चिटोसन अपशिष्ट जल उपचार

पारंपरिक जल उपचार प्रणालियों में, सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले फ्लोकुलेंट एल्यूमीनियम लवण और लौह लवण हैं, उपचारित पानी में शेष एल्यूमीनियम लवण मानव स्वास्थ्य को खतरे में डाल देंगे, और अवशिष्ट लौह लवण पानी के रंग आदि को प्रभावित करेंगे; अधिकांश अपशिष्ट जल उपचार में, बड़ी मात्रा में कीचड़ और कीचड़ के कठिन निपटान जैसी द्वितीयक प्रदूषण समस्याओं पर काबू पाना मुश्किल होता है। इसलिए, एल्युमीनियम नमक और लौह नमक फ्लोकुलेंट्स के स्थान पर एक ऐसे प्राकृतिक उत्पाद की तलाश करना जो पर्यावरण में द्वितीयक प्रदूषण का कारण न बने, आज सतत विकास रणनीतियों को लागू करने की आवश्यकता है। प्राकृतिक पॉलिमर फ़्लोकुलेंट्स ने अपने प्रचुर कच्चे माल के स्रोतों, कम कीमत, अच्छी चयनात्मकता, छोटी खुराक, सुरक्षा और गैर-विषाक्तता और पूर्ण जैव निम्नीकरण के कारण कई फ़्लोकुलेंट्स के बीच बहुत ध्यान आकर्षित किया है। दशकों के विकास के बाद, विभिन्न गुणों और उपयोगों के साथ बड़ी संख्या में प्राकृतिक पॉलिमर फ़्लोकुलेंट सामने आए हैं, जिनमें स्टार्च, लिग्निन, चिटोसन और वनस्पति गोंद वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।

काइटोसनगुण

चिटोसन एक सफेद अनाकार, पारभासी परतदार ठोस, पानी में अघुलनशील लेकिन एसिड में घुलनशील है, जो काइटिन का डिएसिटाइलेशन उत्पाद है। सामान्यतया, चिटोसन को चिटोसन कहा जा सकता है जब चिटिन में एन-एसिटाइल समूह 55% से अधिक हटा दिया जाता है। काइटिन जानवरों और कीड़ों के बाह्यकंकालों का मुख्य घटक है, और सेलूलोज़ के बाद पृथ्वी पर दूसरा सबसे बड़ा प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक है। फ़्लोकुलेंट के रूप में, चिटोसन प्राकृतिक, गैर विषैला और सड़ने योग्य है। चिटोसन की मैक्रोमोलेक्यूलर श्रृंखला पर कई हाइड्रॉक्सिल समूह, अमीनो समूह और कुछ एन-एसिटाइलामिनो समूह वितरित हैं, जो अम्लीय समाधानों में उच्च चार्ज घनत्व के साथ धनायनित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स बना सकते हैं, और हाइड्रोजन बांड या आयनिक के माध्यम से नेटवर्क जैसी संरचनाएं भी बना सकते हैं। बांड. अणुओं को पिंजरे में बंद करना, जिससे कई विषैले और हानिकारक भारी धातु आयन जटिल हो जाते हैं और निकल जाते हैं। चिटोसन और इसके डेरिवेटिव के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, न केवल कपड़ा, छपाई और रंगाई, कागज निर्माण, दवा, भोजन, रसायन उद्योग, जीव विज्ञान और कृषि और कई अन्य क्षेत्रों में कई अनुप्रयोग मूल्य हैं, बल्कि जल उपचार में भी इसका उपयोग किया जा सकता है। अधिशोषक, फ्लोक्यूलेशन एजेंट, कवकनाशी, आयन एक्सचेंजर्स, झिल्ली तैयारी आदि के रूप में। जल आपूर्ति अनुप्रयोगों और जल उपचार में इसके अद्वितीय लाभों के कारण चिटोसन को अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा पीने के पानी के लिए शुद्ध करने वाले एजेंट के रूप में अनुमोदित किया गया है।

