M

MLOG

தமிழ்

உலகளாவிய நீர், தொழில் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் சவால்களுக்கு, சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் அடிப்படைக் கொள்கைகள், பலதரப்பட்ட பயன்பாடுகள் மற்றும் எதிர்கால புதுமைகளை ஆராயுங்கள்.

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தைப் புரிந்துகொள்ளுதல்: பிரிப்புத் தீர்வுகளுக்கான ஒரு உலகளாவிய பார்வை

தூய்மையான நீருக்கான உலகளாவிய தேவை, திறமையான தொழில் செயல்முறைகள் மற்றும் நீடித்த சுற்றுச்சூழல் நடைமுறைகளால் வரையறுக்கப்பட்ட ஒரு காலகட்டத்தில், சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் நவீன பிரிப்பு அறிவியலின் ஒரு மூலக்கல்லாக உருவெடுத்துள்ளது. நாம் குடிக்கும் நீரை சுத்திகரிப்பதில் இருந்து, சிக்கலான இரசாயன வினைகளை செயல்படுத்துவது மற்றும் நமது கிரகத்தைப் பாதுகாப்பது வரை, சவ்வுகள் ஒரு முக்கியமான, பெரும்பாலும் கண்ணுக்குத் தெரியாத பங்கை ஆற்றுகின்றன. இந்த விரிவான வலைப்பதிவு, சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் வசீகரிக்கும் உலகத்தை ஆராய்கிறது, அதன் அடிப்படைக் கொள்கைகள், பலதரப்பட்ட பயன்பாடுகள் மற்றும் அது உறுதியளிக்கும் புதுமையான எதிர்காலம் குறித்த உலகளாவிய பார்வையை வழங்குகிறது.

சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் என்றால் என்ன?

அதன் மையத்தில், சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் என்பது அரை-ஊடுருவக்கூடிய தடைகளான சவ்வுகளைப் பயன்படுத்தி, அவற்றின் உடல் மற்றும் இரசாயன பண்புகளின் அடிப்படையில் பொருட்களைப் பிரிக்கிறது. இந்த சவ்வுகள் தேர்ந்தெடுத்த வடிகட்டிகளாக செயல்படுகின்றன, சில மூலக்கூறுகள் அல்லது துகள்களை கடந்து செல்ல அனுமதித்து மற்றவற்றைத் தக்கவைத்துக்கொள்கின்றன. இந்த பிரிப்பு ஒரு அழுத்தம் சாய்வு, செறிவு சாய்வு அல்லது ஒரு மின்சார புலம் ஆகியவற்றால் இயக்கப்படுகிறது, இது குறிப்பிட்ட சவ்வு செயல்முறையைப் பொறுத்தது.

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் திறவுகோல், சவ்வுப் பொருள் மற்றும் அதன் துளை கட்டமைப்பின் துல்லியமான பொறியியலில் உள்ளது. சவ்வுகள் பாலிமர்கள், மட்பாண்டங்கள் மற்றும் உலோகங்கள் உட்பட பல்வேறு பொருட்களிலிருந்து தயாரிக்கப்படலாம், ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு தனித்துவமான நன்மைகளை வழங்குகின்றன. ஒரு சவ்வின் துளை அளவு ஒரு முக்கியமான அளவுருவாகும், இது அது பிரிக்கக்கூடிய துகள்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் அளவை தீர்மானிக்கிறது. இது பிரிக்கப்படும் உயிரினங்களின் அளவின் அடிப்படையில் சவ்வு செயல்முறைகளின் வகைப்பாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறது:

இந்த அளவு-விலக்கு வழிமுறைகளுக்கு அப்பால், மற்ற சவ்வு செயல்முறைகள் வெவ்வேறு கொள்கைகளில் இயங்குகின்றன:

சவ்வு செயல்திறனுக்குப் பின்னால் உள்ள அறிவியல்

எந்தவொரு சவ்வு செயல்முறையின் செயல்திறன் மற்றும் பலனளிப்பு பல முக்கியமான காரணிகளால் நிர்வகிக்கப்படுகிறது:

