जल विलवणीकरण: तरीके और सेटिंग्स

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

वैज्ञानिकों का मानना है कि मानवता एक ऐसे दौर में आ गई है जब ताजे पानी को लेकर संघर्ष भड़क उठेंगे। इस समस्या को हल करने का एक ही तरीका है - पानी के विलवणीकरण का सबसे अच्छा तरीका खोजना।

पानी का विलवणीकरण क्या है

इसकी संरचना में किसी भी तरल में लवण, सूक्ष्मजीव, खनिजों का एक निश्चित अनुपात होता है। प्राकृतिक या नल के पानी को शुद्ध करने से उसमें से हानिकारक पदार्थ निकल जाते हैं। लेकिन कभी-कभी इसमें बड़ी मात्रा में लवण होते हैं, जो इसे उपभोग के लिए अनुपयुक्त बना देते हैं।

पानी का विखनिजीकरण उसमें घुले लवणों की सांद्रता में कमी है। प्रक्रिया कुल हो सकती है, जब तरल किसी भी नमक सामग्री से वंचित होता है, या आंशिक होता है, जब नमक की एक निश्चित मात्रा में रहता है।

तरीके

पूर्ण विलवणीकरण निम्नलिखित तरीकों से किया जाता है:

• आसवन, थर्मल विधि।
• आयन विनिमय विधि।
• इलेक्ट्रोडायलिसिस विधि।
• झिल्ली रिवर्स ऑस्मोसिस।

निम्न विधियों का उपयोग करके आंशिक नमक हटाने को प्राप्त किया जाता है:

• नींबू।
• बैराइट सॉफ्टनिंग।
• एच-केशनाइजेशन।
• ठंड.

विलवणीकरण के तरीकेपानी के लिए वित्तीय और ऊर्जा लागत दोनों की आवश्यकता होती है। उपचार पद्धति का चुनाव प्रारंभिक तरल में नमक सामग्री की डिग्री, स्थापना की उत्पादकता, प्रक्रिया के घटकों (गर्मी, बिजली, अभिकर्मकों) की लागत पर निर्भर करता है। प्रत्येक तरीके के अपने फायदे, नुकसान हैं और तकनीकी साधनों की मदद से होते हैं।

आंशिक अलवणीकरण

सभी अशुद्धियों से वंचित, कई औद्योगिक प्रक्रियाओं में पानी का उपयोग किया जाता है और बहुत सीमित संख्या में लोगों द्वारा आंतरिक खपत के लिए इसकी आवश्यकता होती है। घरेलू जरूरतों के लिए कुछ हद तक पानी के विखनिजीकरण की आवश्यकता होती है। अधिकतर, द्रव का मृदुकरण धनायनीकरण द्वारा होता है।

इस प्रक्रिया में, कठोर लवणों को हाइड्रोजन धनायनों द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है, जो बदले में, बाइकार्बोनेट आयनों को नष्ट करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं। उत्पाद एक यौगिक बनाते हैं जो गैस के रूप में उत्सर्जित होता है। शुद्धिकरण की मात्रा का अनुमान कैल्शियम कार्बोनेट की मात्रा से निकाला जाता है।

जल आसवन

आसवन विधि का उपयोग करके पानी का विलवणीकरण आज सबसे पुराना और सबसे आम तरीका है। लाभ इसकी सार्वभौमिक उपलब्धता है, और नुकसान प्रक्रिया की उच्च लागत है। डिस्टिलर का उपयोग अशुद्धियों के बिना पानी प्राप्त करने के लिए किया जाता है। वे कई प्रकार के बाष्पीकरणकर्ता हैं, जिनके बीच का अंतर डिजाइन, उपयोग की जाने वाली ऊर्जा के प्रकार में निहित है। सबसे आम भाप और बिजली के उपकरण हैं, जो महंगे हैं और बहुत अधिक ऊर्जा की खपत करते हैं।

उपकरण एक बॉयलर (या कई बॉयलर) हैकम दबाव, जहां तरल भाप में बदल जाता है और नमक के सांद्रण को अलग कर देता है। पानी को अधिकतम शुद्धिकरण प्राप्त करने के लिए, तंत्र में धीमी उबाल का तापमान पहुंच जाता है। इस मोड में, भारी अशुद्धियाँ संघनित आसवन में प्रवेश नहीं करती हैं। लागत कम करने का एक विकल्प चरणों की संख्या में वृद्धि करना है, लेकिन इस स्थापना के लिए एक बड़े प्रारंभिक निवेश की आवश्यकता होती है।

