औद्योगिक उत्पादन की कई कड़ियों में, द्रव मीडिया की शुद्धता सुनिश्चित करने और उपकरणों के स्थिर संचालन को बनाए रखने के लिए फिल्टर प्रमुख उपकरण हैं। चाहे वह तरल हो या गैस, जब भी कणीय अशुद्धियों को अलग करने की आवश्यकता होती है, तो निस्पंदन तकनीक अपरिहार्य है। तो, फ़िल्टर वास्तव में कण पृथक्करण कैसे प्राप्त करते हैं? और विभिन्न निस्पंदन तंत्रों के लिए लागू परिदृश्य क्या हैं? यह लेख औद्योगिक निस्पंदन के मूल सिद्धांतों और दक्षता बढ़ाने के तरीकों को विस्तार से बताएगा।
निस्पंदन की मूल परिभाषा और वर्गीकरण
निस्पंदन का सार एक पारगम्य माध्यम के चैनलों के माध्यम से तरल पदार्थ (तरल या गैस) से कणों को अलग करने की प्रक्रिया है। द्रव में कणों के अनुपात के अनुसार निस्पंदन को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:
- फैला हुआ ठोस संग्रह: जब कण तरल पदार्थ का एक महत्वपूर्ण अनुपात बनाते हैं, तो निस्पंदन का मुख्य उद्देश्य इन ठोस कणों को इकट्ठा करना है।
- द्रव शुद्धि: जब कण अनुपात केवल 0.01% या उससे कम होता है, तो निस्पंदन का उद्देश्य मुख्य रूप से द्रव को शुद्ध करना होता है।
औद्योगिक अनुप्रयोगों में, अधिकांश फ़िल्टर से लेकर व्यास वाले कणों को अलग करने पर ध्यान केंद्रित करते हैंकुछ माइक्रोमीटर से लेकर 40 माइक्रोमीटर से अधिक-यह ध्यान देने योग्य है कि नग्न आंखों से दिखाई देने वाले सबसे छोटे कणों का व्यास लगभग 40 माइक्रोमीटर होता है। इकाई रूपांतरण के संदर्भ में, 1 माइक्रोमीटर (µm)=1/1000 मिलीमीटर, जो लगभग 0.000039 इंच है।
कण पृथक्करण के तीन मुख्य तंत्र
निलंबित ठोस पदार्थों को तरल पदार्थों से अलग करना मुख्य रूप से तीन तंत्रों पर निर्भर करता है:जड़त्वीय प्रभाव, प्रसार अवरोधन, और प्रत्यक्ष अवरोधन. विभिन्न फ़िल्टर प्रकार और द्रव गुण सीधे इन तीन तंत्रों के वजन को प्रभावित करते हैं।
जड़त्वीय प्रभाव: बड़े कणों का "दिशात्मक टकराव"।
तरल पदार्थ के कणों में द्रव्यमान और वेग होता है, इस प्रकार संबंधित जड़त्व बल उत्पन्न होता है। जब तरल पदार्थ ले जाने वाले कण फिल्टर मीडिया फाइबर से होकर गुजरते हैं, तो तरल पदार्थ कम से कम प्रतिरोध के रास्ते पर बहेगा और फाइबर के चारों ओर दिशा बदल देगा; हालाँकि, जड़ता के कारण, कण रैखिक गति बनाए रखते हैं और अंततः फाइबर की सतह से टकराते हैं और फंस जाते हैं।
सामान्यतया, कण का आकार जितना बड़ा होगा, कणों के लिए द्रव प्रवाह रेखाओं से विचलित होना उतना ही आसान होगा, और जड़त्वीय प्रभाव का प्रभाव उतना ही अधिक स्पष्ट होगा। लेकिन यदि कणों और तरल पदार्थ के बीच घनत्व का अंतर बेहद छोटा है, तो कण शायद ही प्रवाह रेखाओं से विचलित होंगे, और इस समय, जड़त्वीय प्रभाव की भूमिका बहुत कमजोर हो जाएगी। यह तंत्र बड़े कणों वाले द्रव प्रणालियों के उपचार के लिए अधिक उपयुक्त है।
प्रसार अवरोधन: सूक्ष्म कणों के लिए "रैंडम मोशन ट्रैप"।
अत्यंत छोटे द्रव्यमान वाले कणों के लिए, जड़त्वीय प्रभाव शायद ही काम करता है, और इस बिंदु पर,प्रसार अवरोधनएक मुख्य भूमिका निभाना शुरू कर देता है। ऐसे सूक्ष्म कण लगातार तरल अणुओं से टकराते रहेंगे, जिसके परिणामस्वरूप अनियमित यादृच्छिक गति होगी, जिसे "ब्राउनियन गति" के रूप में जाना जाता है।
ब्राउनियन गति के कारण सूक्ष्म कण द्रव प्रवाह रेखाओं से विचलित हो जाते हैं, जिससे फिल्टर मीडिया फाइबर के साथ संपर्क और बाद में फंसने की संभावना बढ़ जाती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गैस निस्पंदन में प्रसार अवरोधन का महत्वपूर्ण प्रभाव होता है लेकिन तरल निस्पंदन में अपेक्षाकृत सीमित भूमिका होती है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि तरल अणुओं का घनत्व अधिक होता है, और कणों की ब्राउनियन गति अधिक प्रतिबंधों के अधीन होती है।
