শিল্প বর্জ্য জল চিকিত্সার জন্য অনুঘটক মাইক্রো- ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি

ত্বরান্বিত শিল্পায়নের সাথে, উচ্চ-ঘনিষ্ঠতা, রঞ্জনবিদ্যা, ফার্মাসিউটিক্যালস এবং রাসায়নিকের মতো শিল্প থেকে নিষ্কাশিত বর্জ্য জল একটি মূল পরিবেশ দূষণ সমস্যা হয়ে উঠেছে৷ প্রথাগত জৈবিক চিকিত্সা পদ্ধতিগুলি অত্যন্ত বিষাক্ত এবং বর্ণযুক্ত বর্জ্য জলের জন্য অদক্ষ, যখন উন্নত জারণ প্রযুক্তিগুলি উচ্চ ব্যয়ের বাধার সম্মুখীন হয়। আয়রন-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস (Fe/C মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস), একটি সবুজ এবং কম-ব্যবহারের ভৌত-রাসায়নিক প্রিট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়া হিসাবে, উল্লেখযোগ্যভাবে বর্জ্য জলের জৈব-অবচনযোগ্যতাকে উন্নত করে এবং ইলেক্ট্রোইড সিঙ্কের মাধ্যমে দূষককে কার্যকরভাবে হ্রাস করে{7} শিল্প বর্জ্য জল চিকিত্সা সিস্টেমে একটি মূল প্রযুক্তিগত অগ্রগতি হয়ে উঠছে.

1970 এর দশকে, লোহা-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি প্রথম বর্জ্য জল চিকিত্সার জন্য প্রয়োগ করা হয়েছিল। যেহেতু মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি "বর্জ্য দিয়ে বর্জ্য চিকিত্সা" এর পরিবেশগত সুরক্ষা ধারণার সাথে সামঞ্জস্য করে, এর একটি উচ্চ মূল্য-কার্যকারিতা অনুপাত এবং ভাল চিকিত্সার ফলাফল রয়েছে, এটি এখন বিভিন্ন ধরণের শিল্প বর্জ্য জলের চিকিত্সার জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়৷ আয়রন-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি দ্বারা দূষণকারী অপসারণের প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া চিত্র 4-এ দেখানো হয়েছে, প্রধানত অক্সিডেশন{10}}কমানোর প্রতিক্রিয়া, ফ্লোকুলেশন এবং শোষণ, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমৃদ্ধকরণ এবং শারীরিক শোষণ সহ।

1) অক্সিডেশন-কমানোর প্রতিক্রিয়া

আয়রন-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি শিল্প বর্জ্য জলে লোহা (অ্যানোড) এবং কার্বন (ক্যাথোড) একটি গ্যালভানিক কোষ তৈরি করে, যা বর্জ্য জলে দূষকদের অবনমিত করার জন্য পদার্থগুলিকে অক্সিডাইজিং এবং হ্রাস করে। আয়রন অ্যানোডের ইলেক্ট্রোড সম্ভাব্যতা, E(Fe/Fe2+), হল -0.44V, কার্বন ক্যাথোডের সাথে 1.2V এর সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করে, উভয় ইলেক্ট্রোডে ইলেক্ট্রোড প্রতিক্রিয়া ঘটতে দেয়।

2) ফ্লোকুলেশন এবং শোষণ।

মাইক্রো-তড়িৎ বিশ্লেষণের সময়, ধাতব আয়ন তৈরি করতে অ্যানোড ধাতব ক্ষয় করে। ক্ষারীয় অবস্থার অধীনে, এই ধাতব আয়নগুলি একটি বৃহৎ নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফলের সাথে হাইড্রোক্সাইড ফ্লোক্স গঠন করে, যা দ্রুত দ্রবীভূত জৈব পদার্থ এবং শিল্প বর্জ্য জলে স্থগিত জৈব কণাগুলিকে শোষণ করতে পারে। যখন ফ্লোকের ঘনত্ব বর্জ্য জলের ঘনত্বের চেয়ে বেশি হয়, তখন কঠিন-তরল বিভাজন বায়ুচলাচল, ফ্লোটেশন বা অবক্ষেপণের মাধ্যমে অর্জন করা যেতে পারে।

3) ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল সমৃদ্ধকরণ।

মাইক্রো-তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রক্রিয়া চলাকালীন, অ্যানোড এবং ক্যাথোডে ইলেক্ট্রোড বিক্রিয়া ঘটে, তাদের মধ্যে একটি স্থিতিশীল বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে। বর্জ্য জলে চার্জযুক্ত কণা এবং কলয়েডগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণের অধীনে আকৃষ্ট বিপরীত চার্জের নীতি অনুসারে চলে, যার ফলে ইলেক্ট্রোফোরেসিস হয়। শেষ পর্যন্ত, চার্জযুক্ত কণা এবং কলয়েডগুলি ইলেক্ট্রোডগুলিতে জমা হয়, ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল একত্রিতকরণের মাধ্যমে জল থেকে চার্জযুক্ত পদার্থগুলি অপসারণ করে।

4) শারীরিক শোষণ।

বর্তমানে, সক্রিয় কার্বন (AC) বেশিরভাগই মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্যাকিং-এ ক্যাথোড উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এর অসংখ্য অভ্যন্তরীণ ছিদ্র এটিকে একটি শক্তিশালী শোষণ ক্ষমতা দেয়, কার্যকরভাবে বর্জ্য জলে জৈব দূষণকারী এবং ভারী ধাতব আয়ন উভয়ই শোষণ করে।

আয়রন-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি বিভিন্ন শিল্প বর্জ্য জলের চিকিত্সায় ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

লোহা-কার্বন মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রযুক্তি ব্যবহার করে ডায়াজোনিয়াম লবণের বর্জ্য জলের চিকিত্সার জন্য সর্বোত্তম প্রক্রিয়া শর্তগুলি হল: ঘরের তাপমাত্রা, প্রাথমিক বর্জ্য জলের pH=2, তরল- থেকে-কঠিন অনুপাত 12:5, এবং প্রতিক্রিয়া সময় 2.0 ঘন্টা। এই অবস্থার অধীনে, COD অপসারণের হার 60.28% এ পৌঁছেছে।

লোহা ব্যবহার করে একটি মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রক্রিয়া-কার্বন ডাইং এবং প্রিন্টিং বর্জ্য জলের চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল৷ সর্বোত্তম প্রতিক্রিয়া অবস্থার অধীনে, বর্জ্য জলে সিওডি, টর্বিডিটি, রঙ, অ্যামোনিয়া নাইট্রোজেন এবং টিওসি অপসারণের হার ছিল যথাক্রমে 75.48%, 87.88%, 75.34%, 92.01% এবং 81.09%। প্রক্রিয়াটি স্পেকট্রোস্কোপিক এবং গ্যাস ক্রোমাটোগ্রাফি দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে-এস্টার এবং অ্যালকোহলের মতো দূষককে দক্ষতার সাথে পচানোর জন্য, তাদের ছোট-অণু জৈব দূষণকারীতে রূপান্তর করার জন্য যা সহজেই জৈব রাসায়নিকভাবে চিকিত্সা করা যায়।

শোধনাগারের বর্জ্য জলকে প্রিট্রিট করার জন্য শূন্য-ভ্যালেন্ট আয়রন এবং গ্রানুলার অ্যাক্টিভেটেড কার্বন ব্যবহার করে একটি মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস সিস্টেম ব্যবহার করা হয়েছিল। pH=3, শূন্য- ভ্যালেন্ট আয়রনের ডোজ 30 g/L, গ্রানুলার অ্যাক্টিভেটেড কার্বন ডোজ 5.75 g/L, এবং 15 মিনিটের প্রতিক্রিয়া সময়, সিস্টেম রিফাইনারি বর্জ্য জলের জন্য 38.3% একটি COD অপসারণের হার অর্জন করেছে।

1. pH নিয়ন্ত্রণ:

অ্যাসিডিক পরিবেশ (pH=2~3): ক্যাথোড হাইড্রোজেন বিবর্তন বিক্রিয়াকে উন্নত করে এবং [H] গঠনকে উৎসাহিত করে, তবে সরঞ্জামের ক্ষয়ের ঝুঁকি অবশ্যই ওজন করা উচিত।

নিরপেক্ষ রূপান্তর: আয়রন আয়নগুলির পর্যাপ্ত ফ্লোকুলেশন এবং বৃষ্টিপাতের জন্য pH 8-9 এ সামঞ্জস্য করা দরকার।

2. উদ্ভাবনী প্যাকিং কাঠামো:

অ্যান্টি-কেকিং ডিজাইন: প্যাকিং প্যাসিভেশন কমাতে লোহা-কার্বন কম্পোজিট কণা (যেমন Fe/C@Al₂O₃) বা ফ্লুইডাইজড বেড রিঅ্যাক্টর ব্যবহার করুন।