आसवन उपकरण, बहुत अधिक ऊर्जा की खपत के अलावा, सभी भागों की प्रभावशाली लागत होती है। महंगे पाइप, फिटिंग, हीट एक्सचेंजर्स, क्वार्ट्ज या प्लैटिनम से बने बाष्पीकरणकर्ता उच्च स्तर की शुद्धता प्रदान कर सकते हैं। अन्य सामग्री उपयुक्त नहीं हैं।

विद्युत रासायनिक विधि

विधि का सार एक विद्युत क्षेत्र के माध्यम से पानी पारित करना है, जबकि नमक आयनों को स्थानांतरित किया जाता है - कैथोड की ओर धनायनों को वितरित किया जाता है, और आयनों को - एनोड की ओर। सिस्टम में तीन डिब्बे होते हैं, जो कैथोड और एनोड डायाफ्राम का उपयोग करके बनते हैं। बीच के डिब्बे में विलवणीकरण के लिए तैयार पानी होता है।

धारा के माध्यम से एक निरंतर विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है, जिसकी सहायता से लवणों को कैथोड और एनोड डायफ्राम में क्रमबद्ध किया जाता है। उपकरण लागत और बिजली की लागत के मामले में यह विधि बहुत महंगी है, और इसलिए इसका व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया है।

आयन एक्सचेंज

पानी के विलवणीकरण को प्राप्त करने का सबसे विश्वसनीय तरीका आयन एक्सचेंज विधि है। इस प्रकार अशुद्धियों की वर्षाआपको थोड़े समय में एक क्लीनर तरल प्राप्त करने की अनुमति देता है, जो औद्योगिक विलवणीकरण के लिए महत्वपूर्ण है। विधि सबसे अधिक लागत प्रभावी है और सबसे अच्छा सफाई परिणाम देती है।

विधि तरल से नमक के धनायनों और आयनों को हटाने पर आधारित है; शुद्धिकरण के परिणामस्वरूप, नमक एजेंटों को पूरी तरह से हटाने तक, विभिन्न डिग्री के विखनिजीकरण को प्राप्त किया जा सकता है। आयन एक्सचेंज द्वारा पानी का विलवणीकरण आयन एक्सचेंजर्स की भागीदारी के साथ होता है, जो पानी में अघुलनशील पॉलिमर होते हैं जिनमें एक मोबाइल आयन होता है। निर्मित परिस्थितियों में, तैयार बहुलक एक ही चिन्ह के नमक आयनों के साथ विनिमय प्रतिक्रिया में प्रवेश करता है। आयन एक्सचेंजर्स को जलीय माध्यम में रखा जाता है, आकार में 1.5-2 गुना बढ़ जाता है।

समय बीतने के साथ, आयन एक्सचेंजर्स पानी में घुले हुए लवणों को इकट्ठा करते हैं और सघन हो जाते हैं। संतृप्त आयन एक्सचेंजर्स पुन: उत्पन्न होते हैं, जिसके बाद उन्हें साफ किया जाता है। संतृप्त आयन एक्सचेंजर्स से प्राप्त उत्पादों को "एल्यूएट्स" कहा जाता है, इनमें लवण और क्षार के समाधान शामिल होते हैं। उनमें से कुछ मूल्यवान पदार्थ हैं, इसलिए उन्हें मूल्यवान घटकों के रूप में निपटाया जाता है।

रिवर्स ऑस्मोसिस

तकनीकी प्रगति और ताजे पानी की कमी की शुरुआत अलवणीकरण और विलवणीकरण के लिए नई प्रौद्योगिकियों को जन्म देती है। रिवर्स ऑस्मोसिस उपचार विधि एक लोकप्रिय विधि बन रही है, जिसकी विश्वसनीयता झिल्ली प्रौद्योगिकियों के विकास की गारंटी है। औद्योगिक हित अपेक्षाकृत कम ऊर्जा लागत के कारण होता है। इस सिद्धांत के अधिकांश उपकरणों का उपयोग नदी के पानी के उपचार के बाद किया जाता है, जहां उनकी प्रभावशीलता बार-बार साबित हुई है।

