হাইড্রোজেন পারক্সাইড দিয়ে সোডিয়াম সায়ানাইড বর্জ্য জল পরিশোধনের উৎপাদন অনুশীলন

ভূমিকা

সোডিয়াম সায়ানাইড একটি অত্যন্ত বিষাক্ত রাসায়নিক পদার্থ যা খনি, ইলেক্ট্রোপ্লেটিং এবং রাসায়নিক সংশ্লেষণের মতো শিল্পে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। তবে, এই প্রক্রিয়াগুলো থেকে উৎপন্ন বর্জ্য জলে উচ্চ মাত্রায় সায়ানাইড থাকে, যা সঠিকভাবে শোধন করা না হলে পরিবেশ এবং মানব স্বাস্থ্যের জন্য গুরুতর হুমকি সৃষ্টি করে। সোডিয়াম সায়ানাইডযুক্ত বর্জ্য জল শোধনের জন্য হাইড্রোজেন পারক্সাইড একটি কার্যকর এবং তুলনামূলকভাবে নিরাপদ পদ্ধতি হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। এই নিবন্ধে , বিক্রিয়ার মূলনীতি থেকে শুরু করে প্রকৃত কার্যপ্রণালী পর্যন্ত বিভিন্ন দিক বিবেচনা করে, এই ধরনের বর্জ্য জল শোধনে হাইড্রোজেন পারক্সাইড ব্যবহারের উৎপাদন পদ্ধতি নিয়ে বিস্তারিত আলোচনা করা হয়েছে ।

প্রতিক্রিয়া নীতিমালা

হাইড্রোজেন পারক্সাইড দ্বারা সায়ানাইডের জারণ

হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং সোডিয়াম সায়ানাইডের মধ্যে বিক্রিয়াটি একটি জারণ-বিজারণ প্রক্রিয়া। জলীয় দ্রবণে, হাইড্রোজেন পারক্সাইড জারক পদার্থ হিসেবে কাজ করে। এটি সায়ানাইড আয়নকে জারিত করে অপেক্ষাকৃত কম বিষাক্ত পদার্থে পরিণত করে। উপযুক্ত পরিস্থিতিতে, হাইড্রোজেন পারক্সাইড সায়ানাইড আয়নের ভেতরের শক্তিশালী বন্ধনটি ভেঙে দেয়। সায়ানাইডের কার্বন উচ্চতর জারণ অবস্থায় জারিত হয়ে একটি কম ক্ষতিকর আয়ন গঠন করে এবং নাইট্রোজেন গ্যাস হিসেবে নির্গত হয়। এই বিক্রিয়াটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, কারণ এটি বর্জ্য জলের বিষাক্ততা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে।

অনুঘটকের ভূমিকা (ঐচ্ছিক)

কিছু ক্ষেত্রে, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে বিক্রিয়ার গতি বাড়ানোর জন্য অনুঘটক যোগ করা যেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, কিছু ট্রানজিশন ধাতু আয়ন ফেন্টন বিক্রিয়ার মতো বিক্রিয়া ব্যবস্থায় অনুঘটক হিসেবে কাজ করতে পারে। অনুঘটক বিক্রিয়ার শক্তি বাধা কমিয়ে দেয়, যার ফলে সায়ানাইডের জারণ কম তাপমাত্রায় এবং কম হাইড্রোজেন পারক্সাইড ব্যবহারের মাধ্যমে দ্রুত ঘটতে পারে। তবে, অনুঘটক ব্যবহার করার সময়, যোগ করা অনুঘটকের পরিমাণ, pH নিয়ন্ত্রণ এবং অনুঘটক অবশিষ্টাংশ থেকে সম্ভাব্য গৌণ দূষণের মতো বিষয়গুলি সাবধানতার সাথে বিবেচনা করা প্রয়োজন।

