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 बचे हुए एल्यूमीनियम लवण मानव स्वास्थ्य को खतरे में डालेंगे और अवशिष्ट लौह लवण पानी के रंग को प्रभावित करेंगे, आदि; अधिकांश अपशिष्ट जल उपचार में, बड़ी मात्रा में कीचड़ और कीचड़ के कठिन निपटान जैसी माध्यमिक प्रदूषण समस्याओं को दूर करना मुश्किल है। इसलिए, एक प्राकृतिक उत्पाद की तलाश करना जो एल्यूमीनियम नमक और लौह नमक फ्लोक्यूलेंट को बदलने के लिए पर्यावरण को 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 बायोडिग्रेडेशन के कारण कई फ्लोक्यूलेंट के बीच बहुत ध्यान आकर्षित किया है

काइटोसनगुण

चिटोसन एक सफेद अनाकार, पारदर्शी परतदार ठोस पदार्थ है, जो पानी में अघुलनशील लेकिन एसिड में घुलनशील है, जो चिटिन का डीएसिटिलेशन उत्पाद है। आम तौर पर, चिटोसन को चिटोसन कहा जा सकता है जब चिटिन में एन-एसिटाइल समूह 55% से अधिक हटा दिया जाता है। चिटिन जानवरों और कीड़ों के एक्सोस्केलेटन का मुख्य घटक है, और सेल्यूलोज के बाद पृथ्वी पर दूसरा सबसे बड़ा प्राकृतिक कार्बनिक यौगिक है। एक फ्लोकुलेंट के रूप में, चिटोसन प्राकृतिक, गैर विषैले और सड़ने योग्य है। चिटोसन की मैक्रोमोलेक्युलर श्रृंखला पर कई हाइड्रॉक्सिल समूह, अमीनो समूह और कुछ एन-एसिटाइलैमिनो समूह वितरित होते हैं, जो अम्लीय घोल में उच्च चार्ज घनत्व वाले कैशनिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट्स बना सकते हैं, और हाइड्रोजन बॉन्ड या आयनिक बॉन्ड के माध्यम से नेटवर्क जैसी संरचनाएं भी बना सकते हैं। पिंजरे के अणु, जिससे कई विषैले और हानिकारक भारी धातु आयनों को जटिल और हटाया जा सकता है। चिटोसन और इसके व्युत्पन्नों के उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है, न केवल कपड़ा, छपाई और रंगाई, कागज निर्माण, चिकित्सा, खाद्य, रासायनिक उद्योग, जीव विज्ञान और कृषि और कई अन्य क्षेत्रों में इसके कई अनुप्रयोग मूल्य हैं, बल्कि जल उपचार में भी इसका उपयोग सोखना, फ्लोक्यूलेशन एजेंट, कवकनाशी, आयन एक्सचेंजर्स, झिल्ली तैयारी आदि के रूप में किया जा सकता है। चिटोसन को जल आपूर्ति अनुप्रयोगों और जल उपचार में इसके अद्वितीय लाभों के कारण पीने के पानी के लिए शुद्धिकरण एजेंट के रूप में अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा अनुमोदित किया गया है।

आवेदनकाइटोसनजल 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 किए गए कोलाइड सिस्टम बन जाता है। एक लंबी श्रृंखला वाले कैशनिक बहुलक के रूप में, चिटोसन विद्युत न्यूट्रलाइजेशन और जमावट और सोखना और ब्रिजिंग के दोहरे कार्यों को निभा सकता है, और निलंबित पदार्थों पर एक मजबूत जमावट प्रभाव पड़ता है। पारंपरिक फिटकरी और पॉलीएक्रिलामाइड के साथ फ्लोकुलेंट के रूप में तुलना में, चिटोसन में बेहतर स्पष्टीकरण प्रभाव होता है। RAVID एट अल। ने एकल काओलिन जल वितरण के फ्लोक्यूलेशन उपचार के प्रभाव का अध्ययन किया जब चिटोसन पीएच मान 5-9 था, और पाया कि फ्लोक्यूलेशन पीएच मान से बहुत प्रभावित था, और मैलापन हटाने का प्रभावी पीएच मान 7.0-7.5 था। 1mg / L फ्लोक्यूलेंट, मैलापन हटाने की दर 90% से अधिक है, और उत्पादित फ्लोक मोटे और तेज हैं, और कुल फ्लोक्यूलेशन अवसादन समय 1h से अधिक नहीं है; लेकिन जब pH मान घटता या बढ़ता है, तो फ्लोक्यूलेशन दक्षता कम हो जाती है, जो दर्शाता है कि केवल बहुत ही संकीर्ण pH रेंज में, चिटोसन काओलिन कणों के साथ अच्छा पोलीमराइजेशन बना 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 के समान कण होते हैं, तो पॉलीमराइजेशन को बेहतर बनाने के लिए कोगुलेंट के रूप में बेंटोनाइट की उचित मात्रा को जोड़ना आवश्यक है।काइटोसनकणों पर। बाद में, RAVID एट अल. ने पाया कि

