उन्नत ऑक्सीकरण प्रौद्योगिकी का उपयोग कठिन से विघटित कार्बनिक यौगिकों में

वर्तमान में, पारंपरिक जैविक उपचार तकनीकों का उपयोग मुख्य रूप से अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषकों के लिए किया जाता है।उच्च सांद्रता और स्थिर रासायनिक संरचनाओं वाले कुछ अपशिष्ट जल की प्रभावशीलता आदर्श नहीं है, जैसे कि कीटनाशक, कागज निर्माण, मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल। इन अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषक उच्च सांद्रता, विषाक्त, और संरचना में जटिल हैं,अधिकतर स्थिर सुगंधित संरचनाओं से युक्त है जो अव्यवस्थित होने में कठिन हैं, कम जैवविघटनशीलता और कठिन निपटान के साथ।बायो रिएक्टर के कार्बनिक अपशिष्ट जल (बीआरओडब्ल्यू) में कार्बनिक प्रदूषकों का उन्मूलन अपशिष्ट जल उपचार के क्षेत्र में एक कठिन बिंदु बन गया हैहाल के वर्षों में घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अव्यवस्थित कार्बनिक अपशिष्ट जल के उपचार के तरीकों पर बहुत शोध किया गया है।पारंपरिक जल उपचार विधियों की तुलना मेंउन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं (एओपी) ने अच्छे उपचार प्रभाव, तेज गति, कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं और व्यापक अनुप्रयोग के अपने लाभों के लिए व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।उन्नत ऑक्सीकरण जल उपचार विधियों में आम तौर पर निम्नलिखित विशेषताएं होती हैं: a. ऑक्सीकरण के लिए बड़ी संख्या में ज्वलंत हाइड्रॉक्सिल कणों का उपयोग करना, जो ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं की श्रृंखला प्रतिक्रियाओं को प्रेरित कर सकते हैं।हाइड्रॉक्सिल कणों की पर्याप्त सांद्रता माध्यमिक प्रदूषण उत्पन्न किए बिना पूरी तरह से अकार्बनिक कार्बनिक प्रदूषकों को अकार्बनिक कर सकती हैc. यह विधि पानी में विभिन्न सांद्रताओं के कार्बनिक प्रदूषकों का ऑक्सीकरण कर सकती है और कुछ निम्न सांद्रता वाले ऑर्गेनिक यौगिकों के लिए भी प्रभावी है;इस पद्धति का उपयोग अकेले या अन्य तरीकों जैसे जैव अपघटन के साथ संयोजन में किया जा सकता है ताकि निपटान की लागत कम हो सकेएओपी की विस्तृत निपटान प्रौद्योगिकियों को तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया हैः पारंपरिक उन्नत ऑक्सीकरण विधि, नम हवा ऑक्सीकरण विधि और इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण विधि,और अपशिष्ट जल से कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने में उनके अनुप्रयोगों पर विस्तार से चर्चा की जाती है.