উৎপাদন অনুশীলনে প্রক্রিয়া প্রবাহ

বর্জ্য জলের প্রাক-চিকিৎসা

হাইড্রোজেন পারক্সাইড ট্রিটমেন্টের আগে, সোডিয়াম সায়ানাইডযুক্ত বর্জ্য জলের সাধারণত প্রি-ট্রিটমেন্টের প্রয়োজন হয়। এই ধাপের উদ্দেশ্য হলো বর্জ্য জলের pH মানকে একটি উপযুক্ত পরিসরে নিয়ে আসা। সাধারণত, pH-কে সামান্য ক্ষারীয় অবস্থায়, প্রায় ৮ থেকে ১০-এর মধ্যে, আনা হয়। এর কারণ হলো, হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে জারণ বিক্রিয়া একটি ক্ষারীয় পরিবেশে বেশি কার্যকর হয়। এছাড়াও, প্রি-ট্রিটমেন্টের মধ্যে বড় আকারের অপদ্রব্য, ভাসমান কঠিন পদার্থ এবং অন্যান্য পদার্থ অপসারণ করা অন্তর্ভুক্ত থাকতে পারে, যা পরবর্তী পরিশোধন প্রক্রিয়াকে ব্যাহত করতে পারে। এই উদ্দেশ্যে স্যান্ড ফিল্টার বা মেমব্রেন ফিল্টারের মতো পরিস্রাবণ পদ্ধতি ব্যবহার করা যেতে পারে।

হাইড্রোজেন পারক্সাইড সংযোজন

এরপর পূর্ব-পরিশোধিত বর্জ্যজলে উপযুক্ত পরিমাণে হাইড্রোজেন পারক্সাইড যোগ করা হয়। বর্জ্যজলে সায়ানাইডের ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে হাইড্রোজেন পারক্সাইডের মাত্রা নির্ধারণ করা হয়। সাধারণত, প্রথমে রাসায়নিক বিক্রিয়া অনুসারে গণনা করা হয়। কিন্তু প্রকৃত উৎপাদনে, সায়ানাইডের সম্পূর্ণ জারণ নিশ্চিত করার জন্য প্রায়শই অতিরিক্ত হাইড্রোজেন পারক্সাইড যোগ করা হয়। শিল্পক্ষেত্রে ব্যবহৃত হাইড্রোজেন পারক্সাইডের ঘনত্ব সাধারণত ৩০% - ৫০% এর মধ্যে থাকে। মিটারিং পাম্পের মাধ্যমে হাইড্রোজেন পারক্সাইড যোগ করা যেতে পারে, যা বর্জ্যজল শোধন ট্যাঙ্কে প্রবেশকারী হাইড্রোজেন পারক্সাইডের প্রবাহের হার এবং পরিমাণ সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

প্রতিক্রিয়া এবং মিশ্রণ

হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড যোগ করার পর, হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে সমান যোগাযোগ নিশ্চিত করার জন্য বর্জ্য জল পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মিশ্রিত করতে হবে। যান্ত্রিক আন্দোলনকারী, বায়ুচালিত মিক্সার, অথবা উভয়ের সংমিশ্রণ ব্যবহার করে মিশ্রণ অর্জন করা যেতে পারে। সায়ানাইডের প্রাথমিক ঘনত্ব, তাপমাত্রা এবং অনুঘটকের উপস্থিতির মতো বিষয়গুলির উপর নির্ভর করে প্রতিক্রিয়া সময় পরিবর্তিত হয়। সাধারণত, প্রতিক্রিয়া সময় কয়েক ঘন্টা থেকে এক ডজন ঘন্টা পর্যন্ত হতে পারে। এই সময়ের মধ্যে, প্রতিক্রিয়া তাপমাত্রাও একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। যদিও ঘরের তাপমাত্রায় প্রতিক্রিয়া ঘটতে পারে, একটি নির্দিষ্ট পরিসরের মধ্যে তাপমাত্রা বৃদ্ধি (সাধারণত 50°C এর বেশি নয়) প্রতিক্রিয়া হারকে ত্বরান্বিত করতে পারে। তবে, অতিরিক্ত উচ্চ তাপমাত্রা হাইড্রোজেন পারঅক্সাইডের পচন ঘটাতে পারে, যা সায়ানাইডের চিকিৎসায় এর কার্যকারিতা হ্রাস করে।

