सायनाइड अवशेषों के विषहरण के लिए विधियां और प्रक्रियाएं

परिचय

साइनाइड टेलिंग्स सोने की खानों और अन्य खानों के संवर्धन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न होने वाला ठोस अपशिष्ट है। इसमें मौजूद अवशिष्ट साइनाइड और अन्य भारी धातुओं के कारण , यदि इनका उचित उपचार न किया जाए, तो ये पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य को गंभीर नुकसान पहुंचा सकते हैं। साइनाइड की उच्च विषाक्तता हवा, पानी और मिट्टी के माध्यम से फैल सकती है, जिससे आसपास के पारिस्थितिकी तंत्र में प्रदूषण फैलता है और पशु-पौधों के अस्तित्व को खतरा होता है। इसलिए, साइनाइड टेलिंग्स का विषहरण करना अत्यंत आवश्यक है। यह लेख साइनाइड टेलिंग्स के विषहरण विधियों और प्रक्रियाओं का विस्तृत विवरण प्रस्तुत करेगा ।

सायनाइड अवशेषों की विशेषताएं और खतरे

साइनाइड अवशेषों की संरचना जटिल है। बिना प्रतिक्रिया वाले साइनाइड के अलावा, इसमें तांबा, सीसा, जस्ता और पारा जैसी भारी धातुएँ भी होती हैं। इन भारी धातुओं को प्राकृतिक वातावरण में विघटित करना मुश्किल है और ये लंबे समय तक जमा होती रहेंगी। साइनाइड जैविक कोशिकाओं में श्वसन एंजाइमों की गतिविधि को बाधित कर सकते हैं, जिससे जीवों की दम घुटने और मृत्यु हो सकती है। उदाहरण के लिए, जब साइनाइड अवशेषों वाले अपशिष्ट जल को नदियों में छोड़ा जाता है, तो इससे बड़ी संख्या में जलीय जीवों जैसे मछली की मृत्यु हो जाती है, जिससे जल पारिस्थितिक संतुलन नष्ट हो जाता है। जब भारी धातुएँ मानव शरीर में प्रवेश करती हैं, तो वे मानव अंगों में जमा हो जाती हैं और विभिन्न बीमारियों का कारण बनती हैं। उदाहरण के लिए, सीसा विषाक्तता तंत्रिका तंत्र के विकास को प्रभावित करती है, और पारा विषाक्तता गुर्दे और मस्तिष्क को नुकसान पहुँचाती है।

विषहरण विधियाँ

रासायनिक ऑक्सीकरण विधि

1. क्षारीय क्लोरीनीकरण विधि : यह एक सामान्यतः प्रयुक्त रासायनिक ऑक्सीकरण विषहरण विधि है। क्षारीय परिस्थितियों में (आमतौर पर pH मान 10-11 के बीच नियंत्रित किया जाता है), साइनाइड अवशेषों में क्लोरीन गैस या हाइपोक्लोराइट जैसे ऑक्सीकारक मिलाए जाते हैं। इसकी अभिक्रिया का सिद्धांत इस प्रकार है: सर्वप्रथम, साइनाइड आयन (CN⁻) साइनेट आयन (CNO⁻) में ऑक्सीकृत होते हैं, और अभिक्रिया समीकरण है: CN⁻ + ClO⁻ + H₂O → CNO⁻ + Cl⁻ + 2H⁺। इसके बाद, आगे ऑक्सीकरण द्वारा साइनेट नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड जैसे हानिरहित पदार्थों में विघटित हो जाता है, 2CNO⁻ + 3ClO⁻ + H₂O → N₂↑ + 3Cl⁻ + 2HCO₃⁻। इस विधि का लाभ यह है कि प्रतिक्रिया की दर अपेक्षाकृत तेज होती है और विषहरण प्रभाव स्पष्ट होता है, लेकिन इसका नुकसान यह है कि क्लोरीन युक्त निकास गैस जैसे कुछ द्वितीयक प्रदूषक उत्पन्न हो सकते हैं।

2. हाइड्रोजन पेरोक्साइड ऑक्सीकरण विधि : उपयुक्त उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन पेरोक्साइड (H₂O₂) साइनाइड को ऑक्सीकृत और विघटित कर सकता है। आमतौर पर फेरस आयन (Fe²⁺) जैसे उत्प्रेरक चुने जाते हैं। अभिक्रिया के दौरान, हाइड्रोजन पेरोक्साइड विघटित होकर हाइड्रॉक्सिल मूलक (·OH) उत्पन्न करता है, जिनमें अत्यंत प्रबल ऑक्सीकारक गुण होते हैं और वे साइनाइड को शीघ्रता से ऑक्सीकृत कर सकते हैं। अभिक्रिया समीकरण है: CN⁻ + H₂O₂ → CNO⁻ + H₂O। हाइड्रोजन पेरोक्साइड ऑक्सीकरण विधि का लाभ यह है कि हाइड्रोजन पेरोक्साइड के विघटन के बाद उत्पाद जल और ऑक्सीजन होते हैं, और कोई नया प्रदूषक उत्पन्न नहीं होता है, लेकिन इसकी लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है और अभिक्रिया की परिस्थितियाँ अपेक्षाकृत सख्त होती हैं।

