क्या आपने कभी सोचा है कि सीवेज ट्रीटमेंट प्लांट से निकलने वाला गंदा पानी कैसे साफ हो सकता है? पानी का प्लांट नदी के कीचड़ और पानी को पीने योग्य पानी में कैसे बदलता है? यहाँ मुख्य तकनीक फ्लोक्कुलेशन रिएक्शन है। आज, आइए सरल भाषा में बात करते हैं कि ये अदृश्य छोटे कण आज्ञाकारी ढंग से कैसे "हाथ मिलाते हैं" और नीचे बैठ जाते हैं!
सबसे पहले समझते हैं: पानी में गंदी चीजें कैसी दिखती हैं?
हमारे दैनिक जीवन में हम जो पानी देखते हैं उसमें विभिन्न शरारती छोटी-छोटी चीजें होती हैं:
- निलंबित ठोस पदार्थ: दिखाई देने वाला तलछट और पत्ती का मलबा, आकार में बड़ा जिसे फिल्टर से रोका जा सकता है;
- कोलाइडल कण: 1 नैनोमीटर और 1 माइक्रोमीटर के बीच का व्यास, बैक्टीरिया से छोटा, नग्न आंखों से अदृश्य, और विशेष रूप से विद्रोही - वे नकारात्मक चार्ज ले जाते हैं, एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, और एक साथ इकट्ठा होने से इनकार करते हैं।
फ्लोक्कुलेशन रिएक्शन का मूल कोलाइडल कणों की "जिद्दीपन" की समस्या को हल करना है!
फ्लोक्कुलेशन के तीन प्रमुख "किलर मूव": डबल लेयर को संपीड़ित करना, सोखना न्यूट्रलाइजेशन, और ब्रिजिंग प्रभाव
1. संपीड़ित डबल-लेयर: कणों के "सुरक्षात्मक आवरण" को हटा दें
कोलाइडल कण एक साथ क्यों नहीं जुड़ते? क्योंकि उनकी सतह पर एक नकारात्मक चार्ज होता है, वे एक ही ध्रुवता के चुंबकों की तरह एक दूसरे को पीछे हटाते हैं, और एक "इलेक्ट्रॉनिक शील्ड" (डबल लेयर) से घिरे होते हैं। इस बिंदु पर, हमें फ्लोकुलेंट में कैशन "सेना" को आमंत्रित करने की आवश्यकता है, जैसे एल्यूमीनियम लवण (एल्यूमीनियम सल्फेट, पॉलीएल्यूमीनियम क्लोराइड) और आयरन लवण (फेरिक क्लोराइड)।
जैसे ही ये कैशन पानी में प्रवेश करते हैं, वे कुशल विघटनकर्ताओं के एक समूह की तरह कार्य करते हैं, जो कोलाइडल सतह पर नकारात्मक चार्ज को बेतहाशा बेअसर करते हैं। जब नकारात्मक चार्ज समान सीमा तक बेअसर हो जाता है, तो डबल लेयर संकुचित होकर पतली होती जाती है, और कणों के बीच प्रतिकारक बल गायब हो जाता है, धीरे-धीरे करीब आता है।
2. सोखना न्यूट्रलाइजेशन: कणों पर डबल-साइड टेप लगाएं
कुछ कोगुलांट अधिक चतुर होते हैं, क्योंकि वे न केवल चार्ज को बेअसर करते हैं बल्कि उनकी अपनी "चिपचिपाहट" भी होती है। उदाहरण के लिए, बहुलक फ्लोकुलेंट के एक सिरे पर एक सकारात्मक चार्ज होता है और दूसरे सिरे पर एक लंबी कार्बन श्रृंखला होती है। सकारात्मक रूप से चार्ज किया गया सिरा नकारात्मक रूप से चार्ज कोलाइडल सतह से दृढ़ता से चिपक जाता है, सीधे चार्ज को बेअसर करता है; कार्बन श्रृंखला का अंत डबल-साइड टेप की तरह है, जो अन्य कणों को एक साथ चिपका देता है।
एक समूह की कल्पना करें जो "नकारात्मक टोपी" पहने हुए हैं और एक दूसरे से नफरत करते हैं। अचानक, किसी ने उन पर "सकारात्मक स्टिकर" चिपका दिए और गोल-गोल नाचते हुए हाथ मिलाए - यह बिजली को अवशोषित करने और उसे बेअसर करने का जादुई प्रभाव है!
