चिटोसन अपशिष्ट जल उपचार

पारंपरिक जल उपचार प्रणालियों में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किए जाने वाले फ्लोक्यूलेंट एल्यूमीनियम लवण और लौह लवण हैं, उपचारित पानी में शेष एल्यूमीनियम लवण मानव स्वास्थ्य को खतरे में डालेंगे, और अवशिष्ट लौह लवण पानी के रंग को प्रभावित करेंगे, आदि; अधिकांश अपशिष्ट जल उपचार में, माध्यमिक प्रदूषण की समस्याओं जैसे कि बड़ी मात्रा में कीचड़ और कीचड़ के कठिन निपटान को दूर करना मुश्किल है। इसलिए, एक प्राकृतिक उत्पाद की तलाश करना जो एल्यूमीनियम नमक और लौह लवण फ्लोक्यूलेंट को बदलने के लिए पर्यावरण के लिए माध्यमिक प्रदूषण का कारण नहीं बनता है, आज सतत विकास रणनीतियों को लागू करने की आवश्यकता है। प्राकृतिक बहुलक फ्लोक्यूलेंट ने अपने प्रचुर कच्चे माल के स्रोतों, कम कीमत, अच्छी चयनात्मकता, छोटी खुराक, सुरक्षा और गैर-विषाक्तता और पूर्ण जैवनिम्नीकरण के कारण कई फ्लोक्यूलेंट के बीच बहुत ध्यान आकर्षित किया है

काइटोसनगुण

काइटोसन एक सफेद अनाकार, पारभासी परतदार ठोस पदार्थ है, जो पानी में अघुलनशील लेकिन अम्ल में घुलनशील है, जो काइटिन का डीएसिटिलीकरण उत्पाद है। सामान्यतया, काइटोसन को काइटोसन तब कहा जा सकता है जब काइटिन में एन-एसिटाइल समूह 55% से अधिक हटा दिया जाता है। काइटिन जानवरों और कीड़ों के बाह्यकंकाल का मुख्य घटक है, और सेल्यूलोज के बाद पृथ्वी पर दूसरा सबसे बड़ा प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक है। एक फ्लोक्यूलेंट के रूप में, काइटोसन प्राकृतिक, गैर-विषाक्त और विघटनीय है। काइटोसन की मैक्रोमोलेक्युलर श्रृंखला पर वितरित कई हाइड्रॉक्सिल समूह, अमीनो समूह और कुछ एन-एसिटाइलैमिनो समूह होते हैं, जो अम्लीय घोल में उच्च आवेश घनत्व वाले धनायनिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स बना सकते हैं चिटोसन और इसके व्युत्पन्नों के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, न केवल कपड़ा, छपाई और रंगाई, कागज निर्माण, चिकित्सा, भोजन, रासायनिक उद्योग, जीव विज्ञान और कृषि और कई अन्य क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग मूल्य हैं, बल्कि जल उपचार में भी, इसका उपयोग अधिशोषक, फ्लोक्यूलेशन एजेंट, कवकनाशी, आयन एक्सचेंजर्स, झिल्ली तैयारी आदि के रूप में किया जा सकता है। चिटोसन को जल आपूर्ति अनुप्रयोगों और जल उपचार में अपने अद्वितीय लाभों के कारण पीने के पानी के लिए शुद्धिकरण एजेंट के रूप में अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा अनुमोदित किया गया है।