जैविक ऑक्सीकरण विधि

1. सूक्ष्मजीवीय लीचिंग विधि : इसमें कुछ विशेष सूक्ष्मजीवों, जैसे कि थिओबैसिलस फेरोऑक्सिडेंस, का उपयोग किया जाता है। ये सूक्ष्मजीव अपनी वृद्धि प्रक्रिया के दौरान साइनाइड को नाइट्रोजन और कार्बन स्रोत के रूप में उपयोग कर सकते हैं और उनका ऑक्सीकरण एवं अपघटन कर सकते हैं। अपनी चयापचय गतिविधियों के माध्यम से, ये सूक्ष्मजीव साइनाइड को कार्बन डाइऑक्साइड, जल और अमोनिया जैसे हानिरहित पदार्थों में परिवर्तित कर देते हैं। इस विधि का लाभ यह है कि यह पर्यावरण के अनुकूल है और इसमें ऊर्जा की खपत कम होती है, लेकिन हानि यह है कि सूक्ष्मजीवों की वृद्धि तापमान और पीएच मान जैसे पर्यावरणीय कारकों से बहुत प्रभावित होती है, और उपचार चक्र अपेक्षाकृत लंबा होता है।

2. बायोफिल्म विधि : सूक्ष्मजीव वाहक की सतह पर स्थिर होकर बायोफिल्म बनाते हैं। जब साइनाइड अपशिष्ट बायोफिल्म के संपर्क में आते हैं, तो सूक्ष्मजीवों द्वारा साइनाइड का अपघटन हो जाता है। बायोफिल्म में प्रबल अधिशोषण और अपघटन क्षमता होती है, जिससे साइनाइड पर सूक्ष्मजीवों के उपचार की दक्षता में सुधार होता है। माइक्रोबियल लीचिंग विधि की तुलना में, बायोफिल्म विधि में सूक्ष्मजीवों का क्षय कम होता है और वे अधिक स्थिर होते हैं, लेकिन इनमें पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रति संवेदनशीलता की समस्या भी होती है।

अन्य तरीके

1. उच्च तापमान पर पायरोलिसिस विधि : साइनाइड अपशिष्टों का उच्च तापमान (आमतौर पर 800℃ से ऊपर) पर पायरोलिसिस किया जाता है, जिससे साइनाइड नाइट्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसी गैसों में विघटित हो जाते हैं। उच्च तापमान पर पायरोलिसिस विधि से साइनाइड को प्रभावी ढंग से हटाया जा सकता है, लेकिन इसमें ऊर्जा की खपत बहुत अधिक होती है, और उच्च तापमान की स्थिति में भारी धातुएँ वाष्पीकृत हो सकती हैं, जिससे बाद में अपशिष्ट गैसों के उपचार में कठिनाई बढ़ जाती है।

2. अधिशोषण विधि : साइनाइड को अधिशोषित करने के लिए सक्रिय कार्बन और ज़ियोलाइट जैसे अधिशोषकों का उपयोग किया जाता है। इन अधिशोषकों का विशिष्ट पृष्ठीय क्षेत्रफल अधिक होता है और ये अपनी सतहों पर साइनाइड को अधिशोषित कर सकते हैं, जिससे विषहरण का उद्देश्य पूरा होता है। अधिशोषण विधि का संचालन सरल है, लेकिन अधिशोषक की अधिशोषण क्षमता सीमित होती है और इसे नियमित रूप से बदलना पड़ता है। इसके अलावा, अधिशोषित अधिशोषक का उपचार भी अपेक्षाकृत जटिल होता है।

विषहरण प्रक्रिया

pretreatment

1. कुचलना और छानना : साइनाइड के भारी अपशिष्टों को कुचलकर उनके कणों का आकार छोटा किया जाता है, ताकि आगे की विषहरण प्रक्रिया पूरी तरह से संपन्न हो सके। आमतौर पर जबड़े वाले क्रशर, शंकु क्रशर आदि का उपयोग किया जाता है। कुचले हुए अपशिष्टों को कंपन स्क्रीन जैसे छानने वाले उपकरणों से छाना जाता है ताकि विभिन्न आकारों के कणों को अलग किया जा सके और आगे के उपचार के लिए उपयुक्त आकार के कण प्राप्त किए जा सकें।

2. लीचिंग : साइनाइड को विषहरण अभिकर्मक के साथ बेहतर संपर्क और प्रतिक्रिया कराने के लिए, साइनाइड अवशेषों को लीच करने हेतु आमतौर पर जल या अन्य उपयुक्त विलायकों का उपयोग किया जाता है। लीचिंग प्रक्रिया एक हिलाने वाले टैंक में की जाती है, और अवशेषों और विलायक को हिलाकर पूरी तरह से मिलाया जाता है। लीचिंग का समय, तापमान और द्रव-ठोस अनुपात जैसे कारक लीचिंग प्रभाव को प्रभावित करते हैं, और आमतौर पर वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार इन्हें अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है।