के लिएघरेलू उपयोग के लिए, रिवर्स ऑस्मोसिस के सिद्धांत पर आधारित पानी के अलवणीकरण संयंत्र ऊर्जा की खपत और प्राप्त उत्पाद की गुणवत्ता दोनों के मामले में उपयुक्त हैं। रिवर्स ऑस्मोसिस का सिद्धांत एक झिल्ली के माध्यम से दबाव में पानी के पारित होने पर आधारित है जो भंग लवण और अन्य अशुद्धियों के लिए अभेद्य है। पानी के विलवणीकरण की प्रक्रिया सिंथेटिक अर्ध-पारगम्य झिल्लियों द्वारा प्रदान की जाती है जो पानी में घुली कुछ गैसों (क्लोरीन, कार्बन डाइऑक्साइड, आदि) को बरकरार नहीं रख सकती हैं।

रिवर्स ऑस्मोसिस विधि सभी अशुद्धियों से पानी को शुद्ध करती है, पूर्ण विखनिजीकरण होता है, जो मानव शरीर के लिए हानिकारक है। ज्यादातर मामलों में, आम आदमी को नल के पानी के बीच चयन करना पड़ता है या किसी प्रकार के फिल्टर के साथ इलाज करना पड़ता है। कम बुराई पानी है, सभी प्राकृतिक अवयवों से रहित।

आज, कुछ देशों में पीने के पानी के उत्पादन के लिए पहले से ही संयंत्र हैं, जहां अलवणीकरण के लिए रिवर्स ऑस्मोसिस विधि का उपयोग किया जाता है, और अतिरिक्त उपचार के बाद इसमें से घुली हुई गैसों को हटा दिया जाता है। इसे प्राकृतिक के करीब एक सामान्य अवस्था देने के लिए, उद्यम शुद्ध पानी में एक सत्यापित सांद्रता में आवश्यक लवण मिलाते हैं।

बुनियादी तरीकों के फायदे और नुकसान

पानी के विलवणीकरण के प्रत्येक तरीके में सकारात्मक और नकारात्मक दोनों गुण होते हैं। उन पर विस्तार से विचार करने के बाद, आप समझ सकते हैं कि किसे वरीयता देनी है:

• आयन एक्सचेंज शुद्ध पानी प्राप्त करने में मदद करता है, सिस्टम विश्वसनीय है और खनिज की डिग्री पर प्रतिक्रिया नहीं करता हैस्रोत तरल, कम उपकरण लागत की आवश्यकता होती है। पानी की खपत के न्यूनतम नुकसान के साथ विलवणीकरण प्रक्रिया होती है। विधि के नुकसान में हानिकारक रसायनों के साथ तेजी से पर्यावरण प्रदूषण, स्वयं अभिकर्मकों की उच्च लागत, सिस्टम जल्दी से दूषित हो जाता है और फिल्टर के लगातार प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। अपशिष्ट और फिल्टर भागों का निपटान मुश्किल है।
• आसवन। थर्मल विधि पर आधारित जल अलवणीकरण संयंत्र रसायनों के उपयोग के बिना उपयोग किए जाते हैं, परिणामी तरल की अच्छी गुणवत्ता का प्रदर्शन करते हैं, और ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न गर्मी का उपयोग अन्य जरूरतों के लिए किया जा सकता है। इस पद्धति की एक विशिष्ट विशेषता पानी में घुली गैसों को खत्म करने की क्षमता है। विधि के नुकसान में शामिल हैं: उच्च ऊर्जा लागत, जल उपचार की आवश्यकता, स्थापना को बनाए रखने की लागत (सभी भागों की सफाई), उपकरणों की उच्च लागत।
• मेम्ब्रेन इंस्टॉलेशन को पानी की प्रारंभिक अवस्था में सरलता से अलग किया जाता है, इस प्रक्रिया में रासायनिक अभिकर्मकों की आवश्यकता नहीं होती है, और इसे बनाए रखना आसान होता है। नकारात्मक गुण हैं: उपचार प्रक्रिया के लिए पानी की तैयारी, उपकरण के संचालन को सुनिश्चित करने के लिए बड़ी मात्रा में पानी, उच्च बिजली की खपत, जो अंतिम उत्पाद की लागत को प्रभावित करती है।

घर पर डिसाल्टिंग

उपचार के बाद पानी को छानना सबसे सस्ता तरीका है। घर पर कुएं या समुद्री तरल से नमक निकालने के दो सामान्य तरीके हैं:

• पानी का एक कंटेनर फ्रीजर में रखें और पूरी तरह जमने तक छोड़ दें। भाग के साथ नमकतरल जम नहीं जाएगा, बर्फ पिघल जाना चाहिए और तुरंत इस्तेमाल किया जा सकता है। अतिरिक्त शुद्धिकरण के लिए, यह किसी भी घरेलू फिल्टर के माध्यम से पिघला हुआ पानी पारित करने के लायक है। इस विधि को शीत आसवन कहते हैं।
• वाष्पीकरण। वे अलग-अलग आकार के दो कंटेनर लेते हैं, बड़े वाले में समुद्र/नमक का पानी डालते हैं, छोटे वाले को खाली छोड़ देते हैं और एक बड़े कटोरे में रख देते हैं। ढक्कन बंद करने के बाद, पूरे ढांचे को गर्म करने के लिए स्टोव पर रखा जा सकता है या धूप में छोड़ दिया जा सकता है। खारे पानी के धीमे उबाल को प्राप्त करना आवश्यक है। नमक रहित वाष्प खाली पात्र में सांद्रित हो जाएगी। धूप में वाष्पीकरण की प्रक्रिया बहुत धीमी गति से आगे बढ़ेगी। इस विधि से पीने का पानी काफी कम मात्रा में प्राप्त होता है।

हस्तशिल्प विधियों से पानी का अलवणीकरण और विलवणीकरण संभव है, लेकिन अप्रभावी है। घरेलू सफाई इकाई खरीदना सबसे अच्छा विकल्प होगा।

घरेलू प्रतिष्ठान

घरेलू जरूरतों के लिए पानी के उपचार के बाद के सिस्टम की सबसे ज्यादा जरूरत होती है। जल निस्पंदन कई तरीकों से किया जा सकता है:

• बदले जा सकने वाले फिल्टर वाला जग सबसे आसान और सबसे सस्ता है।
• नल पर एक फिल्टर के साथ नोजल।
• डेस्क वॉटर फिल्टर।
• एम्बेडेड सिस्टम जो स्थान के आधार पर तरल पदार्थों को शुद्ध करते हैं (केवल रसोई घर में, घर में पानी की आपूर्ति के प्रवेश बिंदु पर, एक आर्टेसियन कुएं से पानी को शुद्ध करने के लिए मल्टी-स्टेज फिल्टर, आदि)।

कोई भी घरेलू प्रणाली तरल से लवण को पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकती है, लेकिन वे कठोर पानी को नरम कर सकती हैं। में वहमामले में, आपको यह जानने की जरूरत है कि सिस्टम, पानी के कारतूस, फिल्टर या अभिकर्मकों का चयन करने के लिए यह किन तत्वों से संतृप्त है। विलवणीकरण प्रक्रिया के लिए बड़ी इकाइयों, एक बड़े स्थापना क्षेत्र, बड़े वित्तीय निवेश और सिस्टम रखरखाव की उपलब्धता की आवश्यकता होती है, जो उपभोक्ताओं की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपलब्ध नहीं है।

घर की सफाई के प्रकार

आज, निम्न प्रकार के जल उपचार व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं:

• कोयला छानने का काम। डिवाइस चारकोल, सक्रिय या कोयले से भरा एक कंटेनर है। ऐसे फिल्टर से गुजरने वाले पानी को क्लोरीन, तैलीय तत्वों, कीटनाशकों, सूक्ष्मजीवों, बैक्टीरिया आदि से शुद्ध किया जाता है। फिल्टर सस्ती, टिकाऊ और उपयोग में आसान है।
• अच्छी सफाई। इस प्रकार के फ़िल्टर को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है - सिंगल-फ़ंक्शन और मल्टी-फ़ंक्शन। किसी भी विकल्प के लिए रखरखाव की आवश्यकता होती है - लगातार पानी के कारतूस बदलना, फिटिंग बदलना, आदि।
• रफ सफाई। गंदगी के बड़े कणों (रेत, जंग, तलछट, आदि) को हटा दें।
• गहरी सफाई। इस प्रकार के फिल्टर में रिवर्स ऑस्मोसिस सिस्टम, मल्टी-स्टेज फिल्टर आदि शामिल हैं।

रूस के अधिकांश क्षेत्रों में, केवल अतिरिक्त जल शोधन की आवश्यकता है, क्योंकि देश में पर्याप्त जल संसाधन हैं। एकमात्र क्षेत्र जहां ताजे पानी की कमी हो सकती है, वह है क्रीमिया, जिसे समुद्री जल विलवणीकरण के लिए औद्योगिक प्रतिष्ठानों की आवश्यकता हो सकती है। प्रक्रियाओं को पूरा करने के लिए सभी उपकरणों का पेटेंट है।प्रयोगशाला स्थितियों में परिणामों के अनिवार्य परीक्षण के साथ वैज्ञानिक रूप से आधारित विधियों का उपयोग करके पानी का विलवणीकरण और विलवणीकरण किया जाना चाहिए।