यदि काओलिन या टाइटेनियम डाइऑक्साइड सस्पेंशन में ह्यूमस है, तो इसे चिटोसन के साथ फ्लोक्यूलेट 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 अलग-अलग मैलापन और क्षारीयता वाले प्राकृतिक जल निकायों के लिए बेहतर फ्लोक्यूलेशन गुण दिखाए।

(2) जल निकाय से शैवाल और बैक्टीरिया को हटाएँ। हाल के वर्षों में, विदेशों 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, जैसे कि स्पाइरुलिना, ऑसिलेटर शैवाल, क्लोरेला और नीले-हरे शैवाल पर निष्कासन प्रभाव होता 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 अवक्षेपण होता है। तेजी से। टर्बिडिटी शैवाल को हटाने को माप सकती है। जब पीएच मान 7, 5mg/L हैकाइटोसनपानी में 90% मैलापन दूर किया जा सकता है, और शैवाल की सांद्रता 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 एकत्र 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 अभी भी मीठे पानी की जलीय कृषि के लिए किया जा सकता है, जल उपचार के लिए अन्य सिंथेटिक फ्लोक्यूलेंट के विपरीत। बैक्टीरिया पर चिटोसन को हटाने का तंत्र अपेक्षाकृत जटिल है। चिटोसन के साथ एस्चेरिचिया कोली के फ्लोक्यूलेशन का अध्ययन करके, यह पाया गया कि असंतुलित ब्रिजिंग तंत्र फ्लोक्यूलेशन सिस्टम का मुख्य तंत्र है, और चिटोसन सेल 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 चार्ज करने की क्षमता पर निर्भर करती है, बल्कि इसके हाइड्रोलिक आयाम पर भी निर्भर करती है।

(3) अवशिष्ट एल्युमिनियम को हटाएँ और पीने के पानी को शुद्ध करें। नल के पानी के उपचार की प्रक्रियाओं में एल्युमिनियम लवण और पॉलीएल्युमिनियम फ्लोकुलेंट्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, लेकिन एल्युमिनियम लवण फ्लोकुलेंट्स के उपयोग से पीने के पानी में एल्युमिनियम की मात्रा बढ़ सकती है। पीने के पानी में अवशिष्ट एल्युमिनियम मानव स्वास्थ्य के लिए एक गंभीर खतरा है। हालाँकि चिटोसन में भी पानी के अवशेष की समस्या है, क्योंकि यह एक प्राकृतिक गैर-विषाक्त 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 पॉलीएल्युमिनियम क्लोराइड जैसे अकार्बनिक फ्लोकुलेंट्स के संयुक्त उपयोग से अवशिष्ट एल्युमिनियम की मात्रा कम हो सकती है। इसलिए, पीने के पानी के उपचार में, चिटोसन के पास ऐसे फायदे हैं जिन्हें अन्य सिंथेटिक कार्बनिक बहुलक फ्लोकुलेंट्स प्रतिस्थापित नहीं कर सकते हैं।