प्रत्यक्ष अवरोधन: आकार स्क्रीनिंग के लिए "भौतिक बाधा"।
जब जड़त्वीय प्रभाव और प्रसार अवरोधन के प्रभाव आदर्श नहीं होते हैं,प्रत्यक्ष अवरोधनकण पृथक्करण के लिए एक महत्वपूर्ण विधि बन जाती है, और इसका तरल और गैस निस्पंदन दोनों में समान प्रभाव होता है।
फ़िल्टर मीडिया एक एकल फाइबर से बना नहीं होता है, बल्कि बड़ी संख्या में फाइबर के आपस में जुड़ने से बनी एक छिद्रपूर्ण संरचना होती है, और ये छिद्र तरल पदार्थ के मार्ग को निर्धारित करते हैं। जब द्रव में कणों का व्यास फिल्टर मीडिया के छिद्रों से बड़ा होता है, तो वे सीधे फिल्टर मीडिया की सतह पर फंस जाएंगे। यहां तक कि छिद्रों से छोटे व्यास वाले कणों को भी निम्नलिखित तरीकों से बनाए रखा जा सकता है:
- अनियमित आकार के कण छिद्रों को "पुल" करेंगे;
- जब एक ही समय में कई कण छिद्रों में प्रवेश करते हैं, तो वे छिद्रों को ढेर कर देंगे और अवरुद्ध कर देंगे;
- कणों के फंसने के बाद, छिद्र का आकार छोटा हो जाता है, जिससे छोटे कणों को बनाए रखने में मदद मिलती है;
- हाइड्रोजन बॉन्डिंग और वैन डेर वाल्स बलों जैसे सतही प्रभावों के कारण सूक्ष्म कण फिल्टर मीडिया की छिद्र सतहों पर चिपक जाएंगे।
धातु स्क्रीन जैसे समान छिद्रों और पतली मोटाई वाले फिल्टर के लिए, प्रत्यक्ष अवरोधन के सिद्धांत को समझना आसान है। गैर-समान छिद्रों वाले फ़िल्टर मीडिया के लिए, मोटाई की दिशा में आकार भिन्नता टेढ़े-मेढ़े द्रव पथ बनाती है, जिससे अवरोधन दक्षता में और सुधार होता है।
ध्यान रहें! निस्पंदन के दौरान कण रिलीज मुद्दे
फिल्टर के उपयोग के दौरान, फंसे हुए कण फिर से डाउनस्ट्रीम तरल पदार्थ में प्रवेश कर सकते हैं, जो फिल्टर के संरचनात्मक डिजाइन और परिचालन स्थितियों से निकटता से संबंधित है।
उदाहरण के लिए, कम प्रवाह और स्थिर परिचालन स्थितियों के तहत एक नरम जाल स्क्रीन फिल्टर द्वारा एकत्र किए गए कणों को प्रवाह दर में अचानक वृद्धि के साथ "झटके" की स्थिति का सामना करने पर परिमार्जन किया जा सकता है और छोड़ा जा सकता है; इसके अलावा, यदि बढ़ते दबाव के कारण फिल्टर मीडिया के छिद्र फैलते हैं, तो इससे फंसे हुए कण भी अलग हो जाएंगे।
उच्च गुणवत्ता वाले औद्योगिक फिल्टर में स्थिर संरचनात्मक ताकत होनी चाहिए, और दबाव परिवर्तन के कारण फिल्टर मीडिया के छिद्र ख़राब नहीं होंगे। इसके अलावा, उनमें फिल्टर मीडिया मोटाई के 10% -20% के भीतर अधिकांश कणों को फंसाने के लिए पर्याप्त मोटाई होनी चाहिए, जिससे मूल रूप से कण रिलीज से बचा जा सके।
तरल निस्पंदन दक्षता में सुधार के लिए तीन व्यावहारिक तकनीकें
तरल निस्पंदन परिदृश्यों में, केवल बुनियादी पृथक्करण तंत्र पर निर्भर रहना अक्सर अपर्याप्त होता है। निम्नलिखित तीन विधियाँ फिल्टर की कण हटाने की दक्षता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती हैं।
इलेक्ट्रोस्टैटिक वर्षा: विद्युत आवेशों के "अवशोषण आकर्षण" का उपयोग
औद्योगिक तरल पदार्थों में अधिकांश कण नकारात्मक चार्ज रखते हैं, और कण फँसाने के प्रभाव को मजबूत करने के लिए फिल्टर मीडिया की सतह को विशिष्ट चार्ज से संपन्न किया जा सकता है। जब फ़िल्टर मीडिया सतह सकारात्मक क्षमता (ज़ेटा क्षमता) रखती है, तो यह इलेक्ट्रोस्टैटिक सोखना के माध्यम से नकारात्मक चार्ज कणों को आकर्षित करेगी।