का अनुप्रयोगकाइटोसनजल उपचार में

(1) जल निकाय में निलंबित ठोस पदार्थों को हटा दें। प्राकृतिक जल में, यह मिट्टी के बैक्टीरिया आदि के अस्तित्व के कारण एक नकारात्मक रूप से चार्ज कोलाइड प्रणाली बन जाता है। एक लंबी श्रृंखला वाले धनायनित बहुलक के रूप में, चिटोसन विद्युत उदासीनीकरण और जमावट और सोखना और ब्रिजिंग के दोहरे कार्य कर सकता है, और इसमें एक मजबूत जमाव होता है। निलंबित पदार्थों पर प्रभाव. फ़्लोकुलेंट के रूप में पारंपरिक फिटकिरी और पॉलीएक्रिलामाइड की तुलना में, चिटोसन का बेहतर स्पष्ट प्रभाव होता है। रविद एट अल. जब चिटोसन पीएच मान 5-9 था, तो एकल काओलिन जल वितरण के फ्लोक्यूलेशन उपचार के प्रभाव का अध्ययन किया गया और पाया गया कि फ्लोक्यूलेशन पीएच मान से बहुत प्रभावित था, और टर्बिडिटी हटाने का प्रभावी पीएच मान 7.0-7.5 था। 1mg/L फ़्लोकुलेंट, मैलापन हटाने की दर 90% से अधिक है, और उत्पादित फ़्लॉक्स मोटे और तेज़ हैं, और कुल फ़्लोक्यूलेशन अवसादन समय 1h से अधिक नहीं है; लेकिन जब पीएच मान घटता या बढ़ता है, तो फ्लोक्यूलेशन दक्षता कम हो जाती है, जो दर्शाता है कि केवल एक बहुत ही संकीर्ण पीएच रेंज में, चिटोसन काओलिन कणों के साथ अच्छा पोलीमराइजेशन बना सकता है। कुछ अध्ययनों में पाया गया है कि जब फ्लोकुलेटेड बेंटोनाइट सस्पेंशन को चिटोसन के साथ इलाज किया जाता है, तो उपयुक्त पीएच मान सीमा व्यापक होती है। इसलिए, जब गंदे पानी में काओलिन के समान कण होते हैं, तो पोलीमराइजेशन में सुधार के लिए कोगुलेंट के रूप में उचित मात्रा में बेंटोनाइट जोड़ना आवश्यक होता है।काइटोसनकणों पर. बाद में, RAVID और अन्य। वह मिल गया

यदि काओलिन या टाइटेनियम डाइऑक्साइड सस्पेंशन में ह्यूमस है, तो इसे चिटोसन के साथ प्रवाहित करना और अवक्षेपित करना आसान है, क्योंकि नकारात्मक रूप से चार्ज किया गया ह्यूमस कणों की सतह से जुड़ा होता है, और ह्यूमस पीएच मान को समायोजित करना आसान बनाता है। चिटोसन ने अभी भी विभिन्न मैलापन और क्षारीयता वाले प्राकृतिक जल निकायों के लिए बेहतर फ्लोक्यूलेशन गुण दिखाए हैं।

(2) जल निकाय से शैवाल और बैक्टीरिया को हटा दें। हाल के वर्षों में, विदेश में कुछ लोगों ने शैवाल और बैक्टीरिया जैसे जैविक कोलाइड सिस्टम पर चिटोसन के सोखने और फ्लोक्यूलेशन का अध्ययन करना शुरू कर दिया है। चिटोसन का मीठे पानी के शैवाल, अर्थात् स्पिरुलिना, 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 है; समुद्री शैवाल के लिए, पीएच कम है। चिटोसन की उचित खुराक जल निकाय में शैवाल की सांद्रता पर निर्भर करती है। शैवाल की सांद्रता जितनी अधिक होगी, चिटोसन की उतनी ही अधिक खुराक जोड़ने की आवश्यकता होगी, और चिटोसन की खुराक में वृद्धि से फ्लोक्यूलेशन और वर्षा होती है। और तेज। गंदलापन शैवाल को हटाने को माप सकता है। जब pH मान 7, 5mg/L होकाइटोसनपानी में 90% गंदलापन दूर कर सकता है, और शैवाल की सघनता जितनी अधिक होगी, फ्लोक कण उतने ही मोटे होंगे और अवसादन प्रदर्शन उतना ही बेहतर होगा।

