अपशिष्ट जल उपचार में कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂, आमतौर पर हाइड्रेटेड नींबू के रूप में जाना जाता है)

अपनी मजबूत क्षारीयता, कम लागत, बहुमुखी प्रतिभा और पर्यावरण मित्रता के साथ, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड (Ca(OH)₂, जिसे आमतौर पर हाइड्रेटेड चूने के रूप में जाना जाता है) का व्यापक रूप से औद्योगिक अपशिष्ट जल, नगरपालिका सीवेज और जलीय कृषि अपशिष्ट जल सहित अपशिष्ट जल उपचार के क्षेत्र में उपयोग किया जाता है। यह एक साथ पीएच समायोजन, प्रदूषक निष्कासन और कीचड़ सुधार जैसे कई लक्ष्य प्राप्त कर सकता है। इसके मुख्य लाभ निम्नलिखित पहलुओं में परिलक्षित होते हैं:

 

1. कुशल पीएच समायोजन, एकाधिक जल गुणवत्ता परिदृश्यों के लिए उपयुक्त

अपशिष्ट जल उपचार में, अधिकांश प्रक्रियाओं (जैसे जमाव, जैव रासायनिक उपचार और उन्नत ऑक्सीकरण) में आने वाले पानी के पीएच के लिए सख्त आवश्यकताएं होती हैं। उदाहरण के लिए, जैव रासायनिक टैंकों में सूक्ष्मजीवों के लिए इष्टतम पीएच रेंज 6.5-8.5 है, और जमावट प्रतिक्रियाओं के लिए सबसे अच्छा पीएच 7-9 है। पीएच समायोजन के लिए कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड एक उत्कृष्ट एजेंट है:

मजबूत लेकिन हल्की क्षारीयता : पानी में घुलने पर, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड OH⁻ आयन छोड़ता है, जो अम्लीय अपशिष्ट जल (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोप्लेटिंग अपशिष्ट जल और HCl, H₂SO₄, आदि युक्त रासायनिक अपशिष्ट जल) को तुरंत निष्क्रिय कर सकता है और पीएच को लक्ष्य सीमा के भीतर स्थिर कर सकता है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड (NaOH, जो अत्यधिक संक्षारक है) की तुलना में, इसकी क्षारीयता अधिक धीरे से जारी होती है, और अत्यधिक खुराक के कारण पीएच में अचानक वृद्धि होने की संभावना कम होती है - इस प्रकार बाद की प्रक्रियाओं को नुकसान से बचाया जाता है (उदाहरण के लिए, जैव रासायनिक टैंकों में सूक्ष्मजीवों को मारना)।

अम्लीय अपशिष्ट जल के प्रकारों के लिए व्यापक अनुकूलनशीलता : चाहे वह कम सांद्रता वाला अम्लीय अपशिष्ट जल हो (जैसे कि नगरपालिका सीवेज के नाइट्रीकरण के दौरान उत्पन्न कमजोर एसिड) या उच्च सांद्रता वाला मजबूत अम्लीय अपशिष्ट जल (जैसे कि स्टील अचार अपशिष्ट जल और मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल), कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की खुराक को समायोजित करके सटीक पीएच नियंत्रण प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रति यूनिट पीएच समायोजन की लागत सोडियम हाइड्रॉक्साइड की लागत का केवल 1/2 से 1/3 है।

2. जमावट और वर्षा को बढ़ाना, निलंबित ठोस पदार्थों और कोलाइड्स को कुशलतापूर्वक हटाना

अपशिष्ट जल में निलंबित ठोस (एसएस) और कोलाइडल कण (उदाहरण के लिए, मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल में डाई कोलाइड, रासायनिक अपशिष्ट जल में कार्बनिक कोलाइड) अपने नकारात्मक चार्ज के कारण स्थिर फैलाव के लिए प्रवण होते हैं और उन्हें कोगुलेंट (जैसे पीएसी, पीएफएस) द्वारा अस्थिर करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड 'पीएच समायोजन + कैल्शियम आयन आपूर्ति' के दोहरे प्रभावों के माध्यम से जमावट दक्षता को बढ़ा सकता है:

जमावट पर्यावरण का अनुकूलन : अधिकांश कौयगुलांट (जैसे पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड) तटस्थ या कमजोर क्षारीय स्थितियों के तहत उच्चतम जमावट दक्षता प्राप्त करते हैं। पीएच को समायोजित करते समय, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड जमावट प्रतिक्रियाओं के लिए एक उपयुक्त वातावरण प्रदान करता है और कौयगुलांट की खुराक को कम करता है (जो कौयगुलांट की लागत को 10% -20% तक कम कर सकता है)।

सहायक जमावट आयन प्रदान करना : कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड से अलग किए गए Ca²⁺ आयन अपशिष्ट जल में CO₃²⁻ और PO₄³⁻ के साथ मिलकर CaCO₃ और Ca₃(PO₄)₂ अवक्षेप बना सकते हैं। साथ ही, Ca²⁺ आयन कोलाइडल कणों की सतह पर नकारात्मक आवेशों को सोख सकते हैं, जिससे कोलाइड के 'अस्थिरीकरण-एकत्रीकरण' को बढ़ावा मिलता है जिससे बड़े फ़्लॉक्स बनते हैं और वर्षा और पृथक्करण में तेजी आती है। यह प्रभाव फॉस्फोरस युक्त और कार्बोनेट युक्त अपशिष्ट जल के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

3. कुशल फास्फोरस निष्कासन, निर्वहन मानकों को पूरा करना

फॉस्फोरस एक प्रमुख प्रदूषक है जो जल यूट्रोफिकेशन का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, झीलों में साइनोबैक्टीरिया खिलता है और नदियों में काली गंध की घटना होती है)। कुल फास्फोरस (टीपी) निर्वहन के लिए राष्ट्रीय मानक सख्त हैं - उदाहरण के लिए, नगरपालिका सीवेज के लिए प्रथम श्रेणी ए मानक के लिए टीपी ≤ 0.5 मिलीग्राम/लीटर की आवश्यकता होती है, और औद्योगिक अपशिष्ट जल में अक्सर टीपी ≤ 0.1 मिलीग्राम/लीटर की अधिक कठोर आवश्यकता होती है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड एक कम लागत वाला फॉस्फोरस हटाने वाला एजेंट है:

प्रतिक्रिया सिद्धांत : Ca(OH)₂ से पृथक Ca²⁺ आयन क्षारीय परिस्थितियों में अपशिष्ट जल (ऑर्थोफॉस्फेट और पॉलीफॉस्फेट सहित) में PO₄³⁻ आयनों के साथ मिलकर कैल्शियम फॉस्फेट (Ca₃(PO₄)₂) बनाते हैं। इन अवक्षेपों में अत्यधिक कम घुलनशीलता होती है (घुलनशील उत्पाद Ksp = 2.07×10⁻³³) और इन्हें अवक्षेपण और पृथक्करण के माध्यम से पूरी तरह से हटाया जा सकता है।

लाभ तुलना : समर्पित फास्फोरस हटाने वाले एजेंटों (जैसे पॉलीफेरिक सल्फेट और हाइपोफॉस्फाइट रिमूवर) की तुलना में, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का उपयोग करके फास्फोरस हटाने की लागत केवल 1/3 से 1/4 है। इसके अतिरिक्त, कोई अतिरिक्त एजेंट जोड़ने की आवश्यकता नहीं है। इस बीच, उत्पन्न कैल्शियम फॉस्फेट अवक्षेप को द्वितीयक प्रदूषण पैदा किए बिना कीचड़ के साथ उपचारित किया जा सकता है।

4. भारी धातु आयन को हटाने, विषाक्तता को कम करने में सहायता करना

औद्योगिक अपशिष्ट जल (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, इलेक्ट्रॉनिक्स और खनन अपशिष्ट जल) में अक्सर Cu²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, और Pb²⁺ जैसे भारी धातु आयन होते हैं। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड 'क्षारीय वर्षा' के माध्यम से भारी धातुओं को हटा सकता है:

प्रतिक्रिया तंत्र : कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड अपशिष्ट जल के पीएच को एक विशिष्ट सीमा तक बढ़ा देता है - उदाहरण के लिए, जब पीएच = 8-9, Cu²⁺ Cu(OH)₂ अवक्षेपित करता है; जब pH = 9-10 होता है, तो Ni²⁺ Ni(OH)₂ अवक्षेप बनाता है। इसके कारण भारी धातु आयन हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप बनाते हैं, जिन्हें फिर अवक्षेपण या निस्पंदन के माध्यम से अलग किया जाता है। साथ ही, Ca²⁺ आयन कुछ भारी धातु आयनों (जैसे, CrO₄²⁻) के साथ मिलकर अधिक स्थिर कैल्शियम नमक अवक्षेप (जैसे, CaCrO₄) बना सकते हैं, जिससे निष्कासन दक्षता में और सुधार होता है।

लाभ : चेलेटिंग एजेंटों (जैसे ईडीटीए-आधारित एजेंट, जो महंगे हैं और अवशेष छोड़ सकते हैं) की तुलना में, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड एजेंट अवशेषों के जोखिम के बिना भारी धातुओं को हटा देता है। इसके अलावा, अवक्षेपित कीचड़ में उच्च स्थिरता होती है (हाइड्रॉक्साइड अवक्षेप प्राकृतिक वातावरण में आसानी से नहीं घुलते हैं) और खतरनाक अपशिष्ट निपटान मानकों (जीबी 5085.3) को पूरा करते हैं।

5. कम लागत, पर्यावरण अनुकूलता और बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्तता

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की 'आर्थिक दक्षता' और 'पर्यावरण मित्रता' अपशिष्ट जल उपचार में इसके व्यापक अनुप्रयोग के मुख्य कारण हैं:

लागत लाभ : इसका कच्चा माल चूना पत्थर (CaCO₃) है, जिसका प्रचुर भंडार है और खनन और प्रसंस्करण लागत कम है। कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की कीमत सोडियम हाइड्रॉक्साइड की तुलना में केवल 1/5 से 1/3 और पॉलीफ़ेरिक सल्फेट की 1/2 है। इस बीच, इसकी बहुमुखी प्रतिभा (पीएच समायोजन, फॉस्फोरस हटाने और कीचड़ कंडीशनिंग को एक साथ प्राप्त करने में सक्षम) 'संयोजन में कई एजेंटों को जोड़ने' की लागत को कम कर सकती है (उदाहरण के लिए, एक अलग पीएच समायोजक, फॉस्फोरस रिमूवर और कीचड़ कंडीशनर को जोड़ने की कोई आवश्यकता नहीं है)।

बिना किसी अवशेष के पर्यावरण अनुकूलता : कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड स्वयं एक अकार्बनिक आधार है, और इसके प्रतिक्रिया उत्पाद (CaCO₃, Ca₄(PO₄)₂, और भारी धातु हाइड्रॉक्साइड) सभी स्थिर ठोस हैं, जो कोई विषाक्त या हानिकारक अवशेष नहीं छोड़ते हैं। इसके विपरीत, अमोनिया जल जैसे कार्बनिक आधार अस्थिर होते हैं और द्वितीयक प्रदूषण का कारण बन सकते हैं। इसके अतिरिक्त, कीचड़ में कैल्शियम लवण कीचड़ के संसाधन उपयोग की क्षमता को बढ़ा सकते हैं (उदाहरण के लिए, इसे निर्माण भराव या मिट्टी संशोधन के रूप में उपयोग करना)।

कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड का मूल मूल्य

अपशिष्ट जल उपचार में, कैल्शियम हाइड्रॉक्साइड की मुख्य प्रतिस्पर्धात्मकता इसके 'कई कार्यों के एकीकरण + कम लागत + उच्च पर्यावरण मित्रता' में निहित है। कई एजेंटों के मिलान की आवश्यकता के बिना, यह एक साथ कई समस्याओं जैसे असामान्य पीएच, अत्यधिक निलंबित ठोस, अत्यधिक फास्फोरस, और कठिन कीचड़ निर्जलीकरण को हल कर सकता है। इसके अलावा, इसकी लागत समर्पित एजेंटों की तुलना में बहुत कम है, और द्वितीयक प्रदूषण का कोई खतरा नहीं है। यह औद्योगिक अपशिष्ट जल उपचार (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोप्लेटिंग, प्रिंटिंग और रंगाई, और इस्पात उद्योग) और नगरपालिका अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों में बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, जो इसे एक पसंदीदा एजेंट बनाता है जो 'उपचार दक्षता' और 'आर्थिक लागत' दोनों को संतुलित करता है।