ગંદા પાણીમાંથી સોડિયમ સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓના એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિ માટેની પ્રક્રિયા

પરિચય

સાયનાઇડ ધરાવતું ગંદુ પાણી સોનાની ખાણકામ, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને રાસાયણિક ઉત્પાદન જેવી વિવિધ ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. સાયનાઇડની ઉચ્ચ ઝેરીતાને કારણે , આ ગંદા પાણીનું અયોગ્ય રીતે નિકાલ કરવાથી ગંભીર પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ અને માનવ સ્વાસ્થ્યને નુકસાન થઈ શકે છે. તેથી, સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણીનું શુદ્ધિકરણ અને સંસાધન પુનઃપ્રાપ્તિ મહત્વપૂર્ણ મુદ્દાઓ બની ગયા છે. શુદ્ધિકરણ પદ્ધતિઓમાં, સોડિયમ સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓનું એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિ એ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતો અને અસરકારક અભિગમ છે, જે ફક્ત પર્યાવરણીય જોખમ ઘટાડે છે જ નહીં પરંતુ મૂલ્યવાન સંસાધનોના રિસાયક્લિંગને પણ સાકાર કરે છે.

એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિનો સિદ્ધાંત

સાયનાઇડનું હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (HCN) માં રૂપાંતર

એસિડિફિકેશન પ્રક્રિયામાં, સલ્ફ્યુરિક એસિડ જેવા મજબૂત એસિડ સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણીમાં ઉમેરવામાં આવે છે. એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં, ગંદા પાણીમાં મુક્ત સાયનાઇડ આયનો હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ (HCN) માં રૂપાંતરિત થાય છે. હાઇડ્રોજન સાયનાઇડ એક અસ્થિર સંયોજન છે. જ્યારે ગંદા પાણીના pH ને નીચા મૂલ્યમાં સમાયોજિત કરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે 2 ની નીચે. પ્રતિક્રિયા આગળ વધવાની શક્યતા વધુ હોય છે, જે સાયનાઇડ આયનોને HCN ગેસમાં રૂપાંતરિત કરવામાં મદદ કરે છે.

સોડિયમ સાયનાઇડની પુનઃપ્રાપ્તિ

ત્યારબાદ ઉત્પન્ન થયેલ HCN ગેસને આલ્કલી શોષણ ટાવરમાં દાખલ કરવામાં આવે છે. ટાવરની અંદર, તે સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NaOH) દ્રાવણ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે. જેમ જેમ પ્રતિક્રિયા આગળ વધે છે, તેમ તેમ સોડિયમ સાયનાઇડ (NaCN) બને છે અને શોષણ દ્રાવણમાં એકઠા થાય છે. જ્યારે દ્રાવણમાં NaCN ની સાંદ્રતા લગભગ 10% - 12% સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તેને રિસાયકલ કરી શકાય છે અને સંબંધિત ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમ કે સોનાની ખાણકામમાં લીચિંગ પ્રક્રિયા.

ભારે ધાતુઓનું પ્રકાશન અને વરસાદ

મુક્ત સાયનાઇડ ઉપરાંત, ગંદા પાણીમાં ઘણીવાર ભારે ધાતુઓ અને સાયનાઇડના સંકુલ હોય છે, જેમ કે તાંબુ અને ઝીંક. એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં, આ સંકુલ તૂટી જાય છે. એકવાર ભારે ધાતુના આયનો મુક્ત થઈ જાય, પછી તેઓ અદ્રાવ્ય ક્ષાર બનાવી શકે છે અને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં અવક્ષેપ કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, pH મૂલ્યને સમાયોજિત કરવાથી અથવા ચોક્કસ અવક્ષેપ કરનારા એજન્ટો ઉમેરવાથી તાંબાના આયનો અવક્ષેપિત થઈ શકે છે.