3. ब्रिज बिल्डिंग फंक्शन: कण दुनिया का "सामाजिक विशेषज्ञ"
पॉलीमर फ्लोकुलेंट में एक अधिक शक्तिशाली कौशल भी होता है - ब्रिजिंग प्रभाव। उनकी कार्बन श्रृंखलाएं विशेष रूप से लंबी होती हैं और एक साथ कई कोलाइडल कणों को सोख सकती हैं, जैसे बिखरे हुए मोतियों को कंगन में पिरोने के लिए रस्सियों का उपयोग करना।
एक बहुलक श्रृंखला एक साथ दर्जनों या यहां तक कि दर्जनों कणों को पकड़ सकती है, उन्हें बड़े फ्लोक्स में बुन सकती है। ये फ्लोक्स बड़े और बड़े होते गए, अंततः इतने भारी हो गए कि वे पानी के प्रवाह को भी सहारा नहीं दे सके और केवल आज्ञाकारी ढंग से डूब सकते थे।
फ्लोक्कुलेशन रिएक्शन का पूरा "स्क्रिप्ट": माइक्रो से मैक्रो तक
तेजी से मिश्रण चरण: फ्लोकुलेंट को "दौड़ें"
फ्लोकुलेंट को पानी में डालते समय, एजेंट को जल्दी से फैलाने के लिए मजबूत सरगर्मी का उपयोग किया जाना चाहिए। यह हॉट पॉट में मसाला छिड़कने जैसा है, आपको इसे जल्दी से हिलाना होगा ताकि पानी की हर बूंद 'जादुई औषधि' से चिपक जाए। यह प्रक्रिया आमतौर पर केवल कुछ दस सेकंड तक चलती है, जिसका उद्देश्य फ्लोकुलेंट आयनों को कोलाइडल कणों के साथ पूरी तरह से संपर्क करने की अनुमति देना है।
धीमी मिश्रण चरण: कणों को "गुच्छे और बढ़ने" की अनुमति देना
जब चार्ज लगभग बेअसर हो जाता है, तो आपको सरगर्मी की गति कम करने और "कोमल मोड" में प्रवेश करने की आवश्यकता होती है। इस बिंदु पर, बेअसर कण धीरे-धीरे टकराने लगते हैं, और बहुलक के ब्रिजिंग प्रभाव के तहत, वे धीरे-धीरे कुछ माइक्रोमीटर के छोटे कणों से लेकर कई सौ माइक्रोमीटर के बड़े फ्लोक्स तक बढ़ते हैं। यह प्रक्रिया 15-30 मिनट तक चल सकती है, जैसे एक स्नोबॉल को रोल करना, फ्लोक्स रोल होने पर बड़े और बड़े होते जाते हैं।
अवक्षेपण चरण: फ्लोक्स को "लेट फ्लैट और आराम" करने दें
जब फ्लोक्स पर्याप्त बड़े होते हैं, तो वे अंतिम चरण में प्रवेश करते हैं - अवक्षेपण। पानी के प्रवाह के वेग को न्यूनतम तक कम करें और फ्लोक्स को गुरुत्वाकर्षण के कारण पानी के तल पर डूबने दें। इस बिंदु पर, पानी की ऊपरी परत साफ और पारदर्शी हो जाती है, जबकि नीचे के फ्लोक्स (जिन्हें "कीचड़" भी कहा जाता है) को नियमित रूप से साफ किया जा सकता है।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में 'छोटा रहस्य'
सही फ्लोकुलेंट चुनने से आधे प्रयास से दोगुना परिणाम मिल सकता है
विभिन्न जल गुणों के लिए विभिन्न कोगुलांट की आवश्यकता होती है:
- घरेलू सीवेज: आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला पॉलीएल्यूमीनियम क्लोराइड (PAC), सस्ता और कुशल;
- औद्योगिक अपशिष्ट जल: जटिल प्रदूषकों के विशेष उपचार के लिए कैशनिक पॉलीएक्रिलामाइड (CPAM) का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है;
- पीने के पानी का उपचार: सुरक्षा पर अधिक ध्यान दें और खाद्य ग्रेड फ्लोकुलेंट चुनें।
पानी का तापमान और पीएच मान दोनों ही "बड़े बॉस" हैं
- पानी का तापमान: बहुत ठंडा पानी फ्लोक्कुलेशन रिएक्शन को धीमा कर देगा, जैसे गोंद सर्दियों में धीरे-धीरे सूख जाता है;
- पीएच मान: मजबूत अम्लता या क्षारीयता कोगुलांट की प्रभावशीलता को प्रभावित कर सकती है। उदाहरण के लिए, एल्यूमीनियम लवण का पीएच 5-7 पर सबसे अच्छा प्रभाव पड़ता है, जबकि आयरन लवण पीएच 7-9 वाले वातावरण के लिए उपयुक्त हैं।
मिश्रण की गति: न तो बहुत तेज़ और न ही बहुत धीमी
तेजी से मिश्रण चरण के लिए "तेज़, सटीक और क्रूर" मिश्रण की आवश्यकता होती है, लेकिन यदि धीमी मिश्रण के दौरान बहुत अधिक बल लगाया जाता है, तो अंत में बनने वाले फ्लोक्स बिखर सकते हैं, और पिछले सभी प्रयास बेकार हो सकते हैं!
भविष्य का रुझान: अधिक पर्यावरण के अनुकूल और बुद्धिमान फ्लोक्कुलेशन तकनीक
अब वैज्ञानिक हरे कोगुलांट का अध्ययन कर रहे हैं, जैसे रासायनिक एजेंटों के बजाय प्राकृतिक पौधों से निकाले गए चिटोसन का उपयोग करना; एक बुद्धिमान नियंत्रण प्रणाली भी है जो पानी की गुणवत्ता की वास्तविक समय निगरानी के माध्यम से फ्लोकुलेंट की खुराक को स्वचालित रूप से समायोजित करती है, जो लागत प्रभावी और कुशल दोनों है। शायद एक दिन, घर पर पानी शोधक भी हमें साफ पानी पीने के लिए इन ब्लैक तकनीकों का उपयोग कर सकता है!
अगली बार जब आप साफ पानी देखेंगे, तो आप जान जाएंगे कि अंदर कितने "छोटे कण सामाजिक कहानियाँ" छिपी हैं! चार्ज न्यूट्रलाइजेशन से लेकर गुच्छे और डूबने तक, फ्लोक्कुलेशन रिएक्शन सूक्ष्म दुनिया में एक "जादुई प्रदर्शन" की तरह है, जो हमारे पानी की सुरक्षा की रक्षा करता है।
