পরিবেশ রক্ষার কাজ রসায়ন থেকে অবিচ্ছেদ্য; রাসায়নিক বিক্রিয়া সমীকরণ এবং বিকারক ডোজ গণনা বর্জ্য জল চিকিত্সার সাধারণ বিষয়। নিম্নলিখিত pH ধারণা এবং গণনা উদাহরণ.
I. pH এর মৌলিক ধারণা
পিএইচ হল জলীয় দ্রবণের অম্লতা বা ক্ষারত্ব পরিমাপের একটি স্কেল। এটি হাইড্রোজেন আয়ন কার্যকলাপের নেতিবাচক লগারিদম হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:
pH=-log₁₀[H⁺]
যেখানে [H⁺] mol/L-তে হাইড্রোজেন আয়নের মোলার ঘনত্বকে প্রতিনিধিত্ব করে। pH পরিসীমা সাধারণত 0-14 হয়। pH=7 নিরপেক্ষ, pH<7 is acidic, and pH>7 হল ক্ষারীয়।
বিশুদ্ধ পানিতে, [H⁺]=10⁻⁷ mol/L, তাই pH=7. যখন pH=3, [H⁺]=10⁻³ mol/L; যখন pH=10, [H⁺]=10⁻¹⁰ mol/L, এবং [OH⁻]=10⁻⁴ mol/L.
২. pH এর রাসায়নিক তাৎপর্য
pH মান জলাশয়ের অ্যাসিড-বেস ভারসাম্যকে প্রতিফলিত করে এবং নিম্নলিখিত রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলির সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত:
1. পদার্থের ফর্ম: অনেক রাসায়নিক পদার্থ (যেমন ভারী ধাতু আয়ন এবং জৈব পদার্থ) বিভিন্ন পিএইচ স্তরে বিভিন্ন আয়নকরণ অবস্থা এবং দ্রবণীয়তা প্রদর্শন করে।
2. বিক্রিয়ার হার: অ্যাসিড-বেস অনুঘটক বিক্রিয়ার হার প্রায়ই সরাসরি pH এর সাথে সম্পর্কিত।
3. ক্ষয়কারীতা: চরম pH মান (<4 or >10) ধাতব পাইপ এবং সরঞ্জামগুলিতে মারাত্মক ক্ষয় সৃষ্টি করে।
4. জৈবিক কার্যকলাপ: মাইক্রোবিয়াল এনজাইম সিস্টেমগুলি pH এর প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল, সর্বোত্তম বৃদ্ধির pH সাধারণত 6.5 এবং 8.5 এর মধ্যে থাকে।
III. বর্জ্য জল চিকিত্সা pH এর নির্দেশক ভূমিকা
1. প্রিট্রিটমেন্ট অ্যাডজাস্টমেন্ট
বর্জ্য জল চিকিত্সা ব্যবস্থায় প্রবেশ করার আগে, পরবর্তী চিকিত্সা ইউনিটগুলিকে প্রভাবিত না করার জন্য pH একটি উপযুক্ত পরিসরে (সাধারণত 6-9) সামঞ্জস্য করতে হবে।
2. জৈব রাসায়নিক চিকিত্সা নিশ্চিত করা
বায়বীয় সক্রিয় স্লাজ প্রক্রিয়া: সর্বোত্তম পিএইচ 6.5-8.5
অ্যানেরোবিক হজম: সর্বোত্তম পিএইচ 6.8-7.4
pH বিচ্যুতি মাইক্রোবিয়াল কার্যকলাপ হ্রাস এবং এমনকি সিস্টেম পতন হতে পারে।
3. রাসায়নিক বৃষ্টিপাত নিয়ন্ত্রণ
ভারী ধাতু অপসারণ করার সময়, ধাতুগুলিকে হাইড্রোক্সাইড হিসাবে অবক্ষয় করার জন্য pH একটি নির্দিষ্ট মানের সাথে সামঞ্জস্য করা দরকার। উদাহরণস্বরূপ, Cu²⁺ সম্পূর্ণভাবে pH≈8.0-এ অবক্ষয় করে।
IV পিএইচ 3 এ বর্জ্য জলকে নিরপেক্ষ করার জন্য NaOH ডোজ গণনা
নিরপেক্ষকরণ গণনা অ্যাসিড-বেস নিরপেক্ষকরণ বিক্রিয়ার উপর ভিত্তি করে: H⁺ + OH⁻ → H₂O
প্রদত্ত শর্ত:
· বর্জ্য জলের পরিমাণ V=1 m³=1000 L
· প্রাথমিক pH=3 → [H⁺]=10⁻³ mol/L
· লক্ষ্য পিএইচ=7 → [H⁺]=10⁻⁷ mol/L
