समुद्री जल को शुद्ध करने, नरम बनाने एवं लवणरहित बनाने संबंधी तकनीकों में क्या अ

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इस पोस्ट को अंतिम बार liuquan1100 द्वारा 2018-2-11 14:51 पर संपादित किया गया। पानी के प्रदूषण में लगातार वृद्धि होने के कारण, पानी की कमी की समस्या भी बढ़ती जा रही है। ऐसे में, समुद्री जल को उपयोगी रूप में बदलने जैसी तकनीकें धीरे-धीरे लोगों के ध्यान में आ रही हैं। तो, समुद्री जल को उपयोग योग्य बनाने हेतु आखिर कौन-कौन सी तकनीकें हैं? जल उद्योग में “समुद्री जल का शुद्धीकरण”, “समुद्री जल को नरम बनाना” एवं “लवणता हटाना” – इन तीनों प्रक्रियाओं में क्या अंतर है? चूँकि मनुष्यों द्वारा पीये जाने वाले जल की लवणता समुद्री जल की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए समुद्री जल को सीधे पीना संभव नहीं है। तो, समुद्री जल की लवणता क्या है? समुद्री जल की लवणता, समुद्री जल में मौजूद सभी घुलनशील ठोस पदार्थों की मात्रा एवं समुद्री जल के वजन के बीच के अनुपात को दर्शाती है। इसे आमतौर पर प्रति किलोग्राम समुद्री जल में मौजूद लवणों की मात्रा के रूप में व्यक्त किया जाता है। लोग समुद्री जल में नमकीय पदार्थों के प्रतिशत को वहाँ की लवणता के आधार पर व्यक्त करते हैं। विश्व के महासागरों में लवणता की औसत मात्रा 35‰ है, जबकि पीने के पानी या औद्योगिक उद्देश्यों हेतु उपयोग में आने वाले पानी में लवणता की मात्रा समुद्री पानी की तुलना में काफी कम होती है। इसके अलावा, प्राकृतिक समुद्री जल में कार्बोनेट कठोरता 70 से 90 dH के बीच होती है; लेकिन हम जो सतही जल उपयोग में लाते हैं, उसकी कठोरता 25 dH से अधिक नहीं होनी चाहिए। इसलिए, समुद्री जल को उपयोग योग्य बनाने हेतु उसे नरम एवं कम कठोरता वाला बनाना आवश्यक है। समुद्री जल को शुद्ध करने का सबसे स्पष्ट परिणाम, जल की विद्युत-चालकता में कमी है। इस प्रक्रिया में जल के अलावा अन्य पदार्थों को हटाया जाता है; जिनमें धनात्मक/ऋणात्मक आयन एवं कुछ गैर-विद्युत-विघटनशील पदार्थ भी शामिल हैं। समुद्री जल को शुद्ध करके मीठा पानी प्राप्त किया जाता है। यह जल-संसाधनों के उपयोग हेतु एक उत्कृष्ट तकनीक है; इससे मीठे पानी की मात्रा में वृद्धि होती है, एवं यह समय, स्थान एवं जलवायु के प्रभावों से प्रभावित नहीं होती। इससे तटीय क्षेत्रों के निवासियों को पीने के पानी एवं औद्योगिक उद्देश्यों हेतु आवश्यक पानी भी निरंतर उपलब्ध रहता है। मुख्य तकनीकी विधियों में आसवन विधि, इलेक्ट्रोडियालिसिस विधि, रिवर्स ऑस्मोसिस विधि आदि शामिल हैं। )। समुद्री जल को नरम बनाने का संबंध विद्युत चालकता से सीधे नहीं है। इसका उद्देश्य मुख्य रूप से जल की कठोरता को कम करना है; जैसे कि कैल्शियम एवं मैग्नीशियम आयनों को, जिन्हें सोडियम या हाइड्रोजन आयनों के द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। इसलिए इसका विद्युत चालकता पर कोई खास प्रभाव नहीं पड़ता। नीचे समुद्री जल को शुद्ध करने, इसकी खारापन-स्तर को कम करने, एवं इसमें मौजूद लवणों को हटाने संबंधी अंतरों का विस्तारपूर्वक विश्लेषण दिया गया है:
**समुद्री जल को शुद्ध करना**: सरल शब्दों में, यह खारे पानी को शुद्ध करने की प्रक्रिया है। इसका सबसे स्पष्ट परिणाम पानी की विद्युत-चालकता में कमी है; ऐसा मुख्य रूप से पानी में मौजूद लवणों की मात्रा को कम करने हेतु किया जाता है। समुद्री जल का शोधन, वास्तव में समुद्री जल से लवण हटाकर मीठा पानी उत्पन्न करने की प्रक यह जल संसाधनों के उपयोग हेतु एक ओपन-सोर्स तकनीक है; इसके द्वारा मीठे पानी की मात्रा में वृद्धि की जा सकती है। यह समय, स्थान एवं जलवायु के प्रभावों से प्रभावित नहीं होती, इसलिए तटीय क्षेत्रों में रहने वाले लोगों को पीने के पानी एवं औद्योगिक उद्देश्यों हेतु आवश्यक पानी की आपूर्ति