1वर्तमान में प्रयुक्त उन्नत ऑक्सीकरण विधियों में फेंटन विधि, O3/UV विधि, O3/H2O2 विधि और TiO2 फोटोकैटालिटिक ऑक्सीकरण विधि शामिल हैं।कार्बनिक प्रदूषकों के ऑक्सीकरण से उन्मूलन में फेंटन अभिकर्मक का प्रयोग 1960 के दशक में शुरू हुआ।, जब आइजनहाउयर ने पहली बार पानी के उपचार में फेनोल और अल्किलबेंज़ीन को हटाने के लिए Fe2+/H2O2 का इस्तेमाल किया। एमोला एट अल ने तीन एंटीबायोटिक्स युक्त अपशिष्ट जल के उपचार के लिए फेंटन ऑक्सीकरण विधि का उपयोग किया,एमोक्सिसिलिनएम्पिसिलिन और क्लोट्रिमाज़ोल, और पाया कि तीन एंटीबायोटिक्स को कुछ शर्तों के तहत पूरी तरह से संश्लेषित किया जा सकता है, जिसमें सीओडी को हटाने की दर 80% से अधिक है।Fenton अभिकर्मक के निपटान की दक्षता में सुधार करने के लिए, पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश की शुरुआत की गई, जो Fe2+ की मात्रा को कम कर सकता है और H2O2 के संश्लेषण को अत्यधिक ऑक्सीकरण हाइड्रॉक्सिल कणों में बढ़ावा दे सकता है,जो कार्बनिक पदार्थ को अधिक प्रचुर और अकार्बनिक बना सकता हैकुछ लोगों ने इसका उपयोग एज़ो डाई अपशिष्ट जल के गहरे उपचार में किया है और परिणामों से पता चलता है कि जब एज़ो डाई की एकाग्रता 400mg/L होती है,यूवी फेंटन विधि से अपशिष्ट जल में 95% से अधिक का रंग हटाने की दर प्राप्त की जा सकती हैहालांकि, सौर ऊर्जा के अनुप्रयोग के लिए यह विधि अत्यधिक प्रभावी नहीं है, और निपटान उपकरण की लागत अपेक्षाकृत अधिक है।उपकरण के संचालन के दौरान उच्च ऊर्जा खपत का कारणO3/UV पद्धति को सबसे पहले Garrison et al. द्वारा जटिल लोहे के साइनाइड लवण युक्त अपशिष्ट जल के उपचार के लिए लागू किया गया था।और यह पाया गया कि यूवी विकिरण को O3 से अलग करने से ऑक्सीकरण दर 10-104 गुना बढ़ सकती हैजिया क्वान ने रंगाई के अपशिष्ट जल के उपचार को रोकने के लिए O3/UV और O3/H2O2 जैसे उन्नत ऑक्सीकरण विधियों का उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि जब पीएच मान 8 था और प्रतिक्रिया समय 2 घंटे था,O3/UV की उन्नत ऑक्सीकरण तकनीक में 98 की रंगहीनता दर थी.3 प्रतिशत और रंजक अपशिष्ट जल के लिए 67.0% की सीओडी हटाने की दर। TiO2 आधारित फोटोकैटालिस्ट अपशिष्ट जल उपचार के लिए सबसे अधिक अध्ययन किए जाने वाले फोटोकैटालिस्ट हैं।एंटीबायोटिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए फोटोकैटालिटिक ऑक्सीकरण विधि में हल्के प्रतिक्रिया परिस्थितियों के फायदे हैं, गहन अपघटन, और मजबूत प्रयोज्यता।और फोटोकैटालिस्ट का उपयोग किया लोक्सासिन एंटीबायोटिक अपशिष्ट जल का अनुकरण करने के लिएप्रयोगात्मक परिणामों से पता चला कि प्रकाश उपचार के 2 घंटे के बाद, लोक्सासिन का संश्लेषण दर 92% थी।प्रकाश उत्प्रेरक ऑक्सीकरण ने कीटनाशक अपशिष्ट जल के उपचार में अच्छे परिणाम दिखाए हैं, विशेष रूप से ऑर्गेनोफोस्फोरस कीटनाशक अपशिष्ट जल, संतोषजनक अपघटन दक्षता, सीओडी और टीओसी हटाने की दर के साथ।कार्बनिक अपशिष्ट जल के उपचार में फोटोकैटालिटिक ऑक्सीकरण विधि के कुछ फायदे हैं, लेकिन मुख्य समस्याएं उत्प्रेरक तैयारी की उच्च लागत, प्रकाश ऊर्जा की कम आवेदन दर, अधिक विषाक्त मध्यवर्ती उत्पादों का संभावित उत्पादन और उत्प्रेरक वसूली की कठिनाई हैं।अतः, बाधा फोटोकैटालिटिक ऑक्सीकरण विधि के अनुप्रयोग पर आगे के शोध की आवश्यकता है।