का अनुप्रयोगकाइटोसनजल उपचार में

(1) जल निकाय में निलंबित ठोस पदार्थों को हटाएँ। प्राकृतिक जल में, यह मिट्टी के जीवाणुओं आदि की उपस्थिति के कारण एक ऋणावेशित कोलाइड तंत्र बन जाता है। एक लंबी-श्रृंखला वाले धनायनिक बहुलक के रूप में, चिटोसन विद्युत उदासीनीकरण और जमावट तथा अवशोषण और सेतुबंधन के दोहरे कार्य कर सकता है, और निलंबित पदार्थों पर इसका एक मजबूत जमावट प्रभाव होता है। पारंपरिक फिटकरी और पॉलीएक्रिलामाइड की तुलना में, चिटोसन का स्पष्टीकरण प्रभाव बेहतर होता है। रैविड एट अल. ने एकल काओलिन जल वितरण के फ्लोक्यूलेशन उपचार के प्रभाव का अध्ययन किया जब चिटोसन का pH मान 5-9 था, और पाया कि pH मान से फ्लोक्यूलेशन बहुत प्रभावित होता है, और मैलापन हटाने का प्रभावी pH मान 7.0-7.5 था। 1mg/L फ्लोक्यूलेंट, मैलापन हटाने की दर 90% से अधिक है, और उत्पादित फ्लोक मोटे और तेज़ होते हैं, और कुल फ्लोक्यूलेशन अवसादन समय 1 घंटे से अधिक नहीं होता है; लेकिन जब pH मान घटता या बढ़ता है, तो फ्लोक्यूलेशन दक्षता कम हो जाती है, जो दर्शाता है कि केवल एक बहुत ही संकीर्ण pH रेंज में ही, चिटोसन काओलिन कणों के साथ अच्छा पोलीमराइजेशन कर सकता है। कुछ अध्ययनों में पाया गया है कि जब फ्लोक्यूलेटेड बेंटोनाइट सस्पेंशन को चिटोसन के साथ उपचारित किया जाता है, तो उपयुक्त pH मान रेंज विस्तृत होती है। इसलिए, जब टर्बिड पानी में काओलिन जैसे कण होते हैं, तो पोलीमराइजेशन को बेहतर बनाने के लिए एक स्कंदक के रूप में बेंटोनाइट की उचित मात्रा मिलाना आवश्यक है।काइटोसनकणों पर। बाद में, RAVID एट अल. ने पाया कि

यदि काओलिन या टाइटेनियम डाइऑक्साइड निलंबन में ह्यूमस मौजूद है, तो उसे चिटोसन के साथ फ्लोक्यूलेट और अवक्षेपित करना आसान है, क्योंकि ऋणात्मक रूप से आवेशित ह्यूमस कणों की सतह से जुड़ा होता है, और ह्यूमस के कारण pH मान को समायोजित करना आसान होता है। चिटोसन ने विभिन्न मैलापन और क्षारीयता वाले प्राकृतिक जल निकायों के लिए भी बेहतर फ्लोक्यूलेशन गुण प्रदर्शित किए।

(2) जल निकाय से शैवाल और बैक्टीरिया को हटाएँ। हाल के वर्षों में, कुछ विदेशी लोगों ने शैवाल और बैक्टीरिया जैसे जैविक कोलाइड प्रणालियों पर चिटोसन के सोखना और ऊर्णन का अध्ययन करना शुरू कर दिया है। चिटोसन का मीठे पानी के शैवाल, जैसे स्पाइरुलिना, ऑसिलेटर शैवाल, क्लोरेला और नीले-हरे शैवाल पर निष्कासन प्रभाव पड़ता है। अध्ययनों से पता चला है कि मीठे पानी के शैवाल के लिए, निष्कासन 7 के पीएच पर सबसे अच्छा होता है; समुद्री शैवाल के लिए, पीएच कम होता है। चिटोसन की उचित खुराक जल निकाय में शैवाल की सांद्रता पर निर्भर करती है। शैवाल की सांद्रता जितनी अधिक होती है, चिटोसन की उतनी ही अधिक खुराक मिलाने की आवश्यकता होती है, और चिटोसन की खुराक में वृद्धि से ऊर्णन और अवक्षेपण तेजी से होता है। टर्बिडिटी शैवाल के निष्कासन को माप सकती है। जब पीएच मान 7, 5mg/Lकाइटोसनपानी में 90% गंदगी को हटाया जा सकता है, और शैवाल की सांद्रता जितनी अधिक होगी, फ्लोक कण उतने ही मोटे होंगे और अवसादन प्रदर्शन बेहतर होगा।

