अपशिष्ट जल से सोडियम साइनाइड और भारी धातुओं की अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति की प्रक्रिया

परिचय

सोने की खुदाई, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और रासायनिक उत्पादन जैसी विभिन्न औद्योगिक प्रक्रियाओं से साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल उत्पन्न होता है। साइनाइड की उच्च विषाक्तता के कारण , इस अपशिष्ट जल का अनुचित निर्वहन गंभीर पर्यावरणीय प्रदूषण और मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकता है। इसलिए, साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल का उपचार और संसाधन पुनर्प्राप्ति एक महत्वपूर्ण मुद्दा बन गया है। उपचार विधियों में, सोडियम साइनाइड और भारी धातुओं की अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और प्रभावी विधि है, जो न केवल पर्यावरणीय जोखिम को कम करती है बल्कि मूल्यवान संसाधनों के पुनर्चक्रण को भी संभव बनाती है।

अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति का सिद्धांत

सायनाइड का हाइड्रोजन सायनाइड (HCN) में रूपांतरण

अम्लीकरण प्रक्रिया में, सल्फ्यूरिक एसिड जैसे मजबूत एसिड को साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल में मिलाया जाता है। अम्लीय परिस्थितियों में, अपशिष्ट जल में मुक्त साइनाइड आयन हाइड्रोजन साइनाइड (HCN) में बदल जाते हैं। हाइड्रोजन साइनाइड एक वाष्पशील यौगिक है। जब अपशिष्ट जल का pH कम मान पर समायोजित किया जाता है, आमतौर पर 2 से नीचे। प्रतिक्रिया आगे बढ़ने की अधिक संभावना होती है, जिससे साइनाइड आयनों का HCN गैस में रूपांतरण आसान हो जाता है।

सोडियम साइनाइड की पुनर्प्राप्ति

उत्पन्न एचसीएन गैस को क्षार अवशोषण टावर में डाला जाता है। टावर के अंदर, यह सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH) विलयन के साथ अभिक्रिया करती है। अभिक्रिया के दौरान, सोडियम साइनाइड (NaCN) बनता है और अवशोषण विलयन में एकत्रित हो जाता है। जब विलयन में NaCN की सांद्रता लगभग 10% - 12% तक पहुँच जाती है, तो इसे पुनर्चक्रित करके संबंधित औद्योगिक प्रक्रियाओं में पुनः उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि सोने के खनन में लीचिंग प्रक्रिया।

भारी धातुओं का उत्सर्जन और अवक्षेपण

मुक्त साइनाइड के अलावा, अपशिष्ट जल में अक्सर भारी धातुओं और साइनाइड के मिश्रण होते हैं, जैसे कि तांबा और जस्ता। अम्लीय परिस्थितियों में, ये मिश्रण टूट जाते हैं। एक बार भारी धातु आयनों के निकलने के बाद, वे अघुलनशील लवण बना सकते हैं और विशिष्ट परिस्थितियों में अवक्षेपित हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, pH मान को समायोजित करने या कुछ अवक्षेपण एजेंट जोड़ने से तांबे के आयन अवक्षेप बना सकते हैं।

प्रक्रिया कदम

चरण 1: अपशिष्ट जल पूर्व उपचार

क्षारीय साइनाइड युक्त उच्च सांद्रता वाला अपशिष्ट जल पहले अपने तापमान को नियंत्रित करने के लिए स्टीम हीट एक्सचेंजर से होकर गुजरता है। आमतौर पर, तापमान 20 - 25 डिग्री सेल्सियस की सीमा के भीतर रखा जाता है। यह तापमान नियंत्रण बाद की प्रतिक्रिया दर को अनुकूलित करने में मदद करता है और प्रक्रिया की स्थिरता सुनिश्चित करता है। उच्च सांद्रता वाले अपशिष्ट जल में साइनाइड की सांद्रता आम तौर पर 5000 - 5500 पीपीएम तक होती है, और पीएच मान 10.5 - 12.5 के बीच होता है।

चरण 2: अम्लीकरण

पूर्व-उपचारित अपशिष्ट जल को एक निश्चित प्रवाह दर पर अम्लीकरण स्प्रे टॉवर में डाला जाता है, उदाहरण के लिए, 2 m³/h। फिर, सांद्रित सल्फ्यूरिक एसिड मिलाया जाता है। मिलाए जाने वाले सल्फ्यूरिक एसिड की मात्रा अपशिष्ट जल की विशेषताओं के अनुसार समायोजित की जाती है, आम तौर पर 25 - 30 kg/m³, अपशिष्ट जल के pH मान को 2 से कम करने के लिए। सल्फ्यूरिक एसिड मिलाने के दौरान निकलने वाली गर्मी प्रतिक्रिया को तेज कर सकती है, जिससे अपशिष्ट जल में मुक्त साइनाइड आयनों को वाष्पशील HCN में बदलना आसान हो जाता है।