2गीली हवा के ऑक्सीकरण की विधि को 1950 के दशक में पेश किया गया था और हाल के वर्षों में घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर महत्वपूर्ण शोध ध्यान प्राप्त हुआ है।जापान और संयुक्त राज्य अमेरिका ने इसे औद्योगिक जल उपचार में लागू किया हैगीली हवा ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया भी मुक्त कण श्रृंखला प्रतिक्रिया से संबंधित है, और विभिन्न मुक्त कणों का उपयोग कार्बनिक प्रदूषकों को हटाने के लिए ऑक्सीडेंट के रूप में किया जाता है।गीली ऑक्सीकरण विधि कार्बनिक प्रदूषकों युक्त अपशिष्ट जल को हवा या ऑक्सीजन के साथ मिलाता है, और उच्च तापमान और उच्च दबाव (150-350 °C, 0.5-20MPa) की स्थिति में अपशिष्ट जल में कार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण करता है।गीली हवा के ऑक्सीकरण विधि में प्रदूषकों के पूर्ण ऑक्सीकरण और न्यूनतम द्वितीयक प्रदूषण के फायदे हैं, और प्रभावी रूप से प्रदूषकों को हटा सकता है जो जैविक रूप से विघटित होना मुश्किल है। लेकिन इस विधि में कुछ सीमाएं भी हैं।उच्च तापमान और उच्च दबाव की स्थिति में प्रतिक्रिया को रोकने की जरूरत है, जो उपकरण को गंभीर जंग का कारण बन सकता है और उपकरण संचालन प्रणाली में एक बड़े निवेश की आवश्यकता होती है। इसलिए, औद्योगिक अनुप्रयोगों में इसकी कुछ सीमाएं हैं।गीले ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया प्रक्रिया में, उपयुक्त उत्प्रेरक प्रतिक्रिया समय को छोटा कर सकते हैं और प्रतिक्रिया स्थितियों को प्राप्त करना आसान बना सकते हैं। उपलब्ध समरूप उत्प्रेरक में संक्रमण धातु, कीमती धातु,दुर्लभ पृथ्वी धातु और उनके ऑक्साइड और नमकविभेदक उत्प्रेरक पुनर्चक्रण ने अधिक ध्यान आकर्षित किया है, आमतौर पर सिलिका जेल, सक्रिय कार्बन, डायटोमेसियस पृथ्वी, एल्यूमिना आदि जैसी सामग्रियों का उपयोग किया जाता है।विभिन्न प्रकार की सक्रिय धातुओं और उनके ऑक्साइडों को लोड करने के लिए कैटालिटिक प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए वाहक के रूप में. गीली हवा ऑक्सीकरण विधि का उपयोग उच्च तापमान और दबाव की स्थितियों में लगातार हवा को प्रवेश करके कीटनाशक अपशिष्ट जल को उपचार करने के लिए किया जाता है,जो अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थ को कुशलतापूर्वक ऑक्सीकृत करके छोटे अणु कार्बनिक पदार्थ में बदल सकता है और इसे पूरी तरह से अकार्बनिक भी बना सकता है।फास्फोरस युक्त कार्बनिक यौगिकों को ऑक्सीकृत करके फास्फोरिक एसिड का गठन किया जाता है, जबकि कार्बनिक सल्फर यौगिकों को ऑक्सीकृत करके सल्फरिक एसिड का गठन किया जाता है।