1. சவ்வு பொருள் மற்றும் கட்டமைப்பு

சவ்வுப் பொருளின் தேர்வு மிக முக்கியமானது, அதன் இரசாயன எதிர்ப்பு, வெப்ப நிலைத்தன்மை, இயந்திர வலிமை மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கும் திறனைப் பாதிக்கிறது. பொதுவான பாலிமர்களில் பாலிசல்போன், பாலிஈதர்சல்போன், பாலிஅமைடுகள் மற்றும் பாலிவினைலிடின் ஃபுளூரைடு (PVDF) ஆகியவை அடங்கும். அலுமினா அல்லது சிர்கோனியாவால் செய்யப்பட்ட மட்பாண்ட சவ்வுகள் சிறந்த வெப்ப மற்றும் இரசாயன நிலைத்தன்மையை வழங்குகின்றன, இது அவற்றை கடுமையான சூழல்களுக்கு ஏற்றதாக ஆக்குகிறது. துளை அளவு விநியோகம், வளைவு மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் உள்ளிட்ட உள் அமைப்பு, ஃப்ளக்ஸ் (ஊடுருவல் பாயும் விகிதம்) மற்றும் நிராகரிப்பு (தேவையற்ற பொருட்கள் தக்கவைக்கப்படும் செயல்திறன்) ஆகியவற்றை நேரடியாக பாதிக்கிறது.

2. உந்து சக்தி

பிரிப்பு செயல்முறையை இயக்கும் சக்தி முக்கியமானது. RO, UF, மற்றும் MF போன்ற வடிகட்டுதல் அடிப்படையிலான செயல்முறைகளுக்கு, இது பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் குறுக்கு-சவ்வு அழுத்தம் ஆகும். ED-க்கு, இது மின்சார புலம். செறிவு சாய்வுகள் வாயுப் பிரிப்பு மற்றும் பெர்வாப்பரேஷன் போன்ற செயல்முறைகளில் பரவலை இயக்குகின்றன. இந்த உந்து விசையின் அளவு ஃப்ளக்ஸை நேரடியாகப் பாதிக்கிறது, இருப்பினும் இது ஆற்றல் நுகர்வு மற்றும் சாத்தியமான சவ்வு சேதத்திற்கு எதிராக சமநிலைப்படுத்தப்பட வேண்டும்.

3. ஊட்டு கரைசல் பண்புகள்

சுத்திகரிக்கப்படும் திரவத்தின் கலவை மற்றும் பண்புகள் சவ்வு செயல்திறனை கணிசமாக பாதிக்கின்றன. பாகுத்தன்மை, கரைசல் செறிவு, pH, வெப்பநிலை மற்றும் தொங்கும் திடப்பொருட்களின் இருப்பு போன்ற காரணிகள் ஃப்ளக்ஸ் மற்றும் சவ்வுப் படிவைக் பாதிக்கலாம்.

4. சவ்வுப் படிவு

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தில் மிக முக்கியமான செயல்பாட்டுச் சவால் சவ்வுப் படிவு ஆகும். இது ஊட்டு கரைசலில் உள்ள பொருட்கள் சவ்வின் மீது அல்லது துளைகளுக்குள் குவிந்து, ஃப்ளக்ஸைக் குறைத்து இயக்க அழுத்தத்தை அதிகரிக்கும் போது ஏற்படுகிறது. கரிமப் பொருட்கள், கனிமப் படிவுகள், நுண்ணுயிர் வளர்ச்சி (உயிரிப்படிவு) அல்லது துகள் பொருட்கள் ஆகியவற்றால் படிவு ஏற்படலாம். ஊட்டு நீரோட்டத்தின் பயனுள்ள முன்-சிகிச்சை மற்றும் வழக்கமான துப்புரவு நெறிமுறைகள் (இரசாயன அல்லது உடல்ரீதியான) படிவைக் குறைப்பதற்கும் சவ்வு ஆயுட்காலத்தை நீட்டிப்பதற்கும் அவசியம்.