सूक्ष्म परीक्षण से पता चला कि फ्लोक्यूलेशन और अवसादन द्वारा हटाए गए शैवाल केवल एकत्रित और एक साथ चिपके हुए थे, और अभी भी एक अखंड और सक्रिय अवस्था में थे। चूंकि चिटोसन पानी में प्रजातियों पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं डालता है, इसलिए उपचारित पानी का उपयोग जल उपचार के लिए अन्य सिंथेटिक फ्लोक्यूलेंट के विपरीत, मीठे पानी के जलीय कृषि के लिए किया जा सकता है। बैक्टीरिया पर चिटोसन को हटाने की क्रियाविधि अपेक्षाकृत जटिल है। चिटोसन के साथ एस्चेरिचिया कोली के फ्लोक्यूलेशन का अध्ययन करके, यह पाया गया कि असंतुलित ब्रिजिंग तंत्र फ्लोक्यूलेशन प्रणाली का मुख्य तंत्र है, और चिटोसन कोशिका मलबे पर हाइड्रोजन बॉन्ड का उत्पादन करता है। एक अन्य अध्ययन से पता चला है कि ई। कोली के चिटोसन फ्लोक्यूलेशन की दक्षता न केवल ढांकता हुआ की आवेशनीयता पर निर्भर करती है, बल्कि इसके हाइड्रोलिक आयाम पर भी निर्भर करती है।

(3) अवशिष्ट एल्युमीनियम को हटाकर पेयजल को शुद्ध करें। एल्युमीनियम लवण और पॉलीएल्युमीनियम फ्लोकुलेंट्स का उपयोग नल के जल उपचार प्रक्रियाओं में व्यापक रूप से किया जाता है, लेकिन एल्युमीनियम लवण फ्लोकुलेंट्स के उपयोग से पेयजल में एल्युमीनियम की मात्रा बढ़ सकती है। पेयजल में अवशिष्ट एल्युमीनियम मानव स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर खतरा है। हालाँकि चिटोसन में भी जल अवशेष की समस्या होती है, क्योंकि यह एक प्राकृतिक गैर-विषैला क्षारीय एमिनोपॉलीसेकेराइड है, इसलिए अवशेष मानव शरीर को नुकसान नहीं पहुँचाएगा और इसे बाद की उपचार प्रक्रिया में हटाया जा सकता है। इसके अलावा, चिटोसन और अकार्बनिक फ्लोकुलेंट्स जैसे पॉलीएल्युमीनियम क्लोराइड के संयुक्त उपयोग से अवशिष्ट एल्युमीनियम की मात्रा कम हो सकती है। इसलिए, पेयजल उपचार में, चिटोसन के ऐसे लाभ हैं जिनकी जगह अन्य सिंथेटिक कार्बनिक बहुलक फ्लोकुलेंट्स नहीं ले सकते।

अपशिष्ट जल उपचार में चिटोसन का अनुप्रयोग

(1) धातु आयनों को हटाएँ। की आणविक श्रृंखलाकाइटोसनऔर इसके व्युत्पन्नों में बड़ी संख्या में अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, इसलिए इसका कई धातु आयनों पर एक कीलेटिंग प्रभाव होता है, और यह घोल में भारी धातु आयनों को प्रभावी ढंग से सोख या पकड़ सकता है। कैथरीन ए। ईडेन और अन्य अध्ययनों से पता चला है कि चिटोसन की Pb2+ और Cr3+ (चिटोसन की इकाई में) की सोखने की क्षमता क्रमशः 0.2 mmol/g और 0.25 mmol/g तक पहुँच जाती है, और इसकी सोखने की क्षमता मजबूत होती है। झांग तिंगान एट अल ने फ्लोक्यूलेशन द्वारा तांबे को हटाने के लिए डीएसिटिलेटेड चिटोसन का इस्तेमाल किया। परिणामों से पता चला कि जब पीएच मान 8.0 था और पानी के नमूने में तांबे के आयनों की द्रव्यमान सांद्रता 100 मिलीग्राम/लीटर से कम थी, तो तांबे को हटाने की दर 99% से अधिक थी एक अन्य प्रयोग ने साबित किया कि जब pH = 5.0 और अधिशोषण समय 2 घंटे था, तो अधिशोषण रासायनिक निकल चढ़ाना अपशिष्ट तरल में चिटोसन से Ni2+ तक निष्कासन दर 72.25% तक पहुंच सकती है।