પ્રક્રિયા પગલાંઓ

પગલું ૧: ગંદા પાણીની પૂર્વ-સારવાર

ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા આલ્કલાઇન સાયનાઇડ ધરાવતું ગંદુ પાણી પહેલા તેના તાપમાનને નિયંત્રિત કરવા માટે સ્ટીમ હીટ એક્સ્ચેન્જરમાંથી પસાર થાય છે. સામાન્ય રીતે, તાપમાન 20 - 25°C ની રેન્જમાં રાખવામાં આવે છે. આ તાપમાન નિયંત્રણ અનુગામી પ્રતિક્રિયા દરને શ્રેષ્ઠ બનાવવામાં મદદ કરે છે અને પ્રક્રિયાની સ્થિરતા સુનિશ્ચિત કરે છે. ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ગંદા પાણીમાં સાયનાઇડની સાંદ્રતા સામાન્ય રીતે 5000 - 5500 ppm ની વચ્ચે હોય છે, અને pH મૂલ્ય 10.5 - 12.5 ની વચ્ચે હોય છે.

પગલું 2: એસિડિફિકેશન

પૂર્વ-સારવાર કરાયેલ ગંદા પાણીને એસિડિફિકેશન સ્પ્રે ટાવરમાં ચોક્કસ પ્રવાહ દરે, ઉદાહરણ તરીકે, 2 m³/કલાક પર ભરવામાં આવે છે. પછી, કેન્દ્રિત સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઉમેરવામાં આવે છે. ઉમેરવામાં આવેલા સલ્ફ્યુરિક એસિડની માત્રા ગંદા પાણીની લાક્ષણિકતાઓ અનુસાર ગોઠવવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે 25 - 30 kg/m³, જેથી ગંદા પાણીનું pH મૂલ્ય 2 કરતા ઓછું થાય. સલ્ફ્યુરિક એસિડ ઉમેરતી વખતે છોડવામાં આવતી ગરમી પ્રતિક્રિયાને ઝડપી બનાવી શકે છે, જેનાથી ગંદા પાણીમાં રહેલા મુક્ત સાયનાઇડ આયનોને અસ્થિર HCN માં રૂપાંતરિત કરવાનું સરળ બને છે.

પગલું 3: HCN જનરેશન અને સેપરેશન

એસિડિફિકેશન સ્પ્રે ટાવરના મજબૂત એસિડિક વાતાવરણમાં, સાયનાઇડનું HCN માં રૂપાંતર પ્રોત્સાહન આપવામાં આવે છે. ત્યારબાદ રચાયેલ HCN ગેસ વેક્યુમ સેન્ટ્રીફ્યુગલ ફેન દ્વારા ખેંચાય છે અને આગળના તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે - આલ્કલી શોષણ ટાવર. તે જ સમયે, જેમ જેમ pH મૂલ્ય ઘટે છે, તેમ તેમ ગંદા પાણીમાં કેટલાક ભારે ધાતુના આયનો બદલાવા લાગે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગંદા પાણીમાં કોપર આયનોની સાંદ્રતા ઘટી શકે છે, અને કેટલીક ભારે ધાતુઓ અવક્ષેપ બનાવવાનું શરૂ કરે છે.

પગલું 4: સોડિયમ સાયનાઇડનું શોષણ અને પુનઃપ્રાપ્તિ

HCN ગેસ ક્ષાર શોષણ ટાવરમાં પ્રવેશ કરે છે અને 20% - 30% NaOH દ્રાવણ દ્વારા શોષાય છે. ટાવરમાં રહેલા ક્ષાર શોષણ પ્રવાહીને રિસાયકલ કરવામાં આવે છે, અને રિસાયક્લિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન, HCN ગેસ વારંવાર શોષાય તે સુનિશ્ચિત કરવા માટે પંખાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ શોષણ પ્રતિક્રિયા ચાલુ રહે છે, તેમ તેમ શોષણ પ્રવાહીમાં NaCN ની સાંદ્રતા ધીમે ધીમે વધે છે. જ્યારે NaCN સાંદ્રતા 10% - 12% સુધી પહોંચે છે, ત્યારે તેને ફરીથી ઉપયોગ માટે લીચિંગ પ્રક્રિયામાં પાછી મોકલી શકાય છે, આમ સોડિયમ સાયનાઇડની પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રાપ્ત થાય છે.

