ली की बहिष्करण सीमा या कट-ऑफ सामान्यतः NMWC (नाममात्र आणविक भार कट-ऑफ, या MWCO, आणविक भार कट ऑफ, डाल्टन (इकाई) में इकाइयों के साथ) के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। इसे गोलाकार अणु के न्यूनतम आणविक भार के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसे झिल्ली के माध्यम से 90% तक बनाए रखा जाता है। कट-ऑफ, विधि के आधार पर, तथाकथित डी में परिवर्तित हो सकता है90, जो तब एक मीट्रिक इकाई में व्यक्त किया जाता है। व्यवहार में झिल्ली का MWCO अणु के आणविक भार से कम से कम 20% कम होना चाहिए जिसे अलग किया जाना है।

ट्रैक नक़्क़ाशीदार अभ्रक झिल्लियों का उपयोग करना बेक और शुल्त्स प्रदर्शित किया कि रंकिन के माध्यम से छिद्रों में अणुओं के बाधा प्रसार का वर्णन किया जा सकता है समीकरण।

छिद्र के आकार के अनुसार फिल्टर झिल्लियों को चार वर्गों में बांटा गया है:

झिल्ली छिद्रों का रूप और आकार निर्माण प्रक्रिया पर अत्यधिक निर्भर होते हैं और अधिकांशतः निर्दिष्ट करना कठिनाई होता है। इसलिए, लक्षण वर्णन के लिए, परीक्षण फ़िल्ट्रेशन किए जाते हैं और ताकना व्यास सबसे छोटे कणों के व्यास को संदर्भित करता है जो झिल्ली से नहीं गुजर सकते।

अस्वीकृति को विभिन्न तरीकों से निर्धारित किया जा सकता है और ताकना के आकार का एक अप्रत्यक्ष माप प्रदान करता है। एक संभावना मैक्रोमोलेक्युलस (अधिकांशतः dextrans, पॉलीथीन ग्लाइकॉल या एल्बुमिन) का निस्पंदन है, दूसरा जेल पर्मिएशन क्रोमेटोग्राफी  के माध्यम से कट-ऑफ का माप है। इन विधियों का उपयोग मुख्य रूप से अल्ट्राफिल्ट्रेशन अनुप्रयोगों के लिए झिल्लियों को मापने के लिए किया जाता है। एक अन्य परीक्षण विधि परिभाषित आकार वाले कणों का निस्पंदन है और एक कण साइज़र या लेजर प्रेरित ब्रेकडाउन स्पेक्ट्रोस्कोपी (एलआईबीएस) के साथ उनका मापन है। डेक्सट्रान नीले या अन्य रंगीन अणुओं की अस्वीकृति को मापने के लिए एक ज्वलंत लक्षण वर्णन है।  [[जीवाणुभोजी ]] और बैक्टीरिया की अवधारण, तथाकथित बैक्टीरिया चुनौती परीक्षण, ताकना आकार के बारे में भी जानकारी प्रदान कर सकता है।

छिद्र व्यास का निर्धारण करने के लिए, पोरोसिमेट्री (पारा, तरल-तरल पोरोसिमीटर और बबल पॉइंट टेस्ट) जैसी भौतिकी विधियों का भी उपयोग किया जाता है, किन्तु  छिद्रों का एक निश्चित रूप (जैसे सिलेंडर (ज्यामिति) या संघनित गोले के छेद) माना जाता है। ऐसी विधियों का उपयोग उन झिल्लियों के लिए किया जाता है जिनकी छिद्र ज्यामिति आदर्श से मेल नहीं खाती है, और हमें नाममात्र छिद्र व्यास मिलता है, जो झिल्ली की विशेषता है, किन्तु    आवश्यक  नहीं कि यह वास्तविक निस्पंदन व्यवहार और चयनात्मकता को दर्शाता हो।