विषहरण ऑपरेशन

1. रासायनिक ऑक्सीकरण विधि की संचालन प्रक्रिया : क्षारीय क्लोरीनीकरण विधि का उदाहरण लेते हुए, लीचिंग के बाद बचे हुए अपशिष्ट विलयन में सबसे पहले सोडियम हाइड्रॉक्साइड मिलाकर विलयन का pH मान 10-11 तक समायोजित किया जाता है। फिर, धीरे-धीरे क्लोरीन गैस प्रवाहित की जाती है या सोडियम हाइपोक्लोराइट विलयन मिलाया जाता है, और अभिक्रिया को पूर्णतः संपन्न करने के लिए लगातार हिलाया जाता है। अभिक्रिया के दौरान, विलयन में साइनाइड की सांद्रता की वास्तविक समय में निगरानी करना आवश्यक है। जब साइनाइड की सांद्रता निर्धारित मानक से नीचे आ जाती है, तो ऑक्सीकारक मिलाना बंद कर दिया जाता है।

2. जैविक ऑक्सीकरण विधि की संचालन प्रक्रिया : यदि सूक्ष्मजीव लीचिंग विधि अपनाई जाती है, तो अच्छी तरह से संवर्धित थिओबैसिलस फेरोऑक्सिडेंस और अन्य सूक्ष्मजीवों को साइनाइड अपशिष्ट युक्त लीचिंग विलयन में डाला जाता है। अभिक्रिया प्रणाली का तापमान सूक्ष्मजीवों की वृद्धि के लिए उपयुक्त सीमा (सामान्यतः 25-35°C) के भीतर नियंत्रित किया जाता है, और pH मान को उपयुक्त सीमा (सामान्यतः 2-4) में समायोजित किया जाता है। अभिक्रिया प्रक्रिया के दौरान, सूक्ष्मजीवों की वृद्धि आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पोषक तत्वों की नियमित रूप से पूर्ति की जानी आवश्यक है। विषहरण अभिक्रिया की प्रगति का आकलन साइनाइड सांद्रता और सूक्ष्मजीवों की वृद्धि की निगरानी करके किया जाता है।

बाद का उपचार

1. ठोस-द्रव पृथक्करण : विषहरण प्रक्रिया पूरी होने के बाद, उपचारित अपशिष्ट पदार्थों को ठोस-द्रव पृथक्करण से गुजारना आवश्यक होता है। सामान्य ठोस-द्रव पृथक्करण विधियों में निस्पंदन और अपकेंद्रन शामिल हैं। प्लेट-एंड-फ्रेम फिल्टर प्रेस जैसे निस्पंदन उपकरणों के माध्यम से ठोस अपशिष्ट पदार्थों को द्रव से अलग किया जाता है। पृथक किए गए द्रव में साइनाइड और भारी धातुओं की मात्रा की जांच की जाती है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि निर्वहन मानकों को पूरा करने के बाद इसे बहाया जा सकता है।

2. अपशिष्ट निपटान : विषहरण और ठोस-तरल पृथक्करण के बाद, यदि अपशिष्ट में भारी धातुओं की मात्रा अधिक रहती है, तो आगे उपचार की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, ठोसकरण और स्थिरीकरण तकनीक अपनाई जाती है, और अपशिष्ट को सीमेंट और चूने जैसे ठोस बनाने वाले पदार्थों के साथ मिलाकर ठोस रूप में भारी धातुओं को स्थिर किया जाता है और पर्यावरण में उनकी गतिशीलता को कम किया जाता है। उपचारित अपशिष्ट को भूमि में डाला जा सकता है या वास्तविक परिस्थितियों के अनुसार इसका व्यापक उपयोग किया जा सकता है, जैसे कि भवन निर्माण सामग्री के उत्पादन में।

निष्कर्ष

पर्यावरण संरक्षण और संसाधनों के सतत उपयोग के लिए साइनाइड अवशेषों का विषहरण उपचार बहुत महत्वपूर्ण है। विभिन्न विषहरण विधियों के अपने फायदे और नुकसान हैं। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, साइनाइड अवशेषों की विशेषताओं, उपचार लागत और पर्यावरणीय आवश्यकताओं जैसे कारकों के अनुसार उपयुक्त विषहरण विधियों और प्रक्रियाओं का व्यापक रूप से चयन करने की आवश्यकता है। साथ ही, विज्ञान और प्रौद्योगिकी की निरंतर प्रगति के साथ, नई विषहरण तकनीकें और प्रक्रियाएं लगातार उभर रही हैं। भविष्य में, साइनाइड अवशेषों के लिए अधिक कुशल, पर्यावरण के अनुकूल और किफायती विषहरण विधियों को विकसित करने की उम्मीद है, जो साइनाइड अवशेषों द्वारा लाए गए पर्यावरणीय समस्याओं के बेहतर समाधान प्रदान करेंगे।