પગલું ૫: ભારે ધાતુઓનો વરસાદ અને વિભાજન

HCN ના પ્રકાશન પછી ગંદા પાણી માટે, કારણ કે કેટલાક ભારે ધાતુ-સાયનાઇડ સંકુલ એસિડિક પરિસ્થિતિઓમાં તૂટી ગયા છે, ભારે ધાતુઓના અવક્ષેપ માટે વધુ સારવાર હાથ ધરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગંદા પાણીના pH મૂલ્યને આલ્કલાઇન શ્રેણીમાં સમાયોજિત કરવાથી ભારે ધાતુના હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ બની શકે છે જે અવક્ષેપિત થાય છે. પછી, ગાળણક્રિયા અથવા સેડિમેન્ટેશન જેવી ઘન-પ્રવાહી વિભાજન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ અવક્ષેપિત ભારે ધાતુઓને ગંદા પાણીથી અલગ કરવા માટે કરી શકાય છે, જેનાથી ભારે ધાતુઓ દૂર થાય છે અને પુનઃપ્રાપ્તિ થાય છે.

એસિડિફિકેશન રિકવરી પદ્ધતિના ફાયદા

રિસોર્સ રિસાયક્લિંગ

એસિડિફિકેશન રિકવરી પદ્ધતિ સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણીમાંથી સોડિયમ સાયનાઇડને અસરકારક રીતે પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે, જેનો સંબંધિત ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાં ફરીથી ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેનાથી નવા સોડિયમ સાયનાઇડનો વપરાશ ઓછો થાય છે અને ઉત્પાદન ખર્ચ ઓછો થાય છે. તે જ સમયે, ભારે ધાતુઓ પણ મેળવી શકાય છે, જે કચરાને મૂલ્યવાન સંસાધનોમાં ફેરવે છે.

ખર્ચ - અસરકારકતા

સાયનાઇડનો નાશ કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરતી કેટલીક અન્ય સારવાર પદ્ધતિઓની તુલનામાં, એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિ પદ્ધતિ માત્ર ગંદા પાણીની સારવાર જ કરતી નથી પરંતુ મૂલ્યવાન પદાર્થોને પણ પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે. જોકે તેમાં એસિડ અને આલ્કલીનો વપરાશ જરૂરી છે, પરંતુ પ્રાપ્ત સોડિયમ સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓનું મૂલ્ય સારવાર ખર્ચના એક ભાગને સરભર કરી શકે છે, જે લાંબા ગાળે એકંદર સારવારને વધુ ખર્ચ-અસરકારક બનાવે છે.

પર્યાવરણીય મિત્રતા

સોડિયમ સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓને પુનઃપ્રાપ્ત કરીને, ગંદા પાણીમાં પ્રદૂષકોનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે ઓછું થાય છે. ટ્રીટ કરેલા ગંદા પાણીમાં સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે, જે અનુગામી વિસર્જન અથવા વધુ ટ્રીટમેન્ટ માટે વધુ અનુકૂળ હોય છે, જેનાથી પર્યાવરણ પર નકારાત્મક અસર ઓછી થાય છે.

એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિ પ્રક્રિયામાં વપરાશ

સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણી માટે એસિડિફિકેશન રિકવરી પદ્ધતિના વપરાશમાં મુખ્યત્વે સલ્ફ્યુરિક એસિડ, કોસ્ટિક સોડા (NaOH), ચૂનો અને વીજળીનો સમાવેશ થાય છે. શિયાળામાં, ગંદા પાણીને પહેલાથી ગરમ કરવું જરૂરી છે, તેથી વરાળનો પણ ઉપયોગ થાય છે.

૧. એસિડનો વપરાશ

• સાયનાઇડનું HCN માં રૂપાંતર : ગંદા પાણીમાં રહેલા સાયનાઇડને HCN માં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી સલ્ફ્યુરિક એસિડનું પ્રમાણ ગંદા પાણીમાં સાયનાઇડની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, 5000 ppm ની સાયનાઇડ સાંદ્રતા સાથે 1 m³ ગંદા પાણીને શુદ્ધ કરવા માટે, આ રૂપાંતર માટે ચોક્કસ માત્રામાં સલ્ફ્યુરિક એસિડની જરૂર પડે છે.

• ગંદા પાણીનું એસિડિફિકેશન : સાયનાઇડ રૂપાંતર માટે એસિડ ઉપરાંત, ગંદા પાણીને યોગ્ય એસિડિટી સ્તર પર ગોઠવવા માટે વધારાના એસિડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. pH ને 2 થી નીચે લાવવા માટે જરૂરી માત્રા એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે.