உலகளவில் சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் பலதரப்பட்ட பயன்பாடுகள்

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் பன்முகத்தன்மை உலகளவில் பல தொழில்கள் மற்றும் துறைகளில் பரவலாக ஏற்றுக்கொள்ள வழிவகுத்துள்ளது. மிகவும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் சில பயன்பாடுகள் இங்கே:

1. நீர் மற்றும் கழிவுநீர் சுத்திகரிப்பு

இது சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி மிகப்பெரிய மற்றும் மிக முக்கியமான பயன்பாட்டுப் பகுதியாகும். சவ்வு செயல்முறைகள் பின்வருவனவற்றிற்கு அவசியம்:

உதாரணம்: சிங்கப்பூரில், NEWater, ஒரு உயர் சுத்திகரிக்கப்பட்ட மறுசுழற்சி செய்யப்பட்ட நீர், மேம்பட்ட சவ்வு வடிகட்டுதல் (UF மற்றும் RO) மற்றும் UV கிருமி நீக்கம் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி நாட்டின் நீர் விநியோகத்தின் குறிப்பிடத்தக்க பகுதியை வழங்குகிறது, இது வரையறுக்கப்பட்ட இயற்கை நீர் வளங்களுக்கு ஒரு பயனுள்ள பதிலை வெளிப்படுத்துகிறது.

2. உணவு மற்றும் பானத் தொழில்

சவ்வுகள் பல்வேறு நோக்கங்களுக்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அவற்றுள்:

உதாரணம்: ஐரோப்பா மற்றும் வட அமெரிக்கா முழுவதும் உள்ள பால் கூட்டுறவு சங்கங்கள், விளையாட்டு ஊட்டச்சத்து மற்றும் உணவு செறிவூட்டலுக்கான உயர்தர மோர் புரதப் பொருட்களை உற்பத்தி செய்ய UF-ஐ விரிவாகப் பயன்படுத்துகின்றன, இதன் மூலம் வளப் பயன்பாட்டை உகந்ததாக்குகின்றன.

3. மருந்து மற்றும் உயிரித் தொழில்நுட்பம்

இந்த அதிக உணர்திறன் கொண்ட தொழில்களில், சவ்வுகள் பின்வருவனவற்றிற்கு முக்கியமானவை:

உதாரணம்: புற்றுநோய் சிகிச்சைகள் மற்றும் தன்னுடல் தாக்க நோய்களுக்கு இன்றியமையாத மோனோக்ளோனல் ஆன்டிபாடிகளின் உலகளாவிய உற்பத்தி, அவற்றின் சுத்திகரிப்பு மற்றும் செறிவூட்டலுக்கு UF-ஐ பெரிதும் நம்பியுள்ளது.

4. இரசாயன மற்றும் பெட்ரோகெமிக்கல் தொழில்கள்

சவ்வுகள் வடிகட்டுதல் போன்ற பாரம்பரிய பிரிப்பு முறைகளுக்கு ஆற்றல்-திறனுள்ள மாற்றுகளை வழங்குகின்றன:

உதாரணம்: பல பெட்ரோகெமிக்கல் ஆலைகளில், நைட்ரஜன் உற்பத்தி அல்லது சுத்திகரிப்பு செயல்முறைகளில் ஹைட்ரஜனை சுத்திகரிப்பதற்காக சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது கிரையோஜெனிக் வடிகட்டுதலுடன் ஒப்பிடும்போது குறிப்பிடத்தக்க ஆற்றல் சேமிப்பிற்கு வழிவகுக்கிறது.

5. எரிசக்தித் துறை

சவ்வுகள் ஆற்றல் உற்பத்தி மற்றும் பாதுகாப்புக்கும் ஒருங்கிணைந்தவை:

உதாரணம்: வட அமெரிக்கா, ஐரோப்பா மற்றும் ஆசியா முழுவதும் வாகன மற்றும் நிலையான மின் பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் எரிபொருள் செல்களின் செயல்திறன் மற்றும் ஆயுளை மேம்படுத்துவதற்கு மேம்பட்ட சவ்வு மின்முனை கூட்டங்களின் (MEAs) வளர்ச்சி முக்கியமானது.

