ट्रांसमेम्ब्रेन दबाव (टीएमपी) फ़ीड पक्ष (झिल्ली फाइबर के बाहर) से पर्मेट पक्ष (झिल्ली फाइबर या संग्रह कक्ष के अंदर) तक एक अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली के माध्यम से पानी को फैलाने (या प्रवेश) के लिए आवश्यक औसत ड्राइविंग बल को संदर्भित करता है। यह झिल्ली पृथक्करण प्रक्रिया की मूलभूत प्रेरक शक्ति है।
टीएमपी झिल्ली के अंतर्निहित प्रतिरोध, एकाग्रता ध्रुवीकरण परत और केक परत (प्रदूषक) प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए आवश्यक कुल दबाव को दर्शाता है।
बाहरी दबाव अल्ट्राफिल्ट्रेशन में, फ़ीड पानी बहता है और झिल्ली फाइबर के बाहर दबाव डाला जाता है, जबकि पर्मेट संग्रह के लिए झिल्ली दीवार के माध्यम से फाइबर के अंदर खोखले चैनलों में गुजरता है। इसलिए, लागू दबाव मुख्य रूप से झिल्ली फाइबर के बाहर होता है, जबकि पर्मिट दबाव आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव के करीब होता है या केवल थोड़ा अधिक होता है (सिस्टम डिजाइन के आधार पर)।
बाहरी दबाव अल्ट्राफिल्ट्रेशन के लिए टीएमपी गणना के लिए इसकी अद्वितीय प्रवाह चैनल संरचना और दबाव वितरण की समझ की आवश्यकता होती है। कुंजी झिल्ली अवरोध (झिल्ली दीवार) में औसत दबाव अंतर की गणना करने में निहित है।
1. आदर्शीकृत सरलीकृत मॉडल
सभी झिल्ली फाइबर समानांतर और एकसमान के साथ एक आदर्श बाहरी दबाव झिल्ली मॉड्यूल मानें। फ़ीड पानी समान रूप से वितरित होता है और झिल्ली फाइबर बंडल के बाहर बहता है। पर्मेट झिल्ली तंतुओं के माध्यम से संग्रह ट्यूब की ओर प्रवाहित होता है, रास्ते में नगण्य प्रतिरोध (या निरंतर दबाव) के साथ। एकाग्रता ध्रुवीकरण और दूषण (यानी, नई झिल्लियों के लिए या सफाई के तुरंत बाद वाली झिल्लियों के लिए) की उपेक्षा की जाती है।
इन आदर्श परिस्थितियों में, TMP का अनुमान इस प्रकार लगाया जा सकता है: TMP ≈ Pfeed - Ppermeate
पीफ़ीड: झिल्ली मॉड्यूल के फ़ीड वॉटर इनलेट पर दबाव (झिल्ली फिलामेंट्स के बाहर औसत दबाव का प्रतिनिधित्व करता है)।
पर्मेट: झिल्ली मॉड्यूल के पर्मेट आउटलेट पर दबाव (झिल्ली फिलामेंट्स के अंदर औसत दबाव का प्रतिनिधित्व करता है)।
यह "अनुमानित" क्यों है? एक आदर्श समान मॉडल में, रास्ते में प्रतिरोध के कारण झिल्ली फिलामेंट्स के बाहर का दबाव प्रवाह पथ (इनलेट से आउटलेट तक) के साथ धीरे-धीरे कम हो जाता है। कड़ाई से बोलते हुए, प्रत्येक झिल्ली फिलामेंट पर अभिनय करने वाला दबाव अंतर अलग-अलग स्थानों पर भिन्न होता है। Pfeed इनलेट दबाव के "अतिरंजित" औसत का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि Ppermeate आम तौर पर कम होता है और बहुत अधिक भिन्न नहीं होता है। इस सरलीकरण का उपयोग अक्सर प्रारंभिक अनुमानों या कम-फ्लक्स संचालन के लिए किया जाता है।
2. इंजीनियरिंग गणना विधि