चयनात्मकता छिद्र के आकार के अतिरिक्त पृथक्करण प्रक्रिया, झिल्ली की संरचना और इसके विद्युत रासायनिक गुणों पर अत्यधिक निर्भर है। उच्च चयनात्मकता के साथ, परमाणु इंजीनियरिंग में समस्थानिकों को समृद्ध गैसीय प्रसार | (यूरेनियम संवर्धन) या नाइट्रोजन जैसी औद्योगिक गैसों को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है (गैस पृथक्करण)। आदर्श रूप से, यहां तक ​​कि मिश्रण का गुच्छा को एक उपयुक्त झिल्ली से समृद्ध किया जा सकता है।

झिल्ली चुनते समय उच्च पारगम्यता पर चयनात्मकता की प्राथमिकता होती है, क्योंकि एक मॉड्यूलर संरचना के साथ फ़िल्टर सतह को बढ़ाकर कम प्रवाह को आसानी से ऑफसेट किया जा सकता है। गैस चरण निस्पंदन में विभिन्न निक्षेपण तंत्र ऑपरेटिव होते हैं, ताकि झिल्ली के छिद्र आकार के नीचे के आकार वाले कणों को भी बनाए रखा जा सके।

मेम्ब्रेन वर्गीकरण
बायो-मेम्ब्रेन को दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है, सिंथेटिक झिल्ली और प्राकृतिक झिल्ली। सिंथेटिक झिल्लियों को आगे कार्बनिक और अकार्बनिक झिल्लियों में वर्गीकृत किया गया है। कार्बनिक झिल्ली उप वर्गीकृत बहुलक झिल्ली और अकार्बनिक झिल्ली उप वर्गीकृत सिरेमिक पॉलिमर।

समग्र बायोमास झिल्ली
हरा मेम्ब्रेन या बायोमेम्ब्रेन | बायो-मेम्ब्रेन सिंथेसिस संरक्षित वातावरण का समाधान है जिसका अधिक  हद तक व्यापक प्रदर्शन है। बायोमास का उपयोग सक्रिय कार्बन नैनोकणों के रूप में किया जाता है, जैसे सेलूलोज़ आधारित बायोमास नारियल के खोल, हेज़लनट खोल, अखरोट के खोल, मकई के डंठल के कृषि अपशिष्ट आदि का उपयोग करना। जो सतह की हाइड्रोफिलिसिटी, बड़े छिद्र आकार, अधिक और निचली सतह खुरदरापन में सुधार करते हैं इसलिए, झिल्ली के पृथक्करण और दूषण-रोधी प्रदर्शन में भी एक साथ सुधार होता है।

शुद्ध बायोमास आधारित झिल्ली का निर्माण
एक बायोमास-आधारित झिल्ली एक झिल्ली है जो पौधों के तंतुओं जैसे कार्बनिक पदार्थों से बनी होती है। इन झिल्लियों का उपयोग अधिकांशतः जल निस्पंदन और अपशिष्ट जल उपचार अनुप्रयोगों में किया जाता है। शुद्ध बायोमास आधारित झिल्ली का निर्माण (अर्धचालक) एक जटिल प्रक्रिया है जिसमें कई चरण सम्मलित होते हैं। पहला कदम कार्बनिक पदार्थों का घोल बनाना है। यह घोल फिर एक सब्सट्रेट, जैसे कांच या धातु की प्लेट पर डाला जाता है। कास्ट को तब सुखाया जाता है, और परिणामी झिल्ली को इसके गुणों में सुधार करने के लिए रासायनिक या गर्मी उपचार जैसे कई उपचारों के अधीन किया जाता है। बायोमास आधारित झिल्लियों के निर्माण में आने वाली चुनौतियों में से एक वांछित गुणों वाली झिल्ली का निर्माण करना है।

प्रक्रिया में प्रयुक्त उपकरण और साधन
मेम्ब्रेन संश्लेषण प्रक्रिया में प्रयुक्त उपकरणों की सूची इस प्रकार है:


 * अपकेंद्रित्र
 * कास्टिंग मशीन
 * प्लेन कास्टिंग ग्लास
 * मॅग्नेटिक स्टीरर
 * कांच के बर्तन: बीकर, मापने वाले सिलेंडर, प्रयोगशाला फ्लास्क आदि।
 * तंदूर
 * ओखल और मूसल