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தில் புதுமைகள் மற்றும் எதிர்காலப் போக்குகள்

சவ்வுத் தொழில்நுட்பத் துறை, மிகவும் திறமையான, நீடித்த மற்றும் செலவு குறைந்த தீர்வுகளுக்கான தேவையால் உந்தப்பட்டு தொடர்ந்து உருவாகி வருகிறது. புதுமையின் முக்கியப் பகுதிகள் பின்வருமாறு:

1. மேம்பட்ட சவ்வுப் பொருட்கள்

ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேம்பட்ட தேர்ந்தெடுக்கும் திறன், ஊடுருவும் திறன் மற்றும் படிவு எதிர்ப்பு கொண்ட புதிய சவ்வுப் பொருட்களை உருவாக்கி வருகின்றனர். கிராஃபீன் ஆக்சைடு மற்றும் கார்பன் நானோகுழாய்கள் போன்ற நானோ பொருட்களைப் பயன்படுத்தி, துல்லியமாக கட்டுப்படுத்தப்பட்ட துளை அளவுகள் மற்றும் மேம்பட்ட போக்குவரத்து பண்புகளுடன் கூடிய சவ்வுகளை உருவாக்குவது இதில் அடங்கும். மெட்டல்-ஆர்கானிக் ஃபிரேம்வொர்க்குகள் (MOFs) மற்றும் கோவலன்ட் ஆர்கானிக் ஃபிரேம்வொர்க்குகள் (COFs) ஆகியவை மிகவும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட வாயு மற்றும் திரவப் பிரிப்புகளுக்கு நம்பிக்கையளிக்கின்றன.

2. புத்திசாலித்தனமான மற்றும் பதிலளிக்கக்கூடிய சவ்வுகள்

"புத்திசாலித்தனமான" சவ்வுகளின் வளர்ச்சி ஒரு குறிப்பிடத்தக்க ஆராய்ச்சிப் பகுதியாகும். இவை pH, வெப்பநிலை அல்லது மின்சார புலங்கள் போன்ற வெளிப்புற தூண்டுதல்களுக்குப் பதிலளிக்கும் வகையில் அவற்றின் ஊடுருவும் திறனை அல்லது தேர்ந்தெடுக்கும் திறனை மாற்றிக்கொள்ளும். இந்த சவ்வுகள் அடிக்கடி இரசாயன சுத்தம் அல்லது செயல்முறை சரிசெய்தல்களின் தேவையைக் குறைத்து, மிகவும் ஆற்றல்மிக்க மற்றும் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பிரிப்பு செயல்முறைகளை செயல்படுத்த முடியும்.

3. ஒருங்கிணைந்த சவ்வு அமைப்புகள்

வெவ்வேறு சவ்வு வகைகளை இணைப்பது அல்லது சவ்வு செயல்முறைகளை மற்ற பிரிப்பு தொழில்நுட்பங்களுடன் (எ.கா., பரப்புக்கவர்தல், வடிகட்டுதல்) ஒருங்கிணைப்பது ஒருங்கிணைந்த நன்மைகளை வழங்கும் கலப்பின அமைப்புகளை உருவாக்க முடியும். இந்த ஒருங்கிணைந்த அமைப்புகள் அதிக பிரிப்புத் திறன்களை அடையலாம் மற்றும் ஒற்றைச் சவ்வு செயல்முறைகளால் மட்டும் தீர்க்க முடியாத சிக்கலான பிரிப்பு சவால்களைச் சமாளிக்கலாம்.

4. படிவு தணிப்பு உத்திகள்

சவ்வுப் படிவை எதிர்த்துப் போராடுவதற்கு புதிய உத்திகளை உருவாக்குவதில் குறிப்பிடத்தக்க முயற்சி கவனம் செலுத்தப்படுகிறது. இதில் படிவு-எதிர்ப்பு பூச்சுகளை உருவாக்க மேற்பரப்பு மாற்றங்கள், சுய-சுத்தம் செய்யும் சவ்வுகளின் வளர்ச்சி, மற்றும் இயக்க நிலைமைகள் மற்றும் துப்புரவு நெறிமுறைகளை மேம்படுத்துதல் ஆகியவை அடங்கும். மேம்பட்ட ஹைட்ரோடைனமிக்ஸ் கொண்ட சுழல்-சுற்றப்பட்ட தொகுதிகள் போன்ற மேம்பட்ட சவ்வு உள்ளமைவுகளும் ஒரு பங்கைக் கொண்டுள்ளன.

