کیٹلیٹک مائیکرو-صنعتی گندے پانی کے علاج کے لیے الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی

تیز رفتار صنعت کاری کے ساتھ، اعلی- ارتکاز، رنگ سازی، دواسازی، اور کیمیکلز جیسی صنعتوں سے خارج ہونے والا گندا پانی ماحولیاتی آلودگی کا ایک بنیادی مسئلہ بن گیا ہے۔ روایتی حیاتیاتی علاج کے طریقے انتہائی زہریلے اور رنگین گندے پانی کے لیے ناکارہ ہیں، جبکہ جدید آکسیڈیشن ٹیکنالوجیز کو زیادہ لاگت کی رکاوٹ کا سامنا ہے۔ آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس (Fe/C مائیکرو-الیکٹرولیسس)، ایک سبز اور کم استعمال کے فزیکو کیمیکل پری ٹریٹمنٹ کے عمل کے طور پر، گندے پانی کی بایوڈیگریڈیبلٹی کو نمایاں طور پر بہتر بناتا ہے اور ہم آہنگی کے اثرات کے ذریعے آلودگیوں کو مؤثر طریقے سے کم کرتا ہے۔ آکسیڈیشن-کمی، صنعتی گندے پانی کی صفائی کے نظام میں ایک اہم تکنیکی پیش رفت بن رہی ہے۔

1970 کی دہائی میں، آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی کو سب سے پہلے گندے پانی کے علاج پر لاگو کیا گیا تھا۔ چونکہ مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی ماحولیاتی تحفظ کے تصور کے ساتھ ہم آہنگ ہے "فضلہ سے فضلہ کا علاج"، ایک اعلی قیمت-تاثریت کا تناسب، اور اچھے علاج کے نتائج ہیں، یہ اب بڑے پیمانے پر مختلف قسم کے صنعتی گندے پانی کے علاج کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹکنالوجی کے ذریعہ آلودگی کو ہٹانے کے لئے رد عمل کا طریقہ کار تصویر 4 میں دکھایا گیا ہے، جس میں بنیادی طور پر آکسیڈیشن-کمی کے رد عمل، فلوکولیشن اور جذب، الیکٹرو کیمیکل افزودگی، اور جسمانی جذب شامل ہیں۔

1) آکسیڈیشن-کمی کے رد عمل

آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی صنعتی گندے پانی میں آئرن (اینوڈ) اور کاربن (کیتھوڈ) کو ایک گالوانک سیل بنانے کے لیے رکھتا ہے، جس سے گندے پانی میں آلودگیوں کو کم کرنے کے لیے آکسیڈائزنگ اور کم کرنے والے مادوں کا سلسلہ پیدا ہوتا ہے۔ آئرن انوڈ کا الیکٹروڈ پوٹینشل، E(Fe/Fe2+) -0.44V ہے، جو کاربن کیتھوڈ کے ساتھ 1.2V کا ممکنہ فرق پیدا کرتا ہے، جس سے دونوں الیکٹروڈز پر الیکٹروڈ ری ایکشن ہو سکتا ہے۔

2) فلوکولیشن اور جذب۔

مائیکرو-الیکٹرولیسس ری ایکشن کے دوران، انوڈ میٹل میٹل آئنز پیدا کرنے کے لیے corrodes. الکلائن حالات میں، یہ دھاتی آئن ایک بڑے مخصوص سطح کے رقبے کے ساتھ ہائیڈرو آکسائیڈ فلوکس بناتے ہیں، جو صنعتی گندے پانی میں تحلیل شدہ نامیاتی مادے اور معلق نامیاتی ذرات کو تیزی سے جذب کر سکتے ہیں۔ جب فلوک کثافت گندے پانی کی کثافت سے زیادہ ہو، ٹھوس- مائع کی علیحدگی ہوا بازی، فلوٹیشن، یا تلچھٹ کے ذریعے حاصل کی جا سکتی ہے۔