চিকিৎসার পর

বিক্রিয়া সম্পন্ন হওয়ার পর, চিকিৎসা-পরবর্তী পদক্ষেপগুলি প্রয়োজনীয়। চিকিৎসা-পরবর্তী গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপগুলির মধ্যে একটি হল অবশিষ্ট হাইড্রোজেন পারক্সাইড অপসারণ। পরিশোধিত বর্জ্য জলে অতিরিক্ত হাইড্রোজেন পারক্সাইড পরিবেশের জন্য ক্ষতিকারক হতে পারে এবং জৈবিক চিকিৎসা পদ্ধতিতে বর্জ্য জলকে আরও শোধন করতে হলে পরবর্তী জৈবিক পরিশোধন প্রক্রিয়াগুলিতেও হস্তক্ষেপ করতে পারে। অবশিষ্ট হাইড্রোজেন পারক্সাইড সোডিয়াম সালফাইটের মতো হ্রাসকারী এজেন্ট যোগ করে বা অনুঘটক পচন পদ্ধতি ব্যবহার করে পচন করা যেতে পারে। অবশিষ্ট হাইড্রোজেন পারক্সাইড অপসারণের পর, পরিশোধিত বর্জ্য জল তারপর কঠিন-তরল পৃথকীকরণের মধ্য দিয়ে যায় যাতে শোধন প্রক্রিয়া চলাকালীন তৈরি হওয়া কোনও অবক্ষেপ বা স্থগিত কঠিন পদার্থ অপসারণ করা যায়। এর জন্য অবক্ষেপণ ট্যাঙ্ক, ফ্লোটেশন ডিভাইস বা পরিস্রাবণ ইউনিট ব্যবহার করা যেতে পারে। অবশেষে, সায়ানাইডের ঘনত্ব প্রাসঙ্গিক নির্গমন মান পূরণ করে কিনা তা পরীক্ষা করার জন্য শোধিত বর্জ্য জল বিশ্লেষণ করা হয়।

চিকিৎসার দক্ষতাকে প্রভাবিত করার মূল কারণগুলি

পিএইচ মান

আগেই উল্লেখ করা হয়েছে, বর্জ্য জলের pH মান হাইড্রোজেন পারঅক্সাইডের শোধন দক্ষতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। অ্যাসিডিক পরিবেশে, হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড দ্রুত পানি এবং অক্সিজেনে পচে যেতে পারে, যার ফলে সায়ানাইডের জারিত করার ক্ষমতা হ্রাস পায়। অন্যদিকে, অত্যন্ত ক্ষারীয় পরিবেশে, হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে বিক্রিয়ার হারও প্রভাবিত হতে পারে। হাইড্রোজেন পারঅক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে বিক্রিয়ার জন্য সর্বোত্তম pH পরিসর সাধারণত 8-10 এর কাছাকাছি হয়। যেখানে বিক্রিয়াটি দক্ষতার সাথে এগিয়ে যেতে পারে এবং হাইড্রোজেন পারঅক্সাইডের পচন কমিয়ে আনা হয়।

তাপমাত্রা

বিক্রিয়ার গতিতে তাপমাত্রা গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। তাপমাত্রা বৃদ্ধি সাধারণত হাইড্রোজেন পারক্সাইড এবং সায়ানাইডের মধ্যে বিক্রিয়ার গতি বাড়ায়। তবে, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে হাইড্রোজেন পারক্সাইডের পচনও আরও তাৎপর্যপূর্ণ হয়ে ওঠে। যখন তাপমাত্রা ৫০° সেলসিয়াস অতিক্রম করে, তখন হাইড্রোজেন পারক্সাইডের পচন এত দ্রুত হতে পারে যে এটি সায়ানাইডের জারণের জন্য উপলব্ধ হাইড্রোজেন পারক্সাইডের পরিমাণ হ্রাস করে। অতএব, ব্যবহারিক উৎপাদনে, বিক্রিয়ার হার এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইডের স্থিতিশীলতার ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য তাপমাত্রাকে একটি যুক্তিসঙ্গত সীমার মধ্যে সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।

সায়ানাইড এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইডের ঘনত্ব

বর্জ্য জলে সায়ানাইডের প্রাথমিক ঘনত্ব সম্পূর্ণ জারণ প্রক্রিয়ার জন্য প্রয়োজনীয় হাইড্রোজেন পারক্সাইডের পরিমাণ নির্ধারণ করে। সায়ানাইডের ঘনত্ব বেশি হলে আরও হাইড্রোজেন পারক্সাইডের প্রয়োজন হয়। হাইড্রোজেন পারক্সাইডের ডোজ অপর্যাপ্ত হলে, সায়ানাইডের জারণ অসম্পূর্ণ থাকবে, যার ফলে পরিশোধিত বর্জ্য জল মান পূরণ করবে না। বিপরীতে, অতিরিক্ত হাইড্রোজেন পারক্সাইড যোগ করলে কেবল চিকিৎসার খরচই বৃদ্ধি পায় না বরং অতিরিক্ত অপসারণের জন্য আরও জটিল প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজন হয়। অতএব, দক্ষ চিকিৎসার জন্য বর্জ্য জলে সায়ানাইডের ঘনত্ব সঠিকভাবে নির্ধারণ এবং হাইড্রোজেন পারক্সাইডের ডোজ যথাযথভাবে সমন্বয় করা অপরিহার্য।