कागज बनाने के लिए पुआल दाल काली शराब, कोयला गैस अपशिष्ट जल, मसाला अपशिष्ट जल आदि को भी गीली हवा ऑक्सीकरण विधि द्वारा इलाज किया जा सकता है,जो दवाओं जैसे औद्योगिक अपशिष्ट जल में कार्बनिक प्रदूषकों के उन्मूलन पर अच्छे प्रभाव डालता है3. इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण और इलेक्ट्रोकैटालिटिक ऑक्सीकरण उन्नत ऑक्सीकरण विधियां हैं जिन्होंने हाल के वर्षों में बहुत ध्यान आकर्षित किया है। They apply an external electric field and generate strong oxidizing free radicals through a series of electrode reactions inside the reaction installation to stop the oxidation and degradation of organic pollutants in sewage, उन्हें गैर विषैले या कम विषैले छोटे अणु मध्यवर्ती पदार्थों में परिवर्तित करते हैं, और अंततः पूरी तरह से अकार्बनिक होते हैं।कुशल उत्प्रेरक प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रोडों का विकास विद्युत उत्प्रेरक ऑक्सीकरण अनुसंधान का सबसे महत्वपूर्ण पहलू हैवर्तमान में, कार्बन इलेक्ट्रोड, गैर धातु यौगिक इलेक्ट्रोड,और टाइटेनियम आधारित कोटिंग इलेक्ट्रोड का व्यापक रूप से अध्ययन किया गया है और घरेलू और अंतर्राष्ट्रीय दोनों पर लागू किया गया है.ली होंगबो ने अपशिष्ट जल में आइसोफ्थालिक एसिड के अपघटन का अनुकरण करने के लिए एनोड के रूप में Ti/SnO2+Sb2O3/PbO2 इलेक्ट्रोड और कैथोड के रूप में स्टेनलेस स्टील प्लेट के साथ एक बैरियर इलेक्ट्रोकेमिकल रिएक्टर का उपयोग कियाआरंभिक एकाग्रता 250 मिलीग्राम/लीटर के साथ आइसोफैटलिक एसिड अपशिष्ट जल में कार्बनिक पदार्थों के निष्कासन की दर 80% से अधिक थी।कुछ लोग विदेश में भी बोरॉन डोपेड डायमंड फिल्म इलेक्ट्रोड का उपयोग कीटनाशक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एनोड के रूप में करते हैं जिसमें 450mg/L के आरंभिक सीओडी के साथ क्लोरपाइरिफोस होता हैपरिणामों से पता चलता है कि कार्बनिक पदार्थ केवल 6 घंटों में पूरी तरह से ऑक्सीकृत और विघटित हो सकते हैं।पांच सल्फोनामाइड एंटीबायोटिक्स युक्त अपशिष्ट जल के उपचार के लिए इस्तेमाल किए गए बोरॉन-डोप्ड हीरा/स्टेनलेस स्टील इलेक्ट्रोड डेटाप्रयोगात्मक परिणामों से पता चला है कि सल्फोनामाइड एंटीबायोटिक्स का अपघटन तंत्र मुख्य रूप से S-N बंधन और बेंजीन रिंग पर हाइड्रॉक्सिल कणों के हमले के कारण होता है।विद्युत उत्प्रेरक ऑक्सीकरण विधि में कुछ संरचनात्मक रूप से स्थिर और अव्यवस्थित करने में कठिन कार्बनिक यौगिकों पर एक अच्छा अपघटन प्रभाव होता हैसाथ ही, ऑपरेशन बोझिल है, संचालन लागत अधिक नहीं है, और स्वचालित नियंत्रण प्राप्त करना आसान है, जिसमें आवेदन की अच्छी संभावनाएं हैं।एओपी प्रौद्योगिकी को यूरोप जैसे समृद्ध देशों में व्यापक ध्यान प्राप्त हुआ है।, अमेरिका, और जापान, और व्यापक रूप से पेट्रोकेमिकल, दवा, खाद्य, और पर्यावरण संरक्षण जैसे कई औद्योगिक क्षेत्रों में लागू किया गया है।यह वर्तमान में ज्यादातर प्रयोगशाला परीक्षणों और अनुसंधान तक ही सीमित है।- सबसे पहले, एओपी प्रक्रियाओं के थर्मोडायनामिक, गतिज और अन्य पहलुओं पर व्यवस्थित और गहन शोध की कमी है।प्रतिक्रिया प्रणाली के विभिन्न परिस्थितियों जैसे तापमान और दबाव के कारण, जो उच्च उपकरण आवश्यकताओं जैसे संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध और उच्च दबाव प्रतिरोध की आवश्यकता है, यह प्रक्रिया नियंत्रण और संचालन की कठिनाई को भी बढ़ाता है,इस प्रकार व्यवहार में एओपी प्रौद्योगिकी के आगे के अनुप्रयोग में बाधा.