फेंटन ऑक्सीकरण संबंधी समस्याएँ

फेरस सल्फेट एक उत्प्रेरक है; इसका कार्य अभिक्रिया की गति को तेज़ करना है। आमतौर पर इसका निर्धारण प्रयोगशाला में किया जाता है।

इस पोस्ट को अंत में zhaolijun ने 2015-10-27 को 20:06 बजे संपादित किया। इसमें कोई निश्चित अनुपात नहीं होता; क्योंकि रंगाई एवं प्रिंटिंग उद्योग में अक्सर ग्लूकोज या अन्य अपचयकों का उपयोग किया जाता है। और इन अपचयनकारी पदार्थों का आयरन(II) एवं हाइड्रोजन पेरॉक्साइड के अनुपात पर बहुत प्रभाव पड़ता है।

अनुपात कितना होना चाहिए, इसका निर्धारण परीक्षणों द्वारा ही किया जाना चाहिए। विभिन्न प्रकार के जल में अनुपात अलग-अलग होता है, और अपशिष्ट पदार्थों को हटाने की दर भी अलग-अलग होती है।

मोल अनुपात और द्रव्यमान अनुपात में कोई अंतर है? प्रयोगों के द्वारा अनुपात निर्धारित किया जा सकता है; दोनों को आपस में परिवर्तित भी किया जा सकता है। आप जिस भी पैरामीटर का उपयोग अनुपात निर्धारित करने हेतु करें, वह ठीक रहेगा।

पहले मैंने कुछ सामग्री में पढ़ा था कि 30% हाइड्रोजन पेरोक्साइड का फेरस आयनों के साथ मोल अनुपात 10:1 होता है।

अब, मैं फ्री रेडिकल तंत्र के दृष्टिकोण से इसे समझाना चाहूँगा। ऑक्सीकरणकर्ता पदार्थ हाइड्रॉक्सिल मुक्त कण हैं; इनका स्रोत हाइड्रोजन पेरोक्साइड का अपघटन है। आरंभकर्ता पदार्थ फेरस आयन है। दरअसल, हाइड्रोजन पेरोक्साइड, फेरस आयनों के प्रभाव से अपघटित होकर हाइड्रॉक्सिल रैडिकल्स उत्पन्न करता है। ये हाइड्रॉक्सिल रैडिकल्स कार्बनिक यौगिकों पर हमला करते हैं; इससे कार्बनिक यौगिकों के अणुओं से इलेक्ट्रॉन निकल जाते हैं/वे विघटित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया में कार्बनिक यौगिकों के रैडिकल उत्पन्न होते हैं। ये रैडिकल आगे हाइड्रॉक्सिल रैडिकल्स के साथ अभिक्रिया करके छोटे अणुओं में विघटित हो जाते हैं; या फिर रैडिकल स्थिर होकर श्रृंखला-अभिक्रिया समाप्त हो जाती है। तो यहाँ एक समस्या है – खनिजीकृत कार्बनिक प्रदूषकों को पूरी तरह ऑक्सीकृत करने हेतु बहुत सारे हाइड्रॉक्सिल फ्री रेडिकलों की आवश्यकता होती है। इसके लिए