খনি শিল্পে কেস স্টাডি

সোনার খনির কাজে, সোনা উত্তোলন প্রক্রিয়ায় প্রচুর পরিমাণে সোডিয়াম সায়ানাইড ব্যবহার করা হয়, যা উল্লেখযোগ্য পরিমাণে সায়ানাইডযুক্ত বর্জ্য জল তৈরি করে। খনিটি হাইড্রোজেন পারক্সাইড-ভিত্তিক শোধন প্রক্রিয়া গ্রহণ করে। প্রথমে, বর্জ্য জল একটি বৃহৎ স্টোরেজ ট্যাঙ্কে সংগ্রহ করা হয়েছিল। চুন ব্যবহার করে বর্জ্য জলের pH 9-এ সমন্বয় করা হয়েছিল। তারপর, একটি মিটারিং পাম্পের মাধ্যমে বর্জ্য জলে 35% হাইড্রোজেন পারক্সাইড যোগ করা হয়েছিল। বর্জ্য জলে সায়ানাইডের ঘনত্বের উপর ভিত্তি করে অতিরিক্ত পরিমাণ গণনা করা হয়েছিল, সম্পূর্ণ জারণ নিশ্চিত করার জন্য সামান্য অতিরিক্ত পরিমাণ সহ।

একটি যান্ত্রিক অ্যাজিটেটর ব্যবহার করে ৮ ঘন্টা ধরে বর্জ্য জল মিশ্রিত করা হয়েছিল। এই সময়কালে, একটি শীতলকরণ এবং উত্তাপ ব্যবস্থার মাধ্যমে বিক্রিয়া ব্যবস্থার তাপমাত্রা প্রায় ৩৫°C বজায় রাখা হয়েছিল। বিক্রিয়া শেষে, অবশিষ্ট হাইড্রোজেন পারক্সাইড পচানোর জন্য সোডিয়াম সালফাইট যোগ করা হয়েছিল। এরপর শোধিত বর্জ্য জলকে কঠিন-তরল পৃথকীকরণের জন্য একটি অবক্ষেপণ ট্যাঙ্কে পাঠানো হয়েছিল। সুপারনেট্যান্ট বিশ্লেষণ করা হয়েছিল, এবং ফলাফলে দেখা গেছে যে শোধিত বর্জ্য জলে সায়ানাইডের ঘনত্ব স্থানীয় পরিবেশগত নির্গমন মান পূরণ করে, যা প্রাথমিকভাবে ৫০০ মিলিগ্রাম/লিটার থেকে ০.৫ মিলিগ্রাম/লিটারের কম হয়েছে। এই ঘটনাটি বাস্তব-বিশ্বের শিল্প পরিবেশে হাইড্রোজেন পারক্সাইড শোধন প্রক্রিয়ার কার্যকারিতা প্রদর্শন করে।

উপসংহার

শিল্প উৎপাদনে সোডিয়াম সায়ানাইড বর্জ্যজলের হাইড্রোজেন পারক্সাইড শোধন একটি কার্যকর ও ফলপ্রসূ পদ্ধতি। বিক্রিয়ার মূলনীতি বোঝা, প্রক্রিয়া প্রবাহকে অনুকূল করা এবং পিএইচ (pH), তাপমাত্রা ও বিকারকের মাত্রার মতো গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলো নিয়ন্ত্রণের মাধ্যমে সায়ানাইডযুক্ত বর্জ্যজলের উচ্চমানের শোধন অর্জন করা সম্ভব। তবে, শোধনের স্থিতিশীল কার্যকারিতা এবং পরিবেশগত বিধিবিধানের প্রতিপালন নিশ্চিত করার জন্য উৎপাদন প্রক্রিয়া চলাকালীন ক্রমাগত পর্যবেক্ষণ ও সমন্বয় প্রয়োজন। পরিবেশগত নিয়মকানুন ক্রমশ কঠোর হওয়ার সাথে সাথে, সোডিয়াম সায়ানাইড বর্জ্যজলের জন্য হাইড্রোজেন পারক্সাইড শোধন পদ্ধতিটি পরিবেশ সুরক্ষায় আরও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে বলে আশা করা যায়।