· NaOH আণবিক ওজন=40 গ্রাম/মোল
গণনার ধাপ:
1. H⁺ এর প্রাথমিক পরিমাণ:
n(H⁺)প্রাথমিক=10⁻³ mol/L × 1000 L=1 mol
2. লক্ষ্য পরিমাণ H⁺ (নগণ্য):
n(H⁺)লক্ষ্য=10⁻⁷ mol/L × 1000 L=0.0001 mol
3. নিরপেক্ষ করা হবে H⁺ পরিমাণ:
Δn(H⁺)=1 - 0.0001 ≈ 1 মোল
4. প্রয়োজনীয় NaOH পরিমাণ (1:1 প্রতিক্রিয়া):
n(NaOH)=1 mol
5. NaOH এর ভর প্রয়োজন:
m(NaOH)=1 mol × 40 g/mol=40 g
উপসংহার: pH=3 সহ 1 ঘনমিটার বর্জ্য জলকে নিরপেক্ষ করতে, 40 গ্রাম সোডিয়াম হাইড্রক্সাইড (কঠিন) যোগ করতে হবে।
V. pH এ বর্জ্য জল নিষ্ক্রিয় করার জন্য H₂SO₄ ডোজ গণনা=10
প্রদত্ত শর্ত:
· বর্জ্য জলের পরিমাণ V=1 m³=1000 L
· প্রাথমিক pH=10 → pOH=4 → [OH⁻]=10⁻⁴ mol/L
· লক্ষ্য পিএইচ=7 → [OH⁻]=10⁻⁷ mol/L
· H₂SO₄ আণবিক ওজন=98 g/mol (H₂SO₄ 2 H⁺ আয়ন প্রদান করে)
গণনার ধাপ:
1. OH⁻ এর প্রাথমিক পরিমাণ:
n(OH⁻)প্রাথমিক=10⁻⁴ mol/L × 1000 L=0.1 mol
2. OH⁻ এর টার্গেট পরিমাণ (তুচ্ছ):
n(OH⁻)লক্ষ্য=10⁻⁷ mol/L × 1000 L=0.0001 mol
3. OH⁻ এর পরিমাণ নিরপেক্ষ করা হবে:
Δn(OH⁻)=0.1 - 0.0001 ≈ 0.1 mol
4. প্রয়োজনীয় H⁺ পরিমাণ: n(H⁺)=0.1 mol
5. প্রয়োজনীয় H₂SO₄ এর পরিমাণ (H₂SO₄ এর প্রতিটি mol 2 mol H⁺ প্রদান করে):
n(H₂SO₄)=0.1 mol ÷ 2=0.05 mol
6. H₂SO₄ এর ভর প্রয়োজন:
m(H₂SO₄)=0.05 mol × 98 g/mol=4.9 g
উপসংহার: pH=10 সহ 1 ঘনমিটার বর্জ্য জলকে নিরপেক্ষ করার জন্য 4.9 গ্রাম বিশুদ্ধ সালফিউরিক অ্যাসিড যোগ করা প্রয়োজন।
যদি 98% ঘনীভূত সালফিউরিক অ্যাসিড (ঘনত্ব 1.84 g/mL) ব্যবহার করা হয়, তাহলে ভলিউম হল:
V=4.9 g ÷ 0.98 ÷ 1.84 g/mL ≈ 2.72 mL
VI. ব্যবহারিক ইঞ্জিনিয়ারিং বিবেচনা
1. বাফার সিস্টেম: বর্জ্য জলে অ্যাসিড-বেস বাফারিং পদার্থ থাকতে পারে (যেমন কার্বনেট এবং ফসফেট)। টাইট্রেশন পরীক্ষার মাধ্যমে প্রকৃত ডোজ নির্ধারণ করা প্রয়োজন।
2. নিরাপদ অপারেশন: এসিড বা ক্ষার যোগ করার সময় প্রয়োজনীয় প্রতিরক্ষামূলক ব্যবস্থা অবশ্যই প্রয়োগ করতে হবে যাতে স্থানীয়ভাবে অতিরিক্ত ঘনত্ব এড়ানো যায় যা গৌণ দূষণের দিকে পরিচালিত করে।
3. অর্থনৈতিক দক্ষতা: বড়-চিকিৎসার জন্য, বিভিন্ন রিএজেন্টের খরচ তুলনা করা দরকার। চুন (Ca(OH)₂) সাধারণত NaOH এর চেয়ে বেশি লাভজনক।
4. স্বয়ংক্রিয় নিয়ন্ত্রণ: pH সমন্বয়ে অ-রৈখিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে; সুনির্দিষ্ট ডোজ অর্জনের জন্য একটি পিআইডি নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা ব্যবহার করার পরামর্শ দেওয়া হয়।
5. পিএইচ ব্যবস্থাপনা বর্জ্য জল চিকিত্সার একটি মৌলিক দিক, যা সরাসরি চিকিত্সার কার্যকারিতা এবং অপারেটিং খরচকে প্রভাবিত করে এবং তাই যথেষ্ট মনোযোগের দাবি রাখে।