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

(3) बचे हुए एल्यूमीनियम को हटा दें और पीने के पानी को शुद्ध करें। नल के पानी के उपचार की प्रक्रियाओं में एल्यूमीनियम लवण और पॉलीएल्यूमिनियम फ़्लोकुलेंट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन एल्यूमीनियम नमक फ़्लोकुलेंट के उपयोग से पीने के पानी में एल्यूमीनियम की मात्रा बढ़ सकती है। पीने के पानी में अवशिष्ट एल्यूमीनियम मानव स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर खतरा है। हालांकि चिटोसन में पानी के अवशेष की समस्या भी है, क्योंकि यह एक प्राकृतिक गैर विषैले क्षारीय एमिनोपॉलीसेकेराइड है, अवशेष मानव शरीर को नुकसान नहीं पहुंचाएगा, और इसे बाद की उपचार प्रक्रिया में हटाया जा सकता है। इसके अलावा, चिटोसन और पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड जैसे अकार्बनिक फ्लोकुलेंट्स का संयुक्त उपयोग अवशिष्ट एल्यूमीनियम की सामग्री को कम कर सकता है। इसलिए, पीने के पानी के उपचार में, चिटोसन के फायदे हैं जो अन्य सिंथेटिक कार्बनिक पॉलिमर फ़्लोकुलेंट प्रतिस्थापित नहीं कर सकते हैं।

अपशिष्ट जल उपचार में चिटोसन का अनुप्रयोग

(1) धातु आयन निकालें। की आणविक श्रृंखलाकाइटोसनऔर इसके डेरिवेटिव में बड़ी संख्या में अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, इसलिए इसका कई धातु आयनों पर एक chelating प्रभाव होता है, और समाधान 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 पहुंचती है, और इसमें एक मजबूत सोखने की क्षमता होती है। झांग टिंगान एट अल। फ्लोक्यूलेशन द्वारा तांबे को हटाने के लिए डीएसिटिलेटेड चिटोसन का उपयोग किया जाता है। 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; द्रव्यमान सांद्रता 400mg/L है, और अवशिष्ट तरल में तांबे आयनों की द्रव्यमान सांद्रता अभी भी राष्ट्रीय अपशिष्ट जल निर्वहन मानक से मिलती है। एक अन्य प्रयोग से साबित हुआ कि जब pH=5.0 और सोखने का समय 2h था, तो सोखने वाले रासायनिक निकल चढ़ाना अपशिष्ट तरल में Ni2+ के लिए चिटोसन की निष्कासन दर 72.25% तक पहुंच सकती है।

(2) खाद्य अपशिष्ट जल जैसे उच्च प्रोटीन सामग्री वाले अपशिष्ट जल का उपचार करें। खाद्य प्रसंस्करण के दौरान, बड़ी मात्रा में निलंबित ठोस पदार्थों वाले अपशिष्ट जल का निर्वहन किया जाता है। चिटोसन अणु में एमाइड समूह, अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह शामिल हैं। अमीनो समूह के प्रोटोनेशन के साथ, यह धनायनित पॉलीइलेक्ट्रोलाइट की भूमिका को दर्शाता है, जो न केवल भारी धातुओं पर एक chelating प्रभाव डालता है, बल्कि पानी में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए सूक्ष्म कणों को प्रभावी ढंग से प्रवाहित और सोख सकता है। काइटिन और चिटोसन प्रोटीन, अमीनो एसिड, फैटी एसिड आदि के साथ हाइड्रोजन बंधन द्वारा कॉम्प्लेक्स बना सकते हैं। फैंग झिमिन और अन्य। इस्तेमाल किया गयाकाइटोसनसमुद्री भोजन प्रसंस्करण अपशिष्ट जल से प्रोटीन पुनर्प्राप्त करने के लिए फ्लोकुलेंट के रूप में एल्युमीनियम सल्फेट, फेरिक सल्फेट और पॉलीप्रोपाइलीन फथेलामाइड। उच्च प्रोटीन पुनर्प्राप्ति दर और प्रवाहित प्रकाश संप्रेषण प्राप्त किया जा सकता है। क्योंकि चिटोसन स्वयं गैर विषैला है और इसमें कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं है, इसका उपयोग प्रसंस्करण और पुन: उपयोग के लिए खाद्य प्रसंस्करण संयंत्रों से अपशिष्ट जल में प्रोटीन और स्टार्च जैसे उपयोगी पदार्थों को पुनर्चक्रित करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि पशु आहार के रूप में जोड़ना।

