अम्ल युक्त अपशिष्ट जल का उपचार

अम्लीय अपशिष्ट जल वह अपशिष्ट जल होता है जिसका pH मान 6 से कम होता है। अम्लों के प्रकार और सांद्रता के आधार पर, अम्लीय अपशिष्ट जल को अकार्बनिक अम्ल अपशिष्ट जल और कार्बनिक अम्ल अपशिष्ट जल में विभाजित किया जा सकता है। साथ ही, इसे प्रबल अम्ल अपशिष्ट जल और दुर्बल अम्ल अपशिष्ट जल; एक अम्ल अपशिष्ट जल और बहु ​​अम्ल अपशिष्ट जल; कम सांद्रता वाला अम्लीय अपशिष्ट जल और उच्च सांद्रता वाला अम्लीय अपशिष्ट जल में भी वर्गीकृत किया जा सकता है। आमतौर पर अम्लीय अपशिष्ट जल में अम्ल के अलावा भारी धातु आयन और उनके लवण तथा अन्य हानिकारक पदार्थ भी पाए जाते हैं। अम्लीय अपशिष्ट जल के स्रोत विविध हैं, जिनमें खान जल निकासी, जल धातु विज्ञान, इस्पात रोलिंग, इस्पात और अलौह धातुओं का सतही अम्ल उपचार, रासायनिक उद्योग, अम्ल उत्पादन, रंगाई, विद्युत अपघटन, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, कृत्रिम तंतु और अन्य औद्योगिक क्षेत्र शामिल हैं। सामान्य अम्लीय अपशिष्ट जल सल्फ्यूरिक अम्ल अपशिष्ट जल है, जिसके बाद हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और नाइट्रिक अम्ल का स्थान आता है। चीन हर साल लगभग दस लाख घन मीटर औद्योगिक अम्लीय अपशिष्ट जल का उत्सर्जन करता है। यदि इस अपशिष्ट जल को बिना उपचार के सीधे बहा दिया जाए, तो यह पाइपलाइनों को संक्षारित करेगा, फसलों को नुकसान पहुंचाएगा, मछलियों को हानि पहुंचाएगा, जहाजों को क्षति पहुंचाएगा और पर्यावरण को बुरी तरह प्रभावित करेगा। औद्योगिक अम्लीय अपशिष्ट जल को राष्ट्रीय मानकों के अनुरूप उपचारित करके ही बहाया जाना चाहिए। ऐसा करने पर अम्लीय अपशिष्ट जल का पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग संभव है। अम्लीय अपशिष्ट जल के उपचार के लिए नमक उपचार, सांद्रण विधि, रासायनिक उदासीनीकरण विधि, निष्कर्षण विधि, आयन विनिमय राल विधि, झिल्ली पृथक्करण विधि आदि विधियों का चयन किया जा सकता है।

1. नमक का पुनर्चक्रण

तथाकथित 'सॉल्टिंग आउट' विधि में अपशिष्ट अम्ल में मौजूद लगभग सभी कार्बनिक अशुद्धियों को अवक्षेपित करने के लिए बड़ी मात्रा में संतृप्त खारे पानी का उपयोग किया जाता है। हालांकि, इस विधि से हाइड्रोक्लोरिक अम्ल उत्पन्न होता है और अपशिष्ट अम्ल में सल्फ्यूरिक अम्ल की पुनर्प्राप्ति और उपयोग प्रभावित होता है, इसलिए सोडियम बाइसल्फेट के संतृप्त विलयन के साथ अपशिष्ट अम्ल में मौजूद कार्बनिक अशुद्धियों को सॉल्टिंग आउट करने की विधि का अध्ययन किया गया।
अपशिष्ट अम्ल में सल्फ्यूरिक अम्ल और विभिन्न कार्बनिक अशुद्धियाँ होती हैं, जिनमें मुख्य रूप से 6-क्लोरो-3-नाइट्रोटोल्यूइन-4-सल्फोनिक अम्ल की थोड़ी मात्रा और सल्फोनीकरण, क्लोरीनीकरण और नाइट्रीकरण की प्रक्रिया में टोल्यूइन द्वारा उत्पादित 6-क्लोरो-3-नाइट्रोटोल्यूइन-4-सल्फोनिक अम्ल के अलावा अन्य विभिन्न समावयव शामिल हैं। लवण-निर्धारण विधि में अपशिष्ट अम्ल में मौजूद लगभग सभी कार्बनिक अशुद्धियों को अवक्षेपित करने के लिए बड़ी मात्रा में संतृप्त खारे पानी का उपयोग किया जाता है। लवण-निर्धारण पुनर्चक्रण विधि न केवल अपशिष्ट अम्ल में मौजूद विभिन्न कार्बनिक अशुद्धियों को दूर करती है, बल्कि सल्फ्यूरिक अम्ल को पुनः प्राप्त करके उसे पुनर्चक्रण में शामिल करती है, जिससे लागत और ऊर्जा की बचत होती है।