• ગંદા પાણીમાં આલ્કલી સાથે પ્રતિક્રિયા : ગંદા પાણીમાં કેટલાક આલ્કલાઇન પદાર્થો હોઈ શકે છે જે સલ્ફ્યુરિક એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા આપે છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે, આ વપરાશ સાયનાઇડ રૂપાંતર અને એસિડિફિકેશન માટે વપરાતી માત્રાની તુલનામાં પ્રમાણમાં ઓછો હોય છે.

• કચરામાં કાર્બોનેટ સાથે પ્રતિક્રિયા : જો સાયનાઇડ ધરાવતા કાચા માલમાં કાર્બન ઈટનું પ્રમાણ વધુ હોય, જેમ કે કેટલાક સાયનાઇડ ટેઇલિંગ્સ સ્લરી, તો કાર્બોનેટ એસિડ સાથે પ્રતિક્રિયા કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ બનાવશે. આવા કિસ્સાઓમાં, સલ્ફ્યુરિક એસિડનો વપરાશ નોંધપાત્ર રીતે વધશે, અને આ સામગ્રી એસિડ-રિકવરી પદ્ધતિ દ્વારા સારવાર માટે આદર્શ ન પણ હોય.

2. આલ્કલીનો વપરાશ : HCN ને શોષવા અને NaCN બનાવવા માટે આલ્કલી શોષણ ટાવરમાં કોસ્ટિક સોડા (NaOH) નો ઉપયોગ થાય છે. NaOH નો વપરાશ કેટલો થાય છે તે HCN ની માત્રા અને શોષણ કાર્યક્ષમતા સાથે સંબંધિત છે.

૩. ચૂનો વપરાશ : કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ગંદા પાણીની અનુગામી સારવારમાં ચૂનોનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જેમ કે ભારે ધાતુઓના અવક્ષેપ માટે pH મૂલ્યને સમાયોજિત કરવું. જરૂરી ચૂનોનું પ્રમાણ ગંદા પાણીમાં ભારે ધાતુઓના પ્રકાર અને સાંદ્રતા અને જરૂરી pH ગોઠવણ શ્રેણી પર આધાર રાખે છે.

૪. વીજળી અને વરાળનો વપરાશ : આ પ્રક્રિયામાં પંપ, પંખા અને વેક્યુમ સેન્ટ્રીફ્યુગલ પંખા જેવા ઉપકરણો દ્વારા વીજળીનો ઉપયોગ થાય છે. શિયાળામાં, ગંદા પાણીને પહેલાથી ગરમ કરતી વખતે, પ્રતિક્રિયા માટે તાપમાનને યોગ્ય સ્તર સુધી વધારવા માટે વરાળનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

ઉપસંહાર

સોડિયમ સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણી માટે એસિડિફિકેશન પુનઃપ્રાપ્તિ પદ્ધતિ એક વ્યાપક અને અસરકારક સારવાર તકનીક છે. ચોક્કસ પ્રક્રિયાના પગલાંઓનું પાલન કરીને, તે માત્ર ગંદા પાણીમાંથી ઝેરી સાયનાઇડ અને ભારે ધાતુઓને દૂર કરી શકતું નથી પરંતુ મૂલ્યવાન સંસાધનોને પણ રિસાયકલ કરી શકે છે. જોકે પ્રક્રિયામાં ચોક્કસ સામગ્રી અને ઉર્જા વપરાશ છે, તેના પર્યાવરણીય અને આર્થિક ફાયદાઓને ધ્યાનમાં લેતા, તે સાયનાઇડ ધરાવતા ગંદા પાણીના ઉપચારમાં વ્યાપક એપ્લિકેશન સંભાવનાઓ ધરાવે છે. જો કે, વાસ્તવિક કામગીરીમાં, HCN ગેસની ઝેરીતાને કારણે કડક સલામતીનાં પગલાં લેવાની જરૂર છે. તે જ સમયે, પુનઃપ્રાપ્તિ કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવા અને ખર્ચ ઘટાડવા માટે પ્રક્રિયા પરિમાણોનું સતત ઑપ્ટિમાઇઝેશન જરૂરી છે.