इस विधि के प्रमुख फायदे हैं: बड़े छिद्रों वाला फ़िल्टर मीडिया न केवल सूक्ष्म कणों को कुशलता से फंसा सकता है, बल्कि फ़िल्टर मीडिया की गंदगी धारण क्षमता में सुधार करते हुए कम दबाव ड्रॉप भी बनाए रख सकता है। कणों और फिल्टर मीडिया का चार्ज घनत्व जितना अधिक होगा, छोटे कणों के लिए अवरोधन दक्षता उतनी ही अधिक होगी।
फ़्लोक्यूलेशन: सूक्ष्म कणों को "एक साथ इकट्ठा करना और बड़े होना" बनाना
अत्यंत छोटे व्यास वाले कणों का प्रत्यक्ष निस्पंदन बहुत कठिन है। इस समय,flocculationइसका उपयोग सूक्ष्म कणों को बड़े कणों में एकत्र करने, निस्पंदन कठिनाई को कम करने और निस्पंदन प्रतिरोध को कम करने और उत्पादन दक्षता में सुधार करने के लिए एक ही समय में एक ढीला फिल्टर केक बनाने के लिए किया जा सकता है।
एक सामान्य औद्योगिक अभ्यास तरल पदार्थ में पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स (जैसे घुलनशील स्टार्च, जैल, पॉलीथीन डेरिवेटिव इत्यादि) जोड़ना है। सकारात्मक और नकारात्मक चार्ज साइटों वाली ये लंबी आणविक श्रृंखलाएं तरल पदार्थ में विपरीत चार्ज वाले कणों को सोख लेंगी, कण एकत्रीकरण को बढ़ावा देंगी और अवसादन दर को तेज करेंगी।
ऑपरेशन के दौरान, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स की खुराक उचित होनी चाहिए, और सरगर्मी की तीव्रता को "रसायनों को फैलाने में सक्षम होने लेकिन फ्लॉक्स को नुकसान नहीं पहुंचाने" की सीमा के भीतर नियंत्रित किया जाना चाहिए; फ़्लोक टूटने से बचने के लिए द्रव वितरण के लिए वायवीय पंप या गैर -कतरनी पंप का चयन किया जाना चाहिए, और निलंबित ठोस पदार्थों का पुनर्चक्रण जितना संभव हो उतना कम किया जाना चाहिए।
फ़िल्टर सहायता: फ़िल्टर केक संरचना को अनुकूलित करने के लिए "दक्षता बढ़ाने वाले"।
सस्पेंशन में थोड़ी मात्रा में फिल्टर एड्स जोड़ने से बारीक कणों की निस्पंदन दक्षता में काफी सुधार हो सकता है। इस विधि को "बॉडी फीडिंग" कहा जाता है, जो प्री-{1}कोट फिल्ट्रेशन से भिन्न है, प्री-कोट फिल्ट्रेशन में फिल्टर एड्स को सस्पेंशन शुरू करने से पहले फिल्टर मीडिया की सतह पर जमा किया जाता है।
फ़िल्टर सहायता की मुख्य भूमिका फ़िल्टर केक की पारगम्यता को अनुकूलित करना है। उद्योग में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला फ़िल्टर सहायता हैएक विशेष प्रकार की खर - पतवार से पूर्ण पृथ्वी, जो प्राचीन डायटम के जमाव से बनता है, और इसके विविध आकार फिल्टर केक की सरंध्रता में काफी सुधार कर सकते हैं; इसके अलावा, पर्लाइट, सक्रिय कार्बन, सेलूलोज़ आदि का उपयोग फ़िल्टर सहायक के रूप में भी किया जा सकता है।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि फ़िल्टर सहायता निस्पंदन का उपयोग तरल शुद्धिकरण में अकेले नहीं किया जाता है, बल्कि आमतौर पर कार्ट्रिज फ़िल्टर के अपस्ट्रीम में स्थापित किया जाता है; कार्ट्रिज फिल्टर तब फिल्टर सहायता परत में प्रवेश करने वाली अशुद्धियों को फंसाने के लिए "पॉलिशिंग फिल्टर" के रूप में कार्य करता है।
निष्कर्ष
औद्योगिक निस्पंदन का मूल कण विशेषताओं और द्रव प्रकारों के अनुसार जड़त्वीय प्रभाव, प्रसार अवरोधन और प्रत्यक्ष अवरोधन के तीन तंत्रों का तर्कसंगत उपयोग करना है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, इलेक्ट्रोस्टैटिक वर्षा, फ्लोक्यूलेशन और फ़िल्टर सहायता जैसी दक्षता बढ़ाने वाली विधियों के संयोजन से अधिक कुशल और स्थिर निस्पंदन परिणाम प्राप्त किए जा सकते हैं।
स्थिर संरचना और उन्नत तकनीक वाले फ़िल्टर चुनना उत्पादन निरंतरता और द्रव शुद्धता सुनिश्चित करने की कुंजी है। उच्च गुणवत्ता वाले निस्पंदन समाधान न केवल उपकरण की टूट-फूट को कम कर सकते हैं बल्कि उद्यमों की उत्पादन क्षमता और उत्पाद की गुणवत्ता को भी बढ़ा सकते हैं।