झिल्ली विशेषता
मेम्ब्रेन की ढलाई और संश्लेषण के बाद मेम्ब्रेन के मापदंडों के बारे में अधिक जानकारी जानने के लिए तैयार मेम्ब्रेन को चिह्नित करने की आवश्यकता होती है, जैसे कि छिद्र का आकार, कार्य समूह, भौतिक गुण आदि। प्रदूषक, जो पर्यावरण में प्रदूषण का कारण बनता है। लक्षण वर्णन के लिए निम्नलिखित विभिन्न उपकरणों का उपयोग किया जाता है:


 * स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (SEM)
 * ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम)
 * फूरियर ट्रांसफॉर्म इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी (FTIR)
 * एक्स-रे विवर्तन (XRD)
 * तरल-तरल विस्थापन पोरोसिमेट्री (एलएलडीपी)

जल उपचार
जल उपचार कोई भी प्रक्रिया है जो पानी की गुणवत्ता में सुधार करती है ताकि इसे विशिष्ट अंत-उपयोग के लिए अधिक स्वीकार्य बनाया जा सके। झिल्लियों का उपयोग या तो आकार अपवर्जन या चार्ज पृथक्करण के माध्यम से पानी से कणों को हटाने के लिए किया जा सकता है। आकार-बहिष्करण क्रोमैटोग्राफी में, झिल्ली में छिद्रों का आकार ऐसा होता है कि छिद्रों से छोटे कण ही ​​गुजर सकते हैं। झिल्ली में छिद्रों का आकार ऐसा होता है कि एकमात्र पानी के अणु ही गुजर सकते हैं, जिससे घुले हुए प्रदूषक पीछे रह जाते हैं।

गैस जुदाई
गैस पृथक्करण में झिल्लियों का उपयोग, जैसे कार्बन डाईऑक्साइड (CO2), नाइट्रोजन ऑक्साइड, सल्फर ऑक्साइड , पर्यावरण की रक्षा के लिए हानिकारक गैसों को हटाया जा सकता है। व्यावसायिक झिल्ली की समानता में बायोमास मेम्ब्रेन गैस पृथक्करण अधिक प्रभावी है।

हीमोडायलिसिस
हेमोडायलिसिस में मेम्ब्रेन एप्लिकेशन रक्त से अपशिष्ट उत्पादों और अतिरिक्त तरल पदार्थों को हटाने के लिए एक अर्धपारगम्य झिल्ली का उपयोग करने की एक प्रक्रिया है।

यह भी देखें

 * कण जमाव
 * सिंथेटिक झिल्ली

संदर्भ

 * Osada, Y., Nakagawa, T., Membrane Science and Technology, New York: Marcel Dekker, Inc,1992.
 * Zeman, Leos J., Zydney, Andrew L., Microfiltration and Ultrafitration, Principles and Applications., New York: Marcel Dekker, Inc,1996.
 * Mulder M., Basic Principles of Membrane Technology, Kluwer Academic Publishers, Netherlands, 1996.
 * Jornitz, Maik W., Sterile Filtration, Springer, Germany, 2006
 * Van Reis R., Zydney A. Bioprocess membrane technology. J Mem Sci. 297(2007): 16-50.
 * Templin T., Johnston D., Singh V., Tumbleson M.E., Belyea R.L. Rausch K.D. Membrane separation of solids from corn processing streams. Biores Tech. 97(2006): 1536-1545.
 * Ripperger S., Schulz G. Microporous membranes in biotechnical applications. Bioprocess Eng. 1(1986): 43-49.
 * Thomas Melin, Robert Rautenbach, Membranverfahren, Springer, Germany, 2007, ISBN 3-540-00071-2.
 * Munir Cheryan, Handbuch Ultrafiltration, Behr, 1990, ISBN 3-925673-87-3.
 * Eberhard Staude, Membranen und Membranprozesse, VCH, 1992, ISBN 3-527-28041-3.