हाल के वर्षों में, जल उपचार प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास और सुधार के साथ, इलेक्ट्रोकेमिकल जल उपचार प्रौद्योगिकी को इसकी उच्च गिरावट दर, सरल संचालन और प्रदूषण मुक्त विशेषताओं के कारण तेजी से महत्व दिया गया है और लागू किया गया है। क्योंकि इलेक्ट्रोकेमिकल जल उपचार प्रौद्योगिकी के कई उपविभाग हैं, यहाँ, केवल इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण और माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस पर चर्चा और आदान-प्रदान किया जाता है।
1. इलेक्ट्रोकैटेलिटिक ऑक्सीकरण द्वारा जल उपचार का सिद्धांत
विद्युत रासायनिक ऑक्सीकरण:
मोटे तौर पर कहें तो इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण वास्तव में इलेक्ट्रोकेमिस्ट्री की पूरी प्रक्रिया को संदर्भित करता है। यह रेडॉक्स प्रतिक्रिया के सिद्धांत पर आधारित है, और इलेक्ट्रोकैटेलिटिक ऑक्सीकरण इलेक्ट्रोलाइज़र के इलेक्ट्रोड पर प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिससे अपशिष्ट जल से प्रदूषक कम हो जाते हैं या हट जाते हैं।
संकीर्ण अर्थ में, विद्युत रासायनिक ऑक्सीकरण विशेष रूप से एनोड प्रक्रिया को संदर्भित करता है, जिसमें कार्बनिक पदार्थ का एक समाधान या निलंबन इलेक्ट्रोलाइटिक सेल में रखा जाता है, और कार्बनिक पदार्थ को ऑक्सीकरण करने के लिए एनोड पर इलेक्ट्रॉनों को पकड़ने के लिए प्रत्यक्ष धारा का उपयोग किया जाता है, या पहले कम-संयोजक धातुओं को उच्च-संयोजक धातु आयनों में ऑक्सीकरण किया जाता है, और फिर उच्च-संयोजक धातु आयन कार्बनिक पदार्थ को ऑक्सीकरण करते हैं। आम तौर पर, कार्बनिक पदार्थ के कुछ कार्यात्मक समूह विद्युत रासायनिक रूप से सक्रिय होते हैं। विद्युत क्षेत्र की मजबूर कार्रवाई के माध्यम से, कार्यात्मक समूहों की संरचना बदल जाती है, जिससे कार्बनिक पदार्थ के रासायनिक गुणों में बदलाव होता है, इसकी विषाक्तता कम हो जाती है या इसे समाप्त भी कर दिया जाता है, और इसकी जैवनिम्नीकरणीयता बढ़ जाती है। विद्युत रासायनिक ऑक्सीकरण को प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण और अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण में विभाजित किया जाता है।
प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण (प्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलिसिस) इलेक्ट्रोकैटेलिटिक इलेक्ट्रोड पर प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण द्वारा अपशिष्ट जल से प्रदूषकों को हटाने को संदर्भित करता है, जिसे एनोडिक प्रक्रिया और कैथोडिक प्रक्रिया में विभाजित किया जा सकता है। एनोडिक प्रक्रिया यह है कि प्रदूषकों को एनोड सतह पर ऑक्सीकृत किया जाता है और कम विषाक्त पदार्थों या आसानी से बायोडिग्रेडेबल पदार्थों में परिवर्तित किया जाता है, जिससे प्रदूषकों को कम करने और हटाने का उद्देश्य प्राप्त होता है। कैथोडिक प्रक्रिया यह है कि प्रदूषकों को कैथोड सतह पर कम किया जाता है और हटाया जाता है, जिसका उपयोग मुख्य रूप से हैलोजेनेटेड हाइड्रोकार्बन के अपचयन और डीहेलोजनीकरण और भारी धातुओं की वसूली के लिए किया जाता है। यह कैथोडिक प्रक्रिया, जिसे इलेक्ट्रोकेमिकल रिडक्शन के रूप में भी जाना जाता है, इलेक्ट्रॉनों को प्रदान करने के लिए स्टेनलेस स्टील कैथोड या Ti-आधारित