सुनिश्चित की जा सकती है। समुद्री जल से मीठा पानी प्राप्त करने की प्रक्रिया को समुद्री जल का शुद्धीकरण कहा जाता है। वर्तमान में समुद्री जल को शुद्ध करने हेतु उपयोग की जाने वाली विधियों में समुद्री जल को जमाने की विधि, इलेक्ट्रोडियालिसिस विधि, आसवन विधि, एवं रिवर्स ऑस्मोसिस विधि शामिल हैं। वर्तमान में रिवर्स ऑस्मोसिस विधि ही सबसे अधिक उपयोग में आ रही है; क्योंकि इसमें उपयोग होने वाले उपकरण सरल होते हैं, इनका रखरखाव आसान होता है, एवं ये उपकरण मॉड्यूलर होते हैं। इन्हीं कारणों से यह विधि धीरे-धीरे आसवन विधि की जगह ले रही है, एवं अब सबसे अधिक उपयोग में आने व विश्व भर में समुद्री जल को शुद्ध करने हेतु 20 से अधिक तकनीकें उपलब्ध हैं। इनमें रिवर्स ऑस्मोसिस, लो-एफिशिएंट मल्टी-स्टेज फ्लैश विधि, इलेक्ट्रोडियालिसिस, प्रेशर वाष्पीकरण, ड्रॉप-पॉइंट वाष्पीकरण, हाइड्रो-इलेक्ट्रिक संयुक्त उत्पादन, थर्मल मेम्ब्रेन संयुक्त उत्पादन, परमाणु ऊर्जा, सौर ऊर्जा, पवन ऊर्जा, ज्वारीय ऊर्जा आदि का उपयोग करके समुद्री जल को शुद्ध करने की तकनीकें शामिल हैं। इसके अलावा, माइक्रोफिल्ट्रेशन, यूल्ट्राफिल्ट्रेशन, नैनोफिल्ट्रेशन जैसी कई पूर्व-प्रसंस्करण एवं बाद-प्रसंस्करण तकनीकें भी उपलब्ध हैं। व्यापक वर्गीकरण के अनुसार, इन्हें मुख्य रूप से डिस्टिलेशन विधि (ऊष्मा-आधारित विधि) एवं मेम्ब्रेन विधि नामक दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है। इनमें से, कम-दक्षता वाली डिस्टिलेशन विधि, बहु-स्तरीय फ्लैश विधि, एवं रिवर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेन विधि विश्वभर में प्रचलित प्रमु सामान्य तौर पर, कम-दक्षता वाली विधियों में ऊर्जा-बचत, समुद्री जल के पूर्व-शोधन हेतु कम आवश्यकताएँ, एवं शुद्ध पानी की उच्च गुणवत्ता जैसे लाभ होते हैं। रिवर्स ऑस्मोसिस विधि में निवेश एवं ऊर्जा-खपत कम होती है; लेकिन समुद्री जल के पूर्व-शोधन हेतु अधिक आवश्यकताएँ होती हैं। मल्टी-स्टेज फ्लैश विधि में तकनीक परिपक्व होती है, इसका संचालन विश्वसनीय होता है, एवं इस विधि से अधिक मात्रा में पानी उत्पन्न होता है; लेकिन इसमें ऊर्जा-खपत अधिक होती है। आम तौर पर माना जाता है कि कम-दक्षता वाली आसवन विधियाँ एवं रिवर्स ऑस्मोसिस तकनीकें ही भविष्य की दिशा हैं। समुद्री जल को नरम बनाना, जैसा कि नाम से ही स्पष्ट है, वास्तव में कठोर जल को नरम बनाने की प्रक्रिया है। इसका विद्युत चालकता से कोई सीधा संबंध नहीं है; इसका उद्देश्य मुख्य रूप से जल की कठोरता को कम करना है। समुद्री जल में प्रचुर मात्रा में कैल्शियम, मैग्नीशियम, कार्बोनेट एवं सल्फेट आयन होते हैं। इस कारण जल शोधन प्रक्रिया के दौरान शोधन उपकरणों की भित्तियों या झिल्लियों पर CaSO4 जैसी कठोर गंदगी, एवं CaCO3 एवं Mg(OH)2 जैसी नरम गंदगी बन जाती है। इससे ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता या झिल्लियों की कार्यक्षमता कम हो जाती है, जिससे उपकरणों का सही ढंग से कार्य करना प्रभावित होता है। इसलिए, समुद्री जल के पूर्व-शोधन चरण में उसमें मौजूद कैल्शियम एवं मैग्नीशियम आयनों को हटाकर जल को “नरम” बनाना आवश्यक है। ऐसा करने से उपकरणों का दीर्घकालिक एवं स्थिर रूप से संचालन संभव होता है, साथ ही ऊर्जा की बचत एवं आर्थिक लागतों में कमी भी होती है। नमक हटाना, वास्तव में “रासायनिक लवणों” को हटाने की प्रक्रिया है। सरल शब्दों में, लवणनिष्कासन का अर्थ है “लवण” को हटाने की विधि या प्रक्रिया। यहाँ “लवण” से तात्पर्य व्यापक अर्थों में “रासायनिक लवणों” से है; केवल खाने में उपयोग होने वाले लवणों से ही नहीं। सरल शब्दों में, इसका अर्थ है पानी में मौजूद धनात्मक एवं ऋणात्मक आयनों को हटाना। समुद्री जल को शुद्ध करके मीठा पानी प्राप्त करने की प्रक्रिया को ही वास्तव में समुद्री जल का शुद्धीकरण कहा जाता है।