5. நீடித்த தன்மை மற்றும் வட்டப் பொருளாதாரம்

சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் நீடித்த தன்மையையும் வட்டப் பொருளாதாரத்தையும் ஊக்குவிப்பதில் அதன் பங்குக்காக பெருகிய முறையில் அங்கீகரிக்கப்பட்டு வருகிறது. திறமையான நீர் மறுபயன்பாடு, கழிவு நீரோட்டங்களிலிருந்து வள மீட்பு மற்றும் ஆற்றல்-திறனுள்ள பிரிப்புகளை செயல்படுத்துவதன் மூலம், சவ்வுகள் சுற்றுச்சூழல் தாக்கத்தைக் குறைப்பதற்கும் இயற்கை வளங்களைப் பாதுகாப்பதற்கும் பங்களிக்கின்றன. உதாரணமாக, தொழில்துறை கழிவுநீரிலிருந்து மதிப்புமிக்க உலோகங்களை மீட்டெடுப்பது அல்லது புகை வாயுக்களிலிருந்து CO2-ஐப் பிரிப்பது போன்றவை சவ்வுகள் குறிப்பிடத்தக்க சுற்றுச்சூழல் நன்மைகளை வழங்கும் பகுதிகளாகும்.

உதாரணம்: செலவழிக்கப்பட்ட காபித் தூள் அல்லது விவசாய உபபொருட்கள் போன்ற கழிவுப் பொருட்களைப் பயன்படுத்தி புதிய சவ்வுப் பொருட்களை உருவாக்குவது குறித்த ஆராய்ச்சி, வட்டப் பொருளாதாரக் கொள்கைகளுடன் ஒத்துப்போகிறது மற்றும் உலகளவில் மிகவும் நீடித்த மற்றும் செலவு குறைந்த சவ்வு உற்பத்திக்கு வழிவகுக்கும்.

சவால்கள் மற்றும் கருத்தில் கொள்ள வேண்டியவை

அதன் மகத்தான சாத்தியக்கூறுகள் இருந்தபோதிலும், சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தின் பரந்த தழுவல் மற்றும் தொடர்ச்சியான முன்னேற்றத்திற்காக பல சவால்களை எதிர்கொள்ள வேண்டும்:

முடிவுரை

சவ்வுத் தொழில்நுட்பம் ஒரு ஆற்றல்மிக்க மற்றும் இன்றியமையாத துறையாகும், இது உலகளாவிய தொழில்களை மறுவடிவமைத்து, உலகின் மிக அவசரமான சில சவால்களை, குறிப்பாக நீர் மேலாண்மை, சுற்றுச்சூழல் பாதுகாப்பு மற்றும் நீடித்த வளப் பயன்பாடு ஆகியவற்றில் தீர்க்கிறது. தொலைதூர கிராமங்களில் குடிநீரை மைக்ரோ வடிகட்டுதல் முதல் மேம்பட்ட ஆய்வகங்களில் மருந்துப் பொருட்களை மிகத் தூய்மைப்படுத்துவது வரை, சவ்வுகள் பல்வேறு சமூகங்களில் முன்னேற்றத்தை செயல்படுத்துகின்றன. ஆராய்ச்சி மற்றும் வளர்ச்சி பொருள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியலின் எல்லைகளைத் தொடர்ந்து தள்ளும்போது, இந்த குறிப்பிடத்தக்க பிரிப்பு கருவிகளிலிருந்து இன்னும் புதுமையான பயன்பாடுகள் மற்றும் மேம்பட்ட செயல்திறனை நாம் எதிர்பார்க்கலாம். சவ்வுத் தொழில்நுட்பத்தை ஏற்றுக்கொள்வதும் முதலீடு செய்வதும் அறிவியல் முன்னேற்றத்தைப் பற்றியது மட்டுமல்ல; இது அனைவருக்கும் மிகவும் நீடித்த, ஆரோக்கியமான மற்றும் வளமான எதிர்காலத்தை உருவாக்குவதாகும்.