Pt-प्लेटेड इलेक्ट्रोड का उपयोग है, जो कि भारी धातु आयनों जैसे Cr6+ और Hg2+ को कम करने वाले एजेंटों द्वारा अपचयन और जमाव के बराबर है। उच्च ऑक्सीकरण अवस्था वाले आयन कम ऑक्सीकरण अवस्था वाले आयनों में अपचयित हो जाते हैं (हेक्सावेलेंट क्रोमियम ट्राइवेलेंट क्रोमियम बन जाता है); क्लोरीन युक्त कार्बनिक पदार्थ कम हो जाता है और क्लोरीन मुक्त हो जाता है, कम विषैले या गैर विषैले पदार्थों में परिवर्तित हो जाता है, और जैवनिम्नीकरणीयता में सुधार होता है: R-Cl +H++e →RH + Cl-
अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण (अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलिसिस) का तात्पर्य इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से उत्पन्न रेडॉक्स पदार्थों के उपयोग से है, जो प्रदूषकों को कम विषाक्त पदार्थों में परिवर्तित करने के लिए अभिकारक या उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। अप्रत्यक्ष इलेक्ट्रोलिसिस को प्रतिवर्ती प्रक्रियाओं और अपरिवर्तनीय प्रक्रियाओं में विभाजित किया जाता है। प्रतिवर्ती प्रक्रिया (मध्यस्थ इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण) का अर्थ है कि इलेक्ट्रोलिसिस प्रक्रिया के दौरान रेडॉक्स को इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से पुनर्जीवित और पुनर्चक्रित किया जा सकता है। अपरिवर्तनीय प्रक्रिया अपरिवर्तनीय इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं द्वारा उत्पादित पदार्थों का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने की प्रक्रिया को संदर्भित करती है, जैसे कि मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के साथ Cl2, क्लोरेट, हाइपोक्लोराइट, H2O2 और O3। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाओं का उपयोग मजबूत ऑक्सीकरण मध्यवर्ती पदार्थों का उत्पादन करने के लिए भी किया जा सकता है, जिसमें घुलनशील इलेक्ट्रॉन, ·HO, ·HO2 (सुपरऑक्साइड रेडिकल), ·O2- (सुपरऑक्साइड आयन रेडिकल) और अन्य मुक्त रेडिकल शामिल हैं, जो पानी में साइनाइड, फिनोल, COD, S2- और अन्य प्रदूषकों को नष्ट और खत्म करते हैं, और अंततः उन्हें हानिरहित पदार्थों में बदल देते हैं। एनोड पर प्रत्यक्ष ऑक्सीकरण के लिए, यदि अभिकारकों की सांद्रता बहुत कम है, तो विद्युत रासायनिक सतह प्रतिक्रिया द्रव्यमान स्थानांतरण चरण द्वारा सीमित होगी; अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण के लिए, ऐसी कोई सीमा नहीं है। प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं में, आम तौर पर H2 या O2 अवक्षेपण की साइड प्रतिक्रियाएं होती हैं, लेकिन इलेक्ट्रोड सामग्री और संभावित नियंत्रण के चयन द्वारा साइड प्रतिक्रियाओं को दबाया जा सकता है।
इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण ने उच्च कार्बनिक सांद्रता, जटिल घटकों, कई कठिन-से-अपघटित पदार्थों और उच्च वर्णिकता वाले अपशिष्ट जल के लिए अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं, जैसे कि अपतटीय तेल क्षेत्र अपशिष्ट जल, मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल, उच्च सांद्रता लीचेट, और अमोनिया नाइट्रोजन और साइनाइड से भरपूर अपशिष्ट जल। इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सीकरण तकनीक इलेक्ट्रोकेमिकल रूप से सक्रिय एनोड सामग्रियों की मदद से मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता वाले हाइड्रॉक्सिल मुक्त कणों को प्रभावी ढंग से बना सकती है, जो न केवल लगातार कार्बनिक प्रदूषकों को विघटित कर सकते हैं और उन्हें गैर-विषाक्त बायोडिग्रेडेबल पदार्थों में परिवर्तित कर सकते हैं, बल्कि उन्हें कार्बन डाइऑक्साइड या कार्बोनेट जैसे पदार्थों में पूरी तरह से खनिज भी बना सकते हैं।