3) الیکٹرو کیمیکل افزودگی۔

مائیکرو-الیکٹرولیسس کے عمل کے دوران، الیکٹروڈ ری ایکشن انوڈ اور کیتھوڈ پر ہوتا ہے، ان کے درمیان ایک مستحکم برقی میدان بناتا ہے۔ گندے پانی میں چارج شدہ ذرات اور کولائیڈز الیکٹرو سٹیٹک کشش کے تحت متوجہ ہونے والے مخالف چارجز کے اصول کے مطابق حرکت کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں الیکٹروفورسس ہوتا ہے۔ بالآخر، چارج شدہ ذرات اور کولائیڈز الیکٹروڈز پر جمع ہوتے ہیں، جس سے الیکٹرو کیمیکل ایگریگیشن کے ذریعے پانی سے چارج شدہ مادوں کا اخراج ہوتا ہے۔

4) جسمانی جذب۔

فی الحال، فعال کاربن (AC) زیادہ تر مائیکرو-الیکٹرولیسس پیکنگ میں کیتھوڈ مواد کے طور پر استعمال ہوتا ہے۔ اس کے متعدد اندرونی سوراخ اسے جذب کرنے کی مضبوط صلاحیت فراہم کرتے ہیں، جو گندے پانی میں نامیاتی آلودگی اور بھاری دھات کے آئنوں دونوں کو مؤثر طریقے سے جذب کرتے ہیں۔

آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی مختلف صنعتی گندے پانی کے علاج میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہے۔

آئرن-کاربن مائیکرو-الیکٹرولیسس ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے ڈائیزونیم نمک کے گندے پانی کے علاج کے لیے بہترین عمل کی شرائط ہیں: کمرے کا درجہ حرارت، ابتدائی گندے پانی کا پی ایچ=2، مائع-سے-ٹھوس تناسب 12:5، اور رد عمل کا وقت 2.0 گھنٹے۔ ان حالات میں، COD ہٹانے کی شرح 60.28% تک پہنچ جاتی ہے۔

آئرن-کاربن کا استعمال کرتے ہوئے ایک مائیکرو-الیکٹرولیسس عمل کو رنگنے اور گندے پانی کو پرنٹ کرنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ زیادہ سے زیادہ رد عمل کے حالات کے تحت، گندے پانی میں سی او ڈی، گندگی، رنگ، امونیا نائٹروجن، اور ٹی او سی کے اخراج کی شرحیں بالترتیب 75.48%، 87.88%، 75.34%، 92.01%، اور 81.09% تھیں۔ اس عمل کی تصدیق اسپیکٹروسکوپک اور گیس کرومیٹوگرافی-ماس اسپیکٹومیٹری کے ذریعے کی گئی تاکہ آلودگیوں جیسے ایسسٹرز اور الکوحل کو مؤثر طریقے سے گلایا جاسکے، انہیں چھوٹے مالیکیول نامیاتی آلودگیوں میں تبدیل کیا جا سکے جن کا بائیو کیمیکل طور پر آسانی سے علاج کیا جاتا ہے۔

صفر-ویلنٹ آئرن اور گرینولر ایکٹیویٹڈ کاربن کا استعمال کرتے ہوئے ایک مائیکرو-الیکٹرولیسس سسٹم ریفائنری کے گندے پانی کو پہلے سے نکالنے کے لیے استعمال کیا گیا تھا۔ pH=3، صفر- ویلنٹ آئرن کی خوراک 30 g/L، دانے دار ایکٹیویٹڈ کاربن کی خوراک 5.75 g/L، اور 15 منٹ کے رد عمل کے وقت کے تحت، سسٹم نے ریفائنری کے گندے پانی کے لیے COD ہٹانے کی شرح 38.3% حاصل کی۔

1. پی ایچ کنٹرول:

تیزابی ماحول (pH=2~3): کیتھوڈ ہائیڈروجن ارتقاء کے رد عمل کو بڑھاتا ہے اور [H] کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، لیکن آلات کے سنکنرن کے خطرے کا وزن کیا جانا چاہیے۔

غیر جانبدار منتقلی: پی ایچ کو 8-9 میں ایڈجسٹ کرنے کی ضرورت ہے تاکہ لوہے کے آئنوں کی کافی مقدار میں فلوکولیشن اور بارش ہوسکے۔

2. جدید پیکنگ کا ڈھانچہ:

اینٹی-کیکنگ ڈیزائن: لوہے کے-کاربن کے مرکب ذرات (جیسے Fe/C@Al₂O₃) یا فلوائزڈ بیڈ ری ایکٹر استعمال کریں تاکہ پیکنگ کے جذب کو کم کریں۔

