झिल्ली विज्ञान और प्रौद्योगिकी जर्नल

अमूर्त

स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी दृष्टिकोण का उपयोग करके सिलिका स्केलिंग के प्रारंभिक चरणों में अंतर्दृष्टि

बोगदान सी डोनोज़, ग्रेग बिर्केट और स्टीवन प्रैट

रिवर्स ऑस्मोसिस (आरओ) विलवणीकरण का प्रदर्शन झिल्ली स्केलिंग द्वारा सीमित किया जा सकता है। विशेष चिंता का विषय सिलिका स्केल है, जो एक बार झिल्ली पर जमा हो जाने के बाद उसे हटाना बेहद मुश्किल होता है। इस कार्य में, सिलिका-समृद्ध नैनोकणों के जमाव पर विचार किया गया। सिलिका-समृद्ध नैनोकणों के जमाव और आसंजन की माइक्रोस्कोपी जांच के लिए एक नई इन-सीटू नमूना तैयार करने की विधि विकसित की गई थी। इस विधि में स्केलिंग के प्रारंभिक चरणों का अनुकरण करने के लिए कणों को इकट्ठा करने के लिए उत्तेजित ब्राइन में एक साफ सिलिका वेफर रखना शामिल है। 'स्केल्ड' सतहों को स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) और परमाणु बल माइक्रोस्कोपी (एएफएम) द्वारा चिह्नित किया गया था। अलग-अलग नैनोकणों, धनायन और कार्बनिक संरचना और सांद्रता वाले मॉडल ब्राइन का परीक्षण किया गया, साथ ही एक पूर्ण पैमाने पर संचालित जल उपचार सुविधा से अस्वीकृत ब्राइन का भी परीक्षण किया गया। माइक्रोस्कोपी से पता चला कि सिलिका-समृद्ध नैनोकण सभी पानी से जमा किए गए थे, जिसमें बड़े नैनोकणों की तुलना में छोटे नैनोकण वेफर से अधिक आसानी से जुड़ गए थे। कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति ने नैनोकणों के आसंजन को बढ़ाया जबकि द्विसंयोजक धनायनों (Ca2+ और Mg2+) ने नैनोकणों के आसंजन को कम किया। इन परिणामों का आरओ पूर्व-उपचार प्रक्रियाओं और रासायनिक खुराक रणनीतियों के मूल्यांकन, चयन और संचालन के लिए निहितार्थ हैं, विशेष रूप से कमजोर एसिड धनायन आयन विनिमय (WAC-IX) और एंटी-स्केलेंट रसायनों की आवश्यकता।