2. भूनने की विधि

हाइड्रोक्लोरिक एसिड जैसे वाष्पशील अम्लों पर भूनने की विधि लागू की जाती है, जिससे पुनर्प्राप्ति प्रभाव प्राप्त करने के लिए भूनने के माध्यम से इसे घोल से अलग किया जाता है।

3. रासायनिक उदासीनीकरण विधि

H⁺(aq) + OH⁻(aq) = H₂O की मूल अम्ल-क्षार अभिक्रिया भी अम्लयुक्त अपशिष्ट जल के उपचार का एक महत्वपूर्ण आधार है। अम्लयुक्त अपशिष्ट जल के उपचार की सामान्य विधियों में उदासीनीकरण और पुनर्चक्रण, अम्ल-क्षार अपशिष्ट जल का पारस्परिक उदासीनीकरण, औषधि उदासीनीकरण, निस्पंदन उदासीनीकरण आदि शामिल हैं। चीन में कुछ लौह और इस्पात उद्यमों ने आरंभ में हाइड्रोक्लोरिक अम्ल और सल्फ्यूरिक अम्ल के अपशिष्ट जल के उपचार के लिए अम्ल-क्षार उदासीनीकरण विधि का उपयोग किया, जिससे pH मान निर्धारित मानक तक पहुँच गया। अम्ल-क्षार उदासीनीकरण के लिए कच्चे माल के रूप में सोडियम कार्बोनेट (सोडा ऐश), सोडियम हाइड्रॉक्साइड, चूना पत्थर या चूने का उपयोग किया जाता है, जो कि सस्ता और आसानी से बनने वाला पदार्थ है।

4. निष्कर्षण विधि

द्रव-द्रव निष्कर्षण, जिसे विलायक निष्कर्षण भी कहा जाता है, एक इकाई प्रक्रिया है जो कच्चे माल के द्रव में मौजूद घटकों की उपयुक्त विलायक में घुलनशीलता के अंतर का उपयोग करके पृथक्करण प्राप्त करती है। अम्ल युक्त अपशिष्ट जल के उपचार में, अम्ल युक्त अपशिष्ट जल और कार्बनिक विलायक को पूर्णतः संपर्क में लाना आवश्यक है, ताकि अपशिष्ट अम्ल में मौजूद अशुद्धियाँ विलायक में स्थानांतरित हो जाएँ। निष्कर्षक की आवश्यकताएँ इस प्रकार हैं: (1) अपशिष्ट अम्ल अक्रिय हो, उसके साथ रासायनिक अभिक्रिया न करे और उसमें विलीन न हो; (2) अपशिष्ट अम्ल में मौजूद अशुद्धियों का निष्कर्षक और सल्फ्यूरिक अम्ल में उच्च विभाजन गुणांक हो; (3) सस्ता और आसानी से उपलब्ध हो; (4) अशुद्धियों से आसानी से अलग हो सके और पृथक्करण के दौरान कम हानि हो। सामान्य निष्कर्षकों में बेंजीन (टोल्यून, नाइट्रोबेंजीन, क्लोरोबेंजीन), फिनोल (क्रेओसोट क्रूड डाइफिनोल), हैलोजेनयुक्त हाइड्रोकार्बन (ट्राइक्लोरोएथेन, डाइक्लोरोएथेन), आइसोप्रोपिल ईथर और N-503 शामिल हैं।