(2) उच्च प्रोटीन सामग्री वाले अपशिष्ट जल, जैसे खाद्य अपशिष्ट जल, का उपचार करें। खाद्य प्रसंस्करण के दौरान, बड़ी मात्रा में निलंबित ठोस पदार्थों से युक्त अपशिष्ट जल का निर्वहन किया जाता है। चिटोसन अणु में एमाइड समूह, अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। अमीनो समूह के प्रोटॉनीकरण के साथ, यह धनायनिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट की भूमिका प्रदर्शित करता है, जिसका न केवल भारी धातुओं पर कीलेटिंग प्रभाव होता है, बल्कि यह जल में ऋणावेशित सूक्ष्म कणों को प्रभावी ढंग से प्रवाहित और अवशोषित भी कर सकता है। चिटिन और चिटोसन प्रोटीन, अमीनो अम्ल, वसीय अम्ल आदि के साथ हाइड्रोजन बंध द्वारा संकुल बना सकते हैं। फेंग झिमिन एट अल. द्वारा प्रयुक्तकाइटोसनसमुद्री खाद्य प्रसंस्करण अपशिष्ट जल से प्रोटीन प्राप्त करने के लिए फ्लोक्यूलेंट के रूप में एल्युमिनियम सल्फेट, फेरिक सल्फेट और पॉलीप्रोपाइलीन थैलामाइड का उपयोग किया जा सकता है। इससे उच्च प्रोटीन पुनर्प्राप्ति दर और अपशिष्ट प्रकाश संचरण प्राप्त किया जा सकता है। चूँकि चिटोसन स्वयं विषैला नहीं होता और इसमें कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं होता, इसलिए इसका उपयोग खाद्य प्रसंस्करण संयंत्रों से निकलने वाले अपशिष्ट जल में प्रोटीन और स्टार्च जैसे उपयोगी पदार्थों को पुनर्चक्रित करने और पशु आहार में मिलाने जैसे प्रसंस्करण और पुन: उपयोग के लिए किया जा सकता है।

(3) छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल का उपचार। छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल, कपास, ऊन, रासायनिक फाइबर और अन्य वस्त्र उत्पादों से पूर्व-उपचार, रंगाई, छपाई और परिष्करण की प्रक्रिया में निकलने वाले अपशिष्ट जल को संदर्भित करता है। इसमें आमतौर पर लवण, कार्बनिक सर्फेक्टेंट और रंग आदि होते हैं, जिनमें जटिल घटक, उच्च क्रोमा और उच्च COD होता है। ये ऑक्सीकरण-रोधी और जैव-निम्नीकरण-रोधी दिशा में विकसित होते हैं, जो मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए अत्यंत हानिकारक है। चिटोसन में अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, और रंगों पर इसका एक मजबूत सोखना प्रभाव होता है, जिसमें शामिल हैं: भौतिक सोखना, रासायनिक सोखना और आयन विनिमय सोखना, मुख्य रूप से हाइड्रोजन बॉन्डिंग, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण, आयन विनिमय, वैन डेर वाल्स बल, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन आदि के माध्यम से। साथ ही, चिटोसन की आणविक संरचना में बड़ी संख्या में प्राथमिक अमीनो समूह होते हैं, जो समन्वय बंधों के माध्यम से एक उत्कृष्ट बहुलक चेलेटिंग एजेंट बनाते हैं, जो अपशिष्ट जल में रंगों को एकत्रित कर सकता है, और गैर विषैला होता है और द्वितीयक प्रदूषण उत्पन्न नहीं करता है।