اتپریرک ترمیم: Cu اور Mn جیسی دھاتوں کے ساتھ لوڈ کرنے سے الیکٹران کی منتقلی کی کارکردگی بہتر ہوتی ہے (COD ہٹانے کی شرح میں 15%-20% اضافہ کیا جا سکتا ہے)۔

3. متحرک ہوا بازی کنٹرول:

ہوا-سے-پانی کا تناسب 3:1 تا 5:1 پیکنگ کیکنگ کو روکتا ہے اور آکسیڈینٹ فراہم کرتا ہے۔

وقفے وقفے سے ہوا بازی موڈ (10 منٹ ایریشن، 20 منٹ شٹ ڈاؤن) توانائی کی کھپت کا 30% بچا سکتا ہے۔

4. پیکنگ انجینئرنگ ڈیزائن پیرامیٹرز:

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

پیکنگ اسٹیکنگ اونچائی: ضرورت سے زیادہ پیکنگ کثافت سے بچنے کے لیے 2.0-3.0m پر تجویز کی جاتی ہے۔

خالص اونچائی: مؤثر ری ایکٹر کی اونچائی 1.2-1.5m، 20% توسیع کی جگہ کے ساتھ۔

آئرن-کاربن ماس کا تناسب: 3:1 سے 5:1، زیادہ نامیاتی بوجھ کے لیے کاربن کا تناسب بڑھائیں۔

1. مائیکرو-الیکٹرولیسس-فینٹن (ME-فینٹن) کو-عمل

مائیکرو-الیکٹرولیسس کے ذریعے پیدا ہونے والے Fe²⁺ کو حالت میں H₂O₂ کیٹالیز کرنے کے لیے استعمال کرنا: فوائد: بیرونی لوہے کے نمکیات کی ضرورت نہیں، کیچڑ کی پیداوار میں 40 فیصد کمی، COD > 5000 mg/L کے ساتھ اعلی-کنسٹریشن والے گندے پانی کے لیے موزوں۔

2. مائیکرو-الیکٹرولیسس-حیاتیاتی طریقہ (ME-BAF) مجموعہ

عمل کا بہاؤ: مائیکرو-الیکٹرولیسس سیل → نیوٹرلائزیشن سیڈیمینٹیشن → ایریٹڈ بائیولوجیکل فلٹر (بی اے ایف)

ہم آہنگی کے اثرات:

مائیکرو-الیکٹرولیسس بایوٹوکسک مادوں کو ہٹاتا ہے (جیسے فارملڈہائڈ اور فینول)

گندے پانی کی بایوڈیگریڈیبلٹی کو بہتر بناتا ہے (BOD₅/COD 0.15 سے 0.35-0.45 تک بڑھ جاتا ہے)

حیاتیاتی طریقوں سے حل پذیر نامیاتی مادے کا گہرا خاتمہ

3. مائیکرو-الیکٹرولیسس-میمبرین سیپریشن ٹیکنالوجی

ME-UF/MF: مائیکرو-الیکٹرولیسس فلوکس جھلی کے علاج سے پہلے علاج کے طور پر کام کرتے ہیں، جھلی کی خرابی کو کم کرتے ہیں اور بہاؤ کی بحالی کی شرح میں 25٪ اضافہ کرتے ہیں۔

1. عمل انضمام:

"مائکرو-الیکٹرولیسس-میمبرن بائیو ری ایکٹر" (ME-MBR): مائیکرو-الیکٹرولیسس پری ٹریٹمنٹ + بائیو کیمیکل اضافہ + جھلی کی علیحدگی صفر کے اخراج کے قریب-حاصل ہوتی ہے۔

2. مادی فنکشنلائزیشن:

نینو-صفر-ویلنٹ آئرن-کاربن مرکب مواد: مخصوص سطح کا رقبہ 200 m²/g تک بڑھ گیا، رد عمل کی شرح 3 گنا بڑھ گئی۔

3. ذہین کنٹرول:

AI ڈائنامک آپٹیمائزیشن سسٹم: پانی کے معیار کے سینسر ڈیٹا کی بنیاد پر حقیقی وقت میں پی ایچ اور ہوا بازی کی شرح کو ایڈجسٹ کرتا ہے، توانائی کی کھپت کو 15%~25% تک کم کرتا ہے۔