எதிர்மறை சவ்வூடு பரவல் முறையில் நீர்த் துப்புரவு முறை

இச்செய்தியைப் படிக்கும்முன் நாம் ஏன் கடல் நீரைக் குடிக்கக் கூடாது என்று பார்த்து விடுவோம். நமது உடலில் இயல்பாகவே நீர் இருக்கும். இப்போது நாம் கடல் நீரைக் குடிக்க, அதுவும் நம் உடலில் சேரும் தானே! நம்முடலில் இருக்கும் குடல் அணுச்சுவர், ஏற்கெனவே உடலில் இருந்த நீரைக் கடல் நீருடன் கலக்கச் செய்யும். இப்படிச் செய்வதால் நல்ல நீரின் அளவு உடலில் குறைந்து நீரிழப்பு ஏற்படும். இதனால் தான் கடல் நீர் நாம் குடிப்பதற்கு ஏற்றதில்லை. இங்கு குடல் அணுச்சுவர் செறிவு மிகுந்த கடல் நீருக்கும் செறிவு குறைந்த நல்ல நீருக்கும் இடையே ஒரு சவ்வு போலச் செயல்பட்டு இரு நீரையும் கலக்கச் செய்கிறது.

இரு வெவ்வேறு செறிவளவு கொண்ட க‌ரைச‌ல்க‌ளுக்கு ந‌டுவே ஒரு கூறு புக‌விடும் ச‌வ்வு (‘semi permeable membrane’) இடைப்ப‌டும்போது, க‌ரைப்பான் (solvent) செறிவு மிகுந்த‌ க‌ரைச‌லிலிருந்து (‘solution’) செறிவு குறைந்த‌ க‌ரைச‌லுக்குச் ச‌வ்வின் சிறுதுளைகள் (‘pores’) வ‌ழியே க‌ட‌க்கும். இரு க‌ரைச‌ல்க‌ளும் ஒரே செறிவ‌ள‌வு பெறும் வ‌ரை க‌ரைப்பான் க‌ட‌ப்ப‌து தொட‌ர்ந்து நடக்கும். இந்தப் ப‌‌டிமுறை செறிவு மாற்ற‌மே ச‌வ்வூடு ப‌ர‌வ‌ல் என்று அறிய‌ப்படுகிற‌து. இது எல்லாக் க‌ரைச‌ல்க‌ளுக்கும் உள்ள‌ பொதுவான‌ வேதியியல் பண்பாகும். மேலும், இக்க‌ரைப்பான் க‌ட‌வு எவ்விதப்‌ புற‌த்தாக்க‌மும் இன்றி இய‌ற்கையாக‌ ந‌ட‌க்கும் என்ப‌து நாம் க‌வ‌னிக்க‌ வேண்டிய‌ குறிப்பு. இக்க‌ரைப்பான் க‌ட‌வினை நாம் பிர‌வுனிய‌ன் க‌ட‌வு (‘Brownian motion’) என்கிறோம்.

மேலும் புரிந்து கொள்வ‌த‌ற்கு ஓர் எளிய‌ ஆய்வினைக் காண்போம்.

ஒரு முக‌வையில் செறிவு குறைந்த‌ நீர் (செறிவு குறைந்த நீர் என்றவுடன் ஏதோ புதியது என நினைத்து விடாதீர்கள். நாம் வீட்டில் பயன்படுத்தும் நல்ல நீரை நினைத்துக் கொள்ளுங்கள்) நிரப்பிக் கொள்வோம்.

இரு முனைகளைக் கொண்ட ஒரு குழாயை எடுத்துக் கொள்ளுங்கள். அதன் ஒரு முனையை ஒரு கூறு புக‌விடும் ச‌வ்வுப் பொருளை வைத்து அடைத்து விடுங்கள். மற்றொரு முனையில் இப்போது செறிவு மிகுந்த‌ உப்பு நீர் (எல்லோருக்கும் கடல் நீர் கிடைக்காதல்லவா!) பாதி நிர‌ப்பிக் கொண்டு குழாயினை முக‌வையில் அரைய‌ள‌வு மூழ்க‌ச்செய்வோம்.