(3) अपशिष्ट जल की छपाई और रंगाई का उपचार। मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल का तात्पर्य कपास, ऊन, रासायनिक फाइबर और अन्य कपड़ा उत्पादों से प्रीट्रीटमेंट, रंगाई, छपाई और परिष्करण की प्रक्रिया में निकलने वाले अपशिष्ट जल से है। इसमें आमतौर पर जटिल घटकों, बड़े क्रोमा और उच्च सीओडी के साथ लवण, कार्बनिक सर्फेक्टेंट और रंग आदि होते हैं। , और एंटी-ऑक्सीडेशन और एंटी-बायोडिग्रेडेशन की दिशा में विकसित होते हैं, जो मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण के लिए बेहद हानिकारक है। चिटोसन में अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, और रंगों पर एक मजबूत सोखना प्रभाव पड़ता है, जिसमें शामिल हैं: भौतिक सोखना, रासायनिक सोखना और आयन एक्सचेंज सोखना, मुख्य रूप से हाइड्रोजन बॉन्डिंग, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण, आयन एक्सचेंज, वैन डेर वाल्स बल, हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन आदि के माध्यम से। प्रभाव। इसी समय, चिटोसन की आणविक संरचना में बड़ी संख्या में प्राथमिक अमीनो समूह होते हैं, जो समन्वय बांड के माध्यम से एक उत्कृष्ट बहुलक चेलेटिंग एजेंट बनाते हैं, जो अपशिष्ट जल में रंगों को एकत्र कर सकता है, और गैर विषैले होता है और द्वितीयक प्रदूषण उत्पन्न नहीं करता है।

(4) कीचड़ निर्जलीकरण में अनुप्रयोग। वर्तमान में, अधिकांश शहरी सीवेज उपचार संयंत्र कीचड़ के उपचार के लिए धनायनित पॉलीएक्रिलामाइड का उपयोग करते हैं। अभ्यास से पता चला है कि इस एजेंट का फ्लोक्यूलेशन प्रभाव अच्छा है और कीचड़ को साफ करना आसान है, लेकिन इसका अवशेष, विशेष रूप से एक्रिलामाइड मोनोमर, एक मजबूत कैंसरजन है। अत: इसके प्रतिस्थापन की तलाश करना अत्यंत सार्थक कार्य है। चिटोसन एक अच्छा कीचड़ कंडीशनर है, जो सक्रिय कीचड़ बैक्टीरिया मिसेल बनाने में मदद करता है, जो समाधान में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए निलंबित पदार्थ और कार्बनिक पदार्थ को एकत्रित कर सकता है, और सक्रिय कीचड़ प्रक्रिया की उपचार दक्षता में सुधार कर सकता है। अध्ययनों से पता चला है कि पॉलीएल्यूमिनियम क्लोराइड/चिटोसन मिश्रित फ्लोकुलेंट का न केवल कीचड़ कंडीशनिंग में स्पष्ट प्रभाव होता है, बल्कि एकल पीएसी या चिटोसन के उपयोग की तुलना में, कीचड़ विशिष्ट प्रतिरोध पहले कम बिंदु तक पहुंचता है, और निस्पंदन दर अधिक होती है। यह तेज़ है और 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 डीवाटरिंग प्रदर्शन पर किया गया था, और यह पाया गया कि गठित फ्लॉक्स थे मजबूत और तोड़ना आसान नहीं, यह दर्शाता है कि कीचड़ से पानी निकालने पर फ्लोकुलेंट का प्रभाव सामान्य फ्लोकुलेंट की तुलना में काफी बेहतर था।

काइटोसनऔर इसके व्युत्पन्न संसाधनों से समृद्ध, प्राकृतिक, गैर विषैले, सड़नशील और एक ही समय में विभिन्न गुणों वाले होते हैं। वे हरित जल उपचार एजेंट हैं। इसका कच्चा माल, चिटिन, 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 उसके डेरिवेटिव पर शोध के गहराने के साथ, विशेष रूप से उत्कृष्ट संश्लेषण गुणों वाले संशोधित चिटोसन में, इसका अनुप्रयोग मूल्य अधिक से अधिक हो गया है। जल उपचार में चिटोसन की अनुप्रयोग तकनीक की खोज और व्यापक अनुप्रयोग रेंज के साथ चिटोसन डेरिवेटिव के पर्यावरण के अनुकूल उत्पादों को विकसित करने से बाजार मूल्य और अनुप्रयोग संभावनाएं बहुत व्यापक होंगी।

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