चरण 3: HCN उत्पादन और पृथक्करण

अम्लीकरण स्प्रे टॉवर के अत्यधिक अम्लीय वातावरण में, साइनाइड का HCN में रूपांतरण बढ़ावा देता है। फिर बनने वाली HCN गैस को वैक्यूम सेंट्रीफ्यूगल पंखे द्वारा खींचा जाता है और अगले चरण - क्षार अवशोषण टॉवर में प्रवेश करता है। उसी समय, जैसे-जैसे pH मान घटता है, अपशिष्ट जल में कुछ भारी धातु आयन बदलने लगते हैं। उदाहरण के लिए, अपशिष्ट जल में तांबे के आयनों की सांद्रता कम हो सकती है, और कुछ भारी धातुएँ अवक्षेप बनाने लगती हैं।

चरण 4: सोडियम साइनाइड का अवशोषण और पुनर्प्राप्ति

HCN गैस क्षार अवशोषण टावर में प्रवेश करती है और 20%-30% NaOH विलयन द्वारा अवशोषित हो जाती है। टावर में मौजूद क्षार अवशोषण द्रव को पुनर्चक्रित किया जाता है, और पुनर्चक्रण प्रक्रिया के दौरान, HCN गैस के बार-बार अवशोषण को सुनिश्चित करने के लिए एक पंखे का उपयोग किया जाता है। अवशोषण अभिक्रिया जारी रहने के साथ, अवशोषण द्रव में NaCN की सांद्रता धीरे-धीरे बढ़ती जाती है। जब NaCN की सांद्रता 10%-12% तक पहुँच जाती है, तो इसे पुन: उपयोग के लिए लीचिंग प्रक्रिया में वापस भेजा जा सकता है, जिससे सोडियम साइनाइड की पुनर्प्राप्ति प्राप्त होती है ।

चरण 5: भारी धातु अवक्षेपण और पृथक्करण

HCN के निकलने के बाद अपशिष्ट जल के लिए, चूँकि कुछ भारी धातु-साइनाइड कॉम्प्लेक्स अम्लीय परिस्थितियों में टूट गए हैं, भारी धातुओं को अवक्षेपित करने के लिए आगे उपचार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अपशिष्ट जल के pH मान को क्षारीय श्रेणी में समायोजित करने से भारी धातु हाइड्रॉक्साइड बन सकते हैं जो अवक्षेपित हो जाते हैं। फिर, फ़िल्टरेशन या अवसादन जैसी ठोस-तरल पृथक्करण विधियों का उपयोग अपशिष्ट जल से अवक्षेपित भारी धातुओं को अलग करने के लिए किया जा सकता है, जिससे भारी धातुओं को हटाया और पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।

अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति विधि के लाभ

रिसोर्स रिसाइक्लिंग

अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति विधि प्रभावी रूप से साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल से सोडियम साइनाइड को पुनर्प्राप्त कर सकती है, जिसका प्रासंगिक औद्योगिक प्रक्रियाओं में पुनः उपयोग किया जा सकता है, जिससे नए सोडियम साइनाइड की खपत कम हो सकती है और उत्पादन लागत कम हो सकती है। साथ ही, भारी धातुओं को भी पुनर्प्राप्त किया जा सकता है, जिससे अपशिष्ट को मूल्यवान संसाधनों में बदला जा सकता है।

लागत प्रभावशीलता

कुछ अन्य उपचार विधियों की तुलना में जो केवल साइनाइड को नष्ट करने पर ध्यान केंद्रित करती हैं, अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति विधि न केवल अपशिष्ट जल का उपचार करती है बल्कि मूल्यवान पदार्थों को भी पुनर्प्राप्त करती है। हालाँकि इसमें एसिड और क्षार की खपत की आवश्यकता होती है, लेकिन पुनर्प्राप्त सोडियम साइनाइड और भारी धातुओं का मूल्य उपचार लागत के हिस्से को ऑफसेट कर सकता है, जिससे समग्र उपचार लंबे समय में अधिक लागत प्रभावी हो जाता है।

पर्यावरण मित्रता

सोडियम साइनाइड और भारी धातुओं को पुनः प्राप्त करके, अपशिष्ट जल में प्रदूषकों की मात्रा काफी कम हो जाती है। उपचारित अपशिष्ट जल में साइनाइड और भारी धातुओं की मात्रा कम होती है, जो बाद में निर्वहन या आगे के उपचार के लिए अधिक अनुकूल है, जिससे पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव कम होता है।

अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया में खपत

साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल के लिए अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति विधि की खपत में मुख्य रूप से सल्फ्यूरिक एसिड, कास्टिक सोडा (NaOH), चूना और बिजली शामिल है। सर्दियों में, अपशिष्ट जल को पहले से गरम करना आवश्यक है, इसलिए भाप की भी खपत होती है।

1.एसिड का सेवन

• साइनाइड का एचसीएन में रूपांतरण : अपशिष्ट जल में मौजूद साइनाइड को एचसीएन में परिवर्तित करने के लिए आवश्यक सल्फ्यूरिक अम्ल की मात्रा अपशिष्ट जल में साइनाइड की सांद्रता पर निर्भर करती है। उदाहरण के लिए, 5000 पीपीएम साइनाइड सांद्रता वाले 1 घन मीटर अपशिष्ट जल के उपचार के लिए, इस रूपांतरण हेतु एक निश्चित मात्रा में सल्फ्यूरिक अम्ल की आवश्यकता होती है।

• अपशिष्ट जल का अम्लीकरण : साइनाइड रूपांतरण के लिए आवश्यक अम्ल के अलावा, अपशिष्ट जल को उचित अम्लता स्तर पर लाने के लिए अतिरिक्त अम्ल का उपयोग किया जाता है। pH को 2 से नीचे लाने के लिए आवश्यक मात्रा एक महत्वपूर्ण कारक है।

• अपशिष्ट जल में क्षार के साथ प्रतिक्रिया : अपशिष्ट जल में कुछ क्षारीय पदार्थ हो सकते हैं जो सल्फ्यूरिक अम्ल के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, लेकिन आमतौर पर, यह खपत साइनाइड रूपांतरण और अम्लीकरण के लिए उपयोग की जाने वाली मात्रा की तुलना में अपेक्षाकृत कम होती है।

• अपशिष्ट में कार्बोनेट के साथ अभिक्रिया : यदि साइनाइड युक्त कच्चे माल में कार्बोनेट की मात्रा अधिक हो, जैसे कि कुछ साइनाइड अपशिष्टों के घोल में, तो कार्बोनेट अम्ल के साथ अभिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है। ऐसे मामलों में, सल्फ्यूरिक अम्ल की खपत काफी बढ़ जाती है, और ये पदार्थ अम्ल-पुनर्प्राप्ति विधि द्वारा उपचार के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं।

2. क्षार की खपत : क्षार अवशोषण टावर में कास्टिक सोडा (NaOH) का उपयोग HCN को अवशोषित करके NaCN बनाने के लिए किया जाता है। NaOH की खपत की मात्रा उत्पन्न HCN की मात्रा और अवशोषण दक्षता से संबंधित होती है।

3. चूने की खपत : कुछ मामलों में, अपशिष्ट जल के उपचार में चूने का उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि भारी धातुओं के अवक्षेपण के लिए पीएच मान को समायोजित करना। आवश्यक चूने की मात्रा अपशिष्ट जल में भारी धातुओं के प्रकार और सांद्रता तथा आवश्यक पीएच समायोजन सीमा पर निर्भर करती है।

4. विद्युत और भाप की खपत : इस प्रक्रिया में पंप, पंखे और वैक्यूम सेंट्रीफ्यूगल पंखे जैसे उपकरणों द्वारा विद्युत का उपयोग किया जाता है। सर्दियों में, अपशिष्ट जल को पहले से गर्म करते समय, अभिक्रिया के लिए उपयुक्त तापमान स्तर तक तापमान बढ़ाने के लिए भाप की खपत होती है।

निष्कर्ष

सोडियम साइनाइड और भारी धातुओं को पुनर्प्राप्त करने के लिए साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल के लिए अम्लीकरण पुनर्प्राप्ति विधि एक व्यापक और प्रभावी उपचार तकनीक है। विशिष्ट प्रक्रिया चरणों का पालन करके, यह न केवल विषाक्त साइनाइड और भारी धातुओं को अपशिष्ट जल से हटा सकता है, बल्कि मूल्यवान संसाधनों को भी रीसायकल कर सकता है। हालाँकि इस प्रक्रिया में कुछ सामग्री और ऊर्जा की खपत होती है, लेकिन इसके पर्यावरणीय और आर्थिक लाभों को देखते हुए, साइनाइड युक्त अपशिष्ट जल के उपचार में इसके व्यापक अनुप्रयोग की संभावनाएँ हैं। हालाँकि, वास्तविक संचालन में, HCN गैस की विषाक्तता के कारण सख्त सुरक्षा उपाय किए जाने की आवश्यकता है। साथ ही, पुनर्प्राप्ति दक्षता में सुधार और लागत को कम करने के लिए प्रक्रिया मापदंडों के निरंतर अनुकूलन की आवश्यकता होती है।