இப்போது பார்த்தால் குழாயிலும் முகவையிலும் ஒரே அள‌வு நீரேற்ற‌ம் இருக்கும். ஆனால், குழாய் நீர் படிப்படியாக ஏற்ற‌ம் மிகுந்து விடும். முக‌வை நீரோ ஏற்ற‌ம் குறைந்து போகும். நீங்கள் நினைப்பது சரிதான்! இந்த‌ ஏற்ற‌ மாறுத‌லுக்கு அடிப்ப‌டை ச‌வ்வூடு ப‌ரவலே தான்! சவ்வூடு பரவல் வழியாக முகவையிலிருந்து குழாய்க்குச் சவ்வு வழியே நீர் கடப்பதே இதற்குக் காரணமாகும். க‌ரைச‌ல் நீரின் மூல‌க்கூறுக‌ள் ச‌வ்வு வ‌ழியே க‌ட‌ப்ப‌த‌ற்குச் சவ்வு உதவியாக இருக்கும். ஆனால், உப்புக் கூறுக‌ள் க‌ட‌ப்ப‌த‌ற்குச் சவ்வு உதவாது; அவற்றைத் தடுத்துவிடும். ப‌டிப்ப‌டியாக‌ ஒரு கால‌க்க‌ட்ட‌த்தில் ச‌வ்வின் இரு ப‌க்கமுள்ள‌ க‌ரைச‌ல்க‌ளும் ச‌ம அள‌வு செறிவு பெற்று விடும் அல்லது குழாயிலுள்ள‌ நீர‌ழுத்த‌ம் ச‌வ்வூடு அழுத்த‌த்தை (‘osmotic pressure’) ஒத்து விடும். இக்கால‌க்க‌ட்ட‌ம் வ‌ரும்போது நீர் க‌ட‌த்தல் நின்றுவிடும்.

அது சரி ‘சவ்வு’ என்று சொன்னால் போதாதா, அது என்ன ‘ஒரு கூறு புகவிடும்’ சவ்வு என்னும் கேள்வி எழுகிறதா?

ச‌வ்வின் வாயிலாக‌ ஒரு சில‌ வ‌கை அணுக்க‌ளும் மூல‌க்கூறுகளும் ம‌ட்டுமே க‌ட‌க்க‌ முடியும்‌. மற்ற‌வை இத‌ன் வ‌ழியே க‌ட‌ப்ப‌தற்குச் சவ்வு உதவாது. என‌வே தான் இதை 'ஒரு கூறு புக‌விடும் ச‌வ்வு' (‘semi permeable’) என்று கூறுகிறோம்

இப்போது சவ்வூடு பரவல் என்றால் என்ன? என்று நாம் ஓரளவுக்கு புரிந்து கொண்டிருப்போம்.

இப்போது எதிர்மறை சவ்வூடு பரவலைப்(‘Reverse Osmosis’) பார்ப்போமா?

செறிவு மிகுந்த‌ க‌ரைச‌லுக்கு(எ.கா. கடல்நீருக்கு) நாம் புற‌ அழுத்த‌ம் கொடுக்கிறோம் என்று வைத்துக் கொள்ளுங்கள். இதனால் அதிலுள்ள ப‌ல்வ‌கை பெரிய‌ மூல‌க்கூறுக‌ளும் அய‌னிக‌ளும் அக‌ற்ற‌ப்படும். விளைவாக‌ச் ச‌வ்வின் ஒரு ப‌க்க‌ம் செறிவுப‌ட்ட‌ க‌ரைச‌ல் தேங்குகிற‌து. ம‌றுப‌க்க‌த்தில் தூய‌ நிலையில் க‌ரைப்பான் (நல்ல த‌ண்ணீர்) சேர்கின்ற‌து. இதுவே எதிர்ம‌றை ச‌வ்வூடு பர‌வ‌ல் அடிப்ப‌டையாகும்.