इसका प्रयोग निम्न पर किया जा सकता है: कार्बनिक प्रदूषकों की उच्च सांद्रता, उच्च नमक सामग्री, एकल रंग, खराब जैवनिम्नीकरणीयता वाले कठिन-अपघटन योग्य औद्योगिक अपशिष्ट जल, या ऐसे अपशिष्ट जल प्रकार, जिनका पारंपरिक जल उपचार प्रौद्योगिकी से अपघटन करना कठिन है।
2. माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस जल उपचार प्रौद्योगिकी
1970 के दशक में, पूर्व सोवियत संघ के वैज्ञानिकों ने छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल के उपचार के लिए लोहे के बुरादे का इस्तेमाल किया, और तब से अपशिष्ट जल उपचार के लिए माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस का इस्तेमाल किया गया है। मेरे देश ने 1980 के दशक में इस क्षेत्र में शोध शुरू किया। शोध के गहन होने के साथ, माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक मुश्किल से खराब होने वाले औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार तकनीक में ध्यान आकर्षित कर रही है और इसे इंजीनियरिंग अभ्यास में लागू किया गया है।
माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस का सिद्धांत भी अपेक्षाकृत सरल है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जो अपशिष्ट जल के उपचार के लिए प्राथमिक बैटरी बनाने के लिए धातु संक्षारण के सिद्धांत का उपयोग करती है। यह विधि कच्चे माल के रूप में स्क्रैप आयरन का उपयोग करती है, बिजली संसाधनों का उपभोग नहीं करती है, और इसका अर्थ है "अपशिष्ट के साथ अपशिष्ट का उपचार"। विशेष रूप से, माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस विधि का आंतरिक इलेक्ट्रोलिसिस कॉलम अक्सर भराव के रूप में स्क्रैप आयरन और सक्रिय कार्बन का उपयोग करता है, और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से मजबूत कम करने वाले गुणों के साथ Fe2+ आयनों का उत्पादन करता है, जो अपशिष्ट जल में कुछ ऑक्सीकरण घटकों को कम कर सकता है; इसके अलावा, Fe(OH)2 फ्लोक्यूलेशन का उपयोग जल उपचार के लिए किया जा सकता है; सक्रिय सी में एक सोखना प्रभाव होता है और यह कार्बनिक पदार्थों और सूक्ष्मजीवों को सोख सकता है; इसलिए, माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस विधि लौह-कार्बन से बनी एक प्राथमिक बैटरी के माध्यम से एक कमजोर धारा उत्पन्न करना है, जिसका सूक्ष्मजीवों के विकास और चयापचय पर उत्तेजक प्रभाव पड़ता है। आंतरिक इलेक्ट्रोलिसिस जल उपचार विधि का लाभ यह है कि यह ऊर्जा की खपत नहीं करती है, और यह विधि सीवेज में विभिन्न प्रकार के प्रदूषकों और रंग-रूपता को हटा सकती है, और साथ ही साथ मुश्किल से विघटित होने वाले पदार्थों की जैव-निम्नीकरणीयता में सुधार कर सकती है। माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस जल उपचार तकनीक का उपयोग आम तौर पर अपशिष्ट जल की उपचार क्षमता और जैव-निम्नीकरणीयता में सुधार करने के लिए एक पूर्व उपचार विधि या पूरक विधि के रूप में अन्य जल उपचार तकनीकों के साथ संयोजन में किया जाता है। लेकिन साथ ही, माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस जल उपचार विधि में नुकसान भी हैं, नुकसान यह है कि प्रतिक्रिया की गति अपेक्षाकृत धीमी है, रिएक्टर को रोकना आसान है, और उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल का उपचार करना मुश्किल है।