अपशिष्ट जल उपचार में चिटोसन का अनुप्रयोग

(1) धातु आयनों को हटाएँ।काइटोसनऔर इसके व्युत्पन्न 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 रूप से सोख सकता है या पकड़ सकता है। कैथरीन ए। ईडेन और अन्य अध्ययनों से पता चला है कि Pb2+ और Cr3+ (चितोसन की इकाई में) के लिए चिटोसन की सोखने की क्षमता क्रमशः 0.2 mmol/g और 0.25 mmol/g तक पहुँचती है, और इसकी मजबूत सोखने की क्षमता होती है। झांग तिंगान एट अल ने फ्लोक्यूलेशन द्वारा तांबे को हटाने के लिए डीएसेटिलेटेड 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 mg/L 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+ को हटाने की 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 युक्त अपशिष्ट जल को डिस्चार्ज किया जाता है। चिटोसन अणु में एमाइड समूह, अमीनो समूह और हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। अमीनो समूह के प्रोटॉन के साथ, यह कैशनिक पॉलीइलेक्ट्रोलाइट की भूमिका दिखाता है, जिसका न केवल भारी धातुओं पर एक चेलेटिंग प्रभाव होता है, बल्कि यह पानी में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए महीन कणों को प्रभावी ढंग से फ़्लोक्यूलेट और सोख सकता है। चिटिन और चिटोसन प्रोटीन, अमीनो एसिड, फैटी एसिड आदि के साथ हाइड्रोजन बॉन्डिंग द्वारा कॉम्प्लेक्स बना सकते हैं। फेंग झिमिन एट अल।काइटोसन, एल्युमिनियम सल्फेट, फेरिक सल्फेट और पॉलीप्रोपाइलीन फथालामाइड को समुद्री खाद्य प्रसंस्करण अपशिष्ट जल से प्रोटीन को पुनः प्राप्त करने के लिए फ्लोकुलेंट्स के रूप में इस्तेमाल किया जाता है। उच्च प्रोटीन रिकवरी दर और अपशिष्ट प्रकाश संप्रेषण प्राप्त किया जा सकता है। क्योंकि चिटोसन स्वयं गैर विषैला होता है और इसमें कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं होता है, इसलिए इसका उपयोग खाद्य प्रसंस्करण संयंत्रों से अपशिष्ट जल में प्रोटीन और स्टार्च जैसे उपयोगी पदार्थों को प्रसंस्करण और पुन: उपयोग के लिए पुनर्चक्रित करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि पशु आहार के रूप में फ़ीड में जोड़ना।

(3) छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल का उपचार। छपाई और रंगाई अपशिष्ट जल कपास, ऊन, रासायनिक फाइबर और अन्य कपड़ा 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, बड़े क्रोमा और उच्च सीओडी 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 होता है, जिसमें शामिल हैं: शारीरिक 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। 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 सकते हैं, और गैर विषैले होते हैं और द्वितीयक प्रदूषण उत्पन्न नहीं करते हैं।

(4) कीचड़ निर्जलीकरण में अनुप्रयोग। वर्तमान में, शहरी सीवेज उपचार संयंत्रों के विशाल बहुमत कीचड़ के उपचार के लिए कैशनिक पॉलीएक्रिलामाइड का उपयोग करते हैं। अभ्यास से पता चला है कि इस एजेंट का अच्छा फ्लोक्यूलेशन प्रभाव है और कीचड़ को निर्जलीकरण करना आसान है, लेकिन इसके अवशेष, विशेष रूप से एक्रिलामाइड मोनोमर, एक मजबूत कार्सिनोजेन है। इसलिए, इसके प्रतिस्थापन की तलाश करना एक बहुत ही सार्थक काम है। चिटोसन एक अच्छा कीचड़ कंडीशनर है, जो सक्रिय कीचड़ बैक्टीरिया मिसेल बनाने में मदद करता है, जो घोल में नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए निलंबित पदार्थ और कार्बनिक पदार्थों 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 है, बल्कि एकल पीएसी या चिटोसन के उपयोग की तुलना में, कीचड़ विशिष्ट प्रतिरोध पहले एक निम्न बिंदु पर पहुंचता है, और निस्पंदन दर अधिक होती है। यह तेज 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 साधारण फ्लोकुलेंट की तुलना में काफी बेहतर था।

काइटोसनऔर इसके व्युत्पन्न संसाधनों में समृद्ध हैं, प्राकृतिक, गैर विषैले, सड़ने योग्य हैं, और एक ही समय में विभिन्न गुणों वाले 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 एक स्पष्ट वृद्धि की गति 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 अन्य उन्नत देशों की तुलना में अभी भी एक निश्चित अंतर है। चिटोसन और इसके व्युत्पन्नों पर शोध के गहन होने के साथ, विशेष रूप से उत्कृष्ट संश्लेषण गुणों के साथ संशोधित चिटोसन के साथ, इसमें अधिक से अधिक अनुप्रयोग मूल्य हैं। 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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