5. आयन एक्सचेंज रेजिन विधि

आयन एक्सचेंज रेजिन द्वारा कार्बनिक अम्लीय अपशिष्ट तरल के उपचार का मूल सिद्धांत यह है कि कुछ आयन एक्सचेंज रेजिन अपशिष्ट अम्लीय विलयन से कार्बनिक अम्लों को अवशोषित कर सकते हैं और अकार्बनिक अम्लों और धातु लवणों को बाहर निकाल सकते हैं, जिससे विभिन्न अम्लों और लवणों का पृथक्करण प्राप्त होता है।

6. झिल्ली पृथक्करण विधि

अम्लीय अपशिष्ट द्रव के लिए, डायलिसिस और इलेक्ट्रोडायलिसिस जैसी झिल्ली उपचार विधियों का भी उपयोग किया जा सकता है। अपशिष्ट अम्ल की झिल्ली पुनर्प्राप्ति मुख्य रूप से डायलिसिस के सिद्धांत पर आधारित है, जो सांद्रता अंतर द्वारा संचालित होती है। संपूर्ण उपकरण विसरण डायलिसिस झिल्ली, द्रव वितरण प्लेट, सुदृढ़ीकरण प्लेट, द्रव प्रवाह प्लेट फ्रेम आदि से बना होता है, और अपशिष्ट द्रव में पदार्थों को अलग करके पृथक्करण प्रभाव प्राप्त करता है।

7. शीतलन क्रिस्टलीकरण विधि

शीतलन क्रिस्टलीकरण विधि विलयन का तापमान कम करके विलेय को अवक्षेपित करने की विधि है। अपशिष्ट अम्ल उपचार प्रक्रिया में इसका उपयोग अपशिष्ट अम्ल में मौजूद अशुद्धियों को ठंडा करके अलग करने और आवश्यकता-आधारित तथा पुन: उपयोग योग्य अम्ल विलयन प्राप्त करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, रोलिंग मिल की एसील-धुलाई प्रक्रिया से निकलने वाले अपशिष्ट सल्फ्यूरिक अम्ल में फेरस सल्फेट की मात्रा अधिक होती है, जिसका सांद्रण-क्रिस्टलीकरण और निस्पंदन द्वारा उपचार किया जाता है। निस्पंदन द्वारा फेरस सल्फेट को हटाने के बाद, अम्ल को इस्पात पिकलिंग प्रक्रिया में पुनः उपयोग के लिए भेजा जा सकता है।

शीतलन क्रिस्टलीकरण के कई औद्योगिक अनुप्रयोग हैं, जिन्हें धातु प्रसंस्करण में पिकलिंग प्रक्रिया के माध्यम से दर्शाया गया है। इस्पात और यांत्रिक प्रसंस्करण की प्रक्रिया में, धातु की सतह पर जंग हटाने के लिए आमतौर पर सल्फ्यूरिक एसिड के घोल का उपयोग किया जाता है। इसलिए, अपशिष्ट एसिड के पुनर्चक्रण से लागत में काफी कमी आ सकती है और पर्यावरण की रक्षा हो सकती है। इस प्रक्रिया को प्राप्त करने के लिए उद्योग में शीतलन क्रिस्टलीकरण का उपयोग किया जाता है।

8. ऑक्सीकरण विधि

यह विधि लंबे समय से उपयोग में है, और इसका सिद्धांत यह है कि अपशिष्ट सल्फ्यूरिक एसिड में मौजूद कार्बनिक अशुद्धियों को उपयुक्त परिस्थितियों में ऑक्सीकारक पदार्थों द्वारा विघटित किया जाता है, जिससे वे कार्बन डाइऑक्साइड, जल, नाइट्रोजन ऑक्साइड आदि में परिवर्तित हो जाती हैं और सल्फ्यूरिक एसिड से अलग हो जाती हैं। इस प्रकार अपशिष्ट सल्फ्यूरिक एसिड को शुद्ध और पुनः प्राप्त किया जा सकता है। आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ऑक्सीकारक पदार्थ हाइड्रोजन पेरोक्साइड, नाइट्रिक एसिड, परक्लोरिक एसिड, हाइपोक्लोरस एसिड, नाइट्रेट, ओजोन आदि हैं। प्रत्येक ऑक्सीकारक पदार्थ के अपने फायदे और सीमाएं हैं।