एक नए अपशिष्ट जल उपचार विधि के रूप में, लौह-कार्बन माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक का उपयोग शुरू में छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल के उपचार में किया गया था। इसके अलावा, कई कार्बनिक-समृद्ध अपशिष्ट जल जैसे कि पेपरमेकिंग अपशिष्ट जल, फार्मास्युटिकल अपशिष्ट जल, कोकिंग अपशिष्ट जल, उच्च लवणता वाले कार्बनिक अपशिष्ट जल और इलेक्ट्रोप्लेटिंग अपशिष्ट जल, पेट्रोकेमिकल अपशिष्ट जल, कीटनाशक अपशिष्ट जल और आर्सेनिक युक्त साइनाइड अपशिष्ट जल के उपचार में भी बहुत सारे शोध और अनुप्रयोग हैं। कार्बनिक अपशिष्ट जल के उपचार में, कार्बनिक पदार्थों में ऑक्सीकरण समूहों को नए पारिस्थितिक लौह आयनों द्वारा कम किया जाता है, जिसमें सोखना, फ्लोक्यूलेशन, जटिलता और इलेक्ट्रोडपोजिशन के प्रभाव होते हैं। माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस विधि न केवल कार्बनिक पदार्थ को हटा सकती है, बल्कि सीओडी को भी हटा सकती है और बायोडिग्रेडेबिलिटी में सुधार कर सकती है, जिससे आगे के उपचार के लिए स्थितियां बनती हैं।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, लौह-कार्बन माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस विधि ने अपने फायदे दिखाए हैं, लेकिन इसमें कठोरता और पीएच समायोजन जैसी समस्याएं भी हैं। इन समस्याओं ने प्रक्रिया के आगे के विकास को प्रतिबंधित कर दिया है। बड़े पैमाने पर औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार के लिए लौह-कार्बन माइक्रो-इलेक्ट्रोलिसिस तकनीक के लिए अधिक अनुकूल परिस्थितियों का निर्माण करने के लिए आगे के शोध की आवश्यकता है।
सीवेज उपचार की दक्षता और गुणवत्ता में काफी सुधार करने के लिए इलेक्ट्रोकेमिकल जल उपचार का उपयोग अन्य तरीकों के साथ संयोजन में भी किया जा सकता है। वर्तमान में, जिस सीवेज उपचार तकनीक का अधिक अध्ययन किया जा रहा है, वह इलेक्ट्रोकेमिकल और जैविक तरीकों का संयोजन है। इन दोनों तरीकों के संयोजन के बाद, पानी में विभिन्न प्रदूषकों को जैविक तकनीक और इलेक्ट्रोकेमिकल तकनीक के संयुक्त उपचार में प्रभावी रूप से विघटित और उपचारित किया जा सकता है। इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न कमजोर धारा सूक्ष्मजीवों की चयापचय गतिविधि को प्रभावी रूप से उत्तेजित कर सकती है, जिससे जैविक उपचार की दक्षता को बढ़ावा मिलता है। इसलिए, इन दो तरीकों के संयोजन में ऐसे फायदे हैं जो मुश्किल से बायोडिग्रेड होने वाले सीवेज और अपशिष्ट जल के अधूरे इलेक्ट्रोलिसिस के उपचार में अन्य तरीकों से हासिल करना मुश्किल है।
बाओजी जेएम-टाइटेनियम-पेशेवर एनोड डिजाइन और निर्माता
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निकोल
कंपनी: बाओजी जिमियुन डायनेमिक कंपनी लिमिटेड
देश:चीन
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