இந்தச்‌ செய்முறையில் புற அழுத்தத்தின் காரணமாகச் செறிவு மிகுந்த‌ க‌ரைச‌லிலிருந்து குறைந்த‌ செறிவு கொண்ட‌ க‌ரைச‌லுக்கு மூலக்கூறுகளும் அயனிகளும் ச‌வ்வின் சிறுதுளைக‌ள் வ‌ழியே க‌ட‌க்கின்றன. ஊடுப‌ர‌வ‌ல் அழுத்த‌த்தால் உண்டாகும் நீரோட்ட‌த்தை எதிர்த் திசைப்படுத்த (செறிவு மிகுந்த கரைசலிலிருந்து செறிவு குறைந்த கரைசலுக்கு கரைப்பான் கடவு) புற அழுத்தம் கொடுத்துச் செறிவற்ற தெளிந்த நீர் ஒரு பக்கமாகச் சேர்க்கப்படும். இதுவே எதிர்மறை சவ்வூடு பரவலின் நீர் துப்புரவு முறைக்கு அடிப்ப‌டையாகும்.

இய‌ல்பான‌ வ‌டிகட்டுத‌லுக்கும் எதிர்மறை சவ்வூடு பரவல் நீர் துப்புரவு முறைக்கும் உள்ள முதன்மை வேறுபாட்டை நாம் அறிந்து கொள்வோம்! பல இடங்களில் விற்கும் நீர்ப்புட்டிகளின் மேல் எதிர்ச்சவ்வூடு பரவல் முறையில் வடிகட்டப்பட்டது (‘Reverse Osmosis’) என்று பார்த்திருப்பீர்கள். வடிகட்டுதலால் க‌ரைக்க‌ப்ப‌டாத‌ க‌ல‌வைக‌ளை மட்டுமே அக‌ற்ற‌ முடியும். ஆனால், எதிர்மறை சவ்வூடு பரவல் நீர் துப்புரவு முறையில் க‌ரைக்க‌ப்ப‌ட்ட‌ க‌ல‌வைகள் கூடச்‌ சிக்கிவிடும்.

எதிர்ம‌றை ச‌வ்வூடு ப‌ர‌வ‌லில் ப‌ய‌ன்ப‌டுத்த‌ப்படும் ச‌வ்வுக‌ள் கூட்ட‌ணு தாய்த்தொகுதியாலான‌ அட‌ர்ந்த‌ அடுக்குத்த‌டை ப‌டிவுக‌ள் கொண்ட‌து. இவ்வ‌கை ச‌வ்வு நீர்க்கூறுகள் க‌ட‌க்க‌வும் மற்ற‌ உப்புக் கூறுக‌ள் க‌ட‌ப்பதைத் தடுக்கவும் வ‌டிவ‌மைக்க‌ப்ப‌ட்ட‌வை. இந்த‌ செய‌ல்முறையில் செறிவு மிகுந்த‌ க‌ரைச‌ல் ப‌க்க‌ம் உய‌ர‌ழுத்த‌ம் வைக்க‌ப்ப‌டுகிற‌து.

துப்புரவுக்குப் பொதுவாகத்‌ தேவைப்ப‌டும் அழுத்த‌ம்:

உவர்ப்பு கொண்ட நிலத்தடி நீராயின்: 2 – 17 ‘பார்’(‘Bar’ அலகு)

க‌ட‌ல்நீராயின்: 40 - 70 ‘பார்’

ச‌வ்விலுள்ள‌ சிறுதுளைக‌ளின் விட்டம் 0.1 நா.மீ லிருந்து 5000 நா.மீ வ‌ரை இருக்கும். அக‌ப்ப‌டும் துக‌ள்க‌ளின் விட்ட‌ம் 10 நா.மீ லிருந்து 50 மை.மீ வ‌ரை வேறுப‌டும்.

ச‌ராச‌ரியாக‌ 10 இலிட்ட‌ர் உவ‌ர்ப்பு நீரிலிருந்து 4.5 இலிட்ட‌ர் நல்ல நீரைப் பெறலாம். மிஞ்சும் 5.5 இலிட்ட‌ரை ம‌றுசுழ‌ற்சி செய்ய‌ இய‌லாது.

ஆங்கில‌ மூல‌ம்: http://en.wikipedia.org/wiki/Reverse_osmosis

http://science.howstuffworks.com/reverse-osmosis.htm