वास्तविक ऑपरेशन के दौरान झिल्ली फाइबर के साथ दबाव ड्रॉप के प्रभाव को अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित करने के लिए, टीएमपी की गणना आमतौर पर झिल्ली मॉड्यूल के फ़ीड/रिटेंटेट पक्ष पर इनलेट और आउटलेट दबाव के औसत का उपयोग करके की जाती है। सूत्र इस प्रकार है:
टीएमपी=[(फीड + प्रीटेंटेट) / 2] - पर्मेट
पीफ़ीड: झिल्ली मॉड्यूल के फ़ीड/रिटेंटेट इनलेट पर पूर्ण दबाव (आमतौर पर दबाव गेज के साथ मापा जाता है)।
दिखावा: झिल्ली मॉड्यूल के अस्वीकृत/पुनर्नवीनीकरण जल आउटलेट पर पूर्ण दबाव (आमतौर पर दबाव गेज के साथ मापा जाता है)। डेड-एंड फिल्ट्रेशन (कोई रिजेक्ट डिस्चार्ज नहीं) के लिए, प्रीटेंटेट सैद्धांतिक रूप से पीफीड के बराबर है (रास्ते में न्यूनतम नुकसान को नजरअंदाज करते हुए)। हालाँकि, क्रॉस-फ्लो फिल्ट्रेशन (रिजेक्ट रीसायकल या डिस्चार्ज के साथ) में, प्रीटेंटेट पीफीड की तुलना में काफी कम है।
पर्मेट: झिल्ली मॉड्यूल के पर्मेट आउटलेट पर पूर्ण दबाव (आमतौर पर वायुमंडलीय दबाव के करीब, दबाव गेज के साथ मापा जाता है या अनुमानित किया जाता है)। यदि पर्मेट संग्रह प्रणाली में बैकप्रेशर वाल्व या लिफ्ट पंप है, तो इस स्थान पर वास्तविक दबाव को मापा जाना चाहिए।
(फीड + प्रीटेंटेट)/2: यह गणना जल प्रवाह की दिशा के साथ झिल्ली फिलामेंट (फीड/रिटेंटेट पक्ष) के बाहर औसत दबाव की गणना करती है। यह संपूर्ण गणना का मुख्य सुधार है।
पीफ़ीड झिल्ली फिलामेंट के प्रारंभिक बिंदु पर उच्चतम दबाव है। प्रीटेंटेट झिल्ली फिलामेंट के अंतिम बिंदु पर सबसे कम दबाव है (क्रॉस-फ्लो मोड में)।
इन दो मानों का औसत लेना अधिक सटीक रूप से झिल्ली फिलामेंट की पूरी लंबाई के साथ अभिनय करने वाले औसत बाहरी दबाव को दर्शाता है। यह केवल Pfeed का उपयोग करने की तुलना में वास्तविक औसत ड्राइविंग बल के करीब है।
परमीट: यह गणना झिल्ली फिलामेंट (परमीट पक्ष) के अंदर दबाव को घटा देती है। क्योंकि पर्मेट झिल्ली फिलामेंट के भीतर चैनलों के माध्यम से बहता है, इसका दबाव आम तौर पर कम होता है और रास्ते में गिरावट न्यूनतम होती है (छोटे चैनल और अपेक्षाकृत कम प्रवाह दर के कारण)। इसलिए, पूरे पर्मेट पक्ष के लिए औसत दबाव के रूप में आउटलेट दबाव पर्मेट का उपयोग करना एक उचित अनुमान है।
यह विधि अधिक सटीक क्यों है?
दबाव प्रवणता को प्रतिबिंबित करना: बाहरी दबाव अल्ट्राफिल्ट्रेशन झिल्ली फिलामेंट के बाहर का दबाव इनलेट से आउटलेट तक रैखिक रूप से (लगभग) कम हो जाता है। इनलेट और आउटलेट दबाव का औसत एकल बिंदु दबाव की तुलना में पूरे सक्रिय झिल्ली क्षेत्र में औसत दबाव वातावरण को बेहतर ढंग से दर्शाता है।
निम्नलिखित मुख्य ऑपरेटिंग मोड पर लागू:
मृत-अंत निस्पंदन: पीफीड ≈ प्रीटेंटेट (तितली वाल्व बंद है या प्रवाह दर बेहद कम है)। समीकरण TMP ≈ Pfeed - Ppermeate में परिवर्तित हो जाता है, जो सरलीकृत मॉडल के अनुरूप है।
क्रॉस-प्रवाह निस्पंदन: प्रीटेंटेट <फीड। औसत मान (पीफीड + प्रीटेंटेट)/2 पीफीड की तुलना में काफी कम है, जो प्रवाह प्रतिरोध हानि के कारण झिल्ली के बाहर औसत दबाव ड्रॉप को अधिक सटीक रूप से दर्शाता है।