(4) आपंक निरार्द्रीकरण में अनुप्रयोग। वर्तमान में, अधिकांश शहरी मलजल उपचार संयंत्र आपंक के उपचार के लिए धनायनिक पॉलीएक्रिलामाइड का उपयोग करते हैं। अभ्यास से पता चला है कि इस एजेंट का फ्लोक्यूलेशन प्रभाव अच्छा होता है और इससे आपंक को आसानी से निरार्द्रीकृत किया जा सकता है, लेकिन इसके अवशेष, विशेष रूप से एक्रिलामाइड मोनोमर, एक प्रबल कैंसरकारी पदार्थ है। इसलिए, इसके प्रतिस्थापन की तलाश करना एक बहुत ही सार्थक कार्य है। चिटोसन एक अच्छा आपंक कंडीशनर है, जो सक्रिय आपंक जीवाणु मिसेल बनाने में मदद करता है, जो विलयन में ऋणावेशित निलंबित पदार्थ और कार्बनिक पदार्थों को एकत्रित कर सकता है, और सक्रिय आपंक प्रक्रिया की उपचार दक्षता में सुधार कर सकता है। अध्ययनों से पता चला है कि पॉलीएल्यूमीनियम क्लोराइड/चिटोसन मिश्रित फ्लोक्यूलेंट का न केवल आपंक कंडीशनिंग में स्पष्ट प्रभाव पड़ता है, बल्कि एकल पीएसी या चिटोसन के उपयोग की तुलना में, आपंक का विशिष्ट प्रतिरोध पहले निम्न बिंदु पर पहुँच जाता है, और निस्पंदन दर अधिक होती है। यह तेज़ है और एक बेहतर कंडीशनर है; इसके अलावा, तीन प्रकार के कार्बोक्सिमिथाइल चिटोसन (एन-कार्बोक्सिमिथाइल चिटोसन, एन, ओ-कार्बोक्सिमिथाइल चिटोसन और ओ-कार्बोक्सिमिथाइल चिटोसन) का उपयोग किया जाता है। फ्लोकुलेंट का परीक्षण कीचड़ के निर्जलीकरण प्रदर्शन पर किया गया था, और यह पाया गया कि गठित फ्लोक मजबूत थे और टूटने में आसान नहीं थे, यह दर्शाता है कि कीचड़ निर्जलीकरण पर फ्लोकुलेंट का प्रभाव सामान्य फ्लोकुलेंट की तुलना में काफी बेहतर था।

काइटोसनऔर इसके व्युत्पन्न संसाधनों से समृद्ध हैं, प्राकृतिक, गैर विषैले, सड़ने योग्य हैं, और एक ही समय में विभिन्न गुणों से युक्त हैं। वे हरित जल उपचार एजेंट हैं। इसका कच्चा माल, काइटिन, पृथ्वी पर दूसरा सबसे बड़ा प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक है। इसलिए, हाल के वर्षों में, जल उपचार में चिटोसन के विकास में स्पष्ट वृद्धि हुई है। एक प्राकृतिक बहुलक के रूप में जो कचरे को खजाने में बदल देता है, चिटोसन को शुरू में कई क्षेत्रों में लागू किया गया है, लेकिन घरेलू उत्पादों के प्रदर्शन और अनुप्रयोग में अभी भी अन्य उन्नत देशों की तुलना में एक निश्चित अंतर है। चिटोसन और इसके व्युत्पन्नों पर अनुसंधान के गहन होने के साथ, विशेष रूप से उत्कृष्ट संश्लेषण गुणों के साथ संशोधित चिटोसन, इसका अधिक से अधिक अनुप्रयोग मूल्य है। जल उपचार में चिटोसन की अनुप्रयोग तकनीक की खोज और व्यापक अनुप्रयोग रेंज के साथ चिटोसन व्युत्पन्न के पर्यावरण के अनुकूल उत्पादों को विकसित करने से बहुत व्यापक बाजार मूल्य और अनुप्रयोग संभावनाएं होंगी।

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