অনুঘটক পরিবর্তন: Cu এবং Mn এর মতো ধাতুর সাথে লোড করা ইলেক্ট্রন স্থানান্তর দক্ষতা উন্নত করে (সিওডি অপসারণের হার 15%-20% বৃদ্ধি করা যেতে পারে)।

3. গতিশীল বায়ুচলাচল নিয়ন্ত্রণ:

বায়ু- থেকে- জলের অনুপাত 3:1 থেকে 5:1 প্যাকিং কেকিং প্রতিরোধ করে এবং অক্সিডেন্ট প্রদান করে৷

বিরতিহীন বায়ুচলাচল মোড (10 মিনিট বায়ুচলাচল, 20 মিনিট শাটডাউন) 30% শক্তি খরচ বাঁচাতে পারে।

4. প্যাকিং ইঞ্জিনিয়ারিং ডিজাইন প্যারামিটার:

Particle Size Distribution: The packing particle size should not be too small. It is recommended to use 2-5cm shuttle-shaped packing with a porosity >60% and a strength >600Kg/m²।

প্যাকিং স্ট্যাকিং উচ্চতা: অতিরিক্ত প্যাকিং ঘনত্ব এড়াতে 2.0-3.0m এ সুপারিশ করা হয়।

নেট উচ্চতা: কার্যকর চুল্লি উচ্চতা 1.2-1.5 মি, 20% সম্প্রসারণ স্থান সহ।

আয়রন-কার্বন ভরের অনুপাত: 3:1 থেকে 5:1, উচ্চ জৈব লোডের জন্য কার্বন অনুপাত বাড়ান।

1. মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস-ফেন্টন (ME-ফেন্টন) কো-প্রক্রিয়া

মাইক্রো-তড়িৎ বিশ্লেষণের মাধ্যমে উত্পন্ন Fe²⁺ ব্যবহার করে H₂O₂কে অনুঘটক করা হয়: সুবিধা: বাহ্যিক লোহার লবণের প্রয়োজন নেই, স্লাজ উৎপাদন 40% কমে, COD > 5000 mg/L উচ্চ-ঘনত্বের বর্জ্য জলের জন্য উপযুক্ত৷

2. মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস-জৈবিক পদ্ধতি (ME-BAF) সমন্বয়

প্রক্রিয়া প্রবাহ: মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস সেল → নিরপেক্ষ অবক্ষেপণ → বায়ুযুক্ত জৈবিক ফিল্টার (BAF)

সিনারজিস্টিক প্রভাব:

মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস বায়োটক্সিক পদার্থ (যেমন ফর্মালডিহাইড এবং ফেনল) অপসারণ করে

বর্জ্য জলের বায়োডিগ্রেডেবিলিটি উন্নত করে (BOD₅/COD 0.15 থেকে 0.35-0.45 পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়)

জৈবিক পদ্ধতি দ্বারা দ্রবণীয় জৈব পদার্থের গভীর অপসারণ

3. মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস-মেমব্রেন সেপারেশন টেকনোলজি

ME-UF/MF: মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস ফ্লকগুলি ঝিল্লি চিকিত্সার আগে প্রিট্রিটমেন্ট হিসাবে কাজ করে, ঝিল্লির ফাউলিং কমায় এবং ফ্লাক্স পুনরুদ্ধারের হার 25% বৃদ্ধি করে।

1. প্রক্রিয়া ইন্টিগ্রেশন:

"মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস-মেমব্রেন বায়োরিয়াক্টর" (ME-MBR): মাইক্রো-ইলেক্ট্রোলাইসিস প্রিট্রিটমেন্ট + জৈব রাসায়নিক বর্ধিতকরণ + ঝিল্লি বিচ্ছেদ প্রায়-শূন্য নির্গমন অর্জন করে।

2. উপাদান কার্যকরীকরণ:

ন্যানো-শূন্য-ভ্যালেন্ট আয়রন-কার্বন যৌগিক উপাদান: নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 200 m²/g পর্যন্ত বৃদ্ধি পেয়েছে, বিক্রিয়ার হার 3 গুণ বেড়েছে।

3. বুদ্ধিমান নিয়ন্ত্রণ:

AI ডায়নামিক অপ্টিমাইজেশান সিস্টেম: জলের গুণমান সেন্সর ডেটার উপর ভিত্তি করে রিয়েল টাইমে pH এবং বায়ুচলাচল হার সামঞ্জস্য করে, শক্তি খরচ 15% ~ 25% হ্রাস করে।