• સારાંશ
  તેલ શુદ્ધિકરણ, રાસાયણિક ઉત્પાદન અને ડિસેલિનેશન પ્લાન્ટ જેવી ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉત્પન્ન થતું ઉચ્ચ ખારાશવાળું ગંદુ પાણી, તેની જટિલ રચના અને ઉચ્ચ મીઠાના પ્રમાણને કારણે નોંધપાત્ર પર્યાવરણીય અને આર્થિક પડકારો ઉભા કરે છે. બાષ્પીભવન અને પટલ ગાળણ સહિતની પરંપરાગત સારવાર પદ્ધતિઓ ઘણીવાર ઊર્જાની અક્ષમતા અથવા ગૌણ પ્રદૂષણનો સામનો કરે છે. ઉચ્ચ ખારાશવાળા ગંદા પાણીના ઉપચાર માટે એક નવીન અભિગમ તરીકે આયન-પટલ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો ઉપયોગ. ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સિદ્ધાંતો અને પસંદગીયુક્ત આયન-વિનિમય પટલનો ઉપયોગ કરીને, આ ટેકનોલોજી મીઠાની પુનઃપ્રાપ્તિ, કાર્બનિક અધોગતિ અને પાણી શુદ્ધિકરણ માટે સંભવિત ઉકેલો પ્રદાન કરે છે. પટલ ફાઉલિંગ અને કાટ જેવા પડકારો સાથે આયન-પટલ પરિવહન, ઊર્જા કાર્યક્ષમતા અને માપનીયતાની પદ્ધતિઓની ચર્ચા કરવામાં આવી છે. કેસ સ્ટડીઝ અને તાજેતરની પ્રગતિઓ ટકાઉ ગંદા પાણીના સંચાલનમાં આયન-પટલ ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરની આશાસ્પદ ભૂમિકાને પ્રકાશિત કરે છે.

• ૧. પરિચય*
  5,000 mg/L થી વધુ ઓગળેલા ઘન પદાર્થો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ ઉચ્ચ ખારાશવાળું ગંદુ પાણી, એવા ઉદ્યોગોમાં એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો છે જ્યાં પાણીનો પુનઃઉપયોગ અને શૂન્ય-પ્રવાહી સ્રાવ (ZLD) ને પ્રાથમિકતા આપવામાં આવે છે. રિવર્સ ઓસ્મોસિસ (RO) અને થર્મલ બાષ્પીભવન જેવી પરંપરાગત સારવારો ઉચ્ચ ખારાશવાળી પરિસ્થિતિઓને સંભાળવામાં મર્યાદાઓનો સામનો કરે છે, જેના કારણે ઉચ્ચ કાર્યકારી ખર્ચ અને પટલ ફાઉલિંગ થાય છે. ક્લોર-આલ્કલી ઉત્પાદન માટે મૂળ રીતે વિકસાવવામાં આવેલ આયન-પટલ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ એક બહુમુખી વિકલ્પ તરીકે ઉભરી આવ્યું છે. આ ટેકનોલોજી વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણ દરમિયાન આયન સ્થળાંતરને અલગ કરવા અને નિયંત્રિત કરવા માટે આયન-પસંદગીયુક્ત પટલનો ઉપયોગ કરે છે, જે એક સાથે પાણી શુદ્ધિકરણ અને સંસાધન પુનઃપ્રાપ્તિને સક્ષમ બનાવે છે.

• 2. આયન-પટલ વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણનો સિદ્ધાંત*
  આયન-પટલ ઇલેક્ટ્રોલાઇઝરમાં એનોડ, કેથોડ અને કેશન-વિનિમય પટલ અથવા આયન-વિનિમય પટલ હોય છે. વિદ્યુત વિચ્છેદન દરમિયાન:
• કેશન-એક્સચેન્જ મેમ્બ્રેન:આયનોને (દા.ત., Na⁺, Ca²⁺) પસાર થવા દે છે જ્યારે તે આયનોને અવરોધિત કરે છે (Cl⁻, SO₄²⁻), જે આયનોના સ્થળાંતરને સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોડ તરફ દિશામાન કરે છે.
• ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ:
• એનોડ:ક્લોરાઇડ આયનોના ઓક્સિડેશનથી ક્લોરિન ગેસ અને હાઇપોક્લોરાઇટ ઉત્પન્ન થાય છે, જે કાર્બનિક પદાર્થોનો નાશ કરે છે અને પાણીને જંતુમુક્ત કરે છે.
  2Cl−→Cl2+2e−2Cl⁻ → Cl₂ + 2e⁻2Cl−→Cl૨+૨e-
• કેથોડ:પાણી ઘટાડવાથી હાઇડ્રોજન ગેસ અને હાઇડ્રોક્સાઇડ આયન ઉત્પન્ન થાય છે, જે pH વધારે છે અને ધાતુ આયનોના અવક્ષેપને પ્રોત્સાહન આપે છે.
  2H2O+2e−→H2+2OH−2H₂O + 2e⁻ → H₂ + 2OH⁻2H૨O+2e−→H૨+૨OH-
• મીઠાનું વિભાજન:આ પટલ પસંદગીયુક્ત આયન પરિવહનને સરળ બનાવે છે, જેનાથી ખારા પાણીનું પ્રમાણ અને મીઠા પાણીની પુનઃપ્રાપ્તિ શક્ય બને છે.

3. ઉચ્ચ ખારાશવાળા ગંદા પાણીની સારવારમાં ઉપયોગો*
એ.મીઠાની પુનઃપ્રાપ્તિ અને ખારાશનું મૂલ્યાંકન
આયન-પટલ સિસ્ટમ્સ મીઠાના સ્ફટિકીકરણ અથવા સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ ઉત્પાદન માટે ખારા પ્રવાહો (દા.ત., RO રિજેક્ટમાંથી) કેન્દ્રિત કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાઈ પાણીના ડિસેલિનેશન પ્લાન્ટ્સ NaCl ને આડપેદાશ તરીકે પુનઃપ્રાપ્ત કરી શકે છે.

બી.કાર્બનિક પ્રદૂષકોનો અધોગતિ
એનોડ પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ઓક્સિડેશન ClO⁻ અને HOCl જેવા મજબૂત ઓક્સિડન્ટ્સ દ્વારા પ્રત્યાવર્તન કાર્બનિક પદાર્થોને તોડી નાખે છે. અભ્યાસો દર્શાવે છે કે સિમ્યુલેટેડ HSW માં ફિનોલિક સંયોજનોનું 90% નિરાકરણ થાય છે.

સી.ભારે ધાતુ દૂર કરવી
કેથોડ પર આલ્કલાઇન સ્થિતિ ધાતુઓના હાઇડ્રોક્સાઇડ અવક્ષેપને પ્રેરિત કરે છે (દા.ત., Pb²⁺, Cu²⁺), 95% થી વધુ દૂર કરવાની કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરે છે.

ડી.પાણી શુદ્ધિકરણ
પાયલોટ-સ્કેલ ટ્રાયલ્સ દર્શાવે છે કે તાજા પાણીની પુનઃપ્રાપ્તિ દર 80% થી વધુ છે અને વાહકતા 150,000 µS/cm થી ઘટાડીને <1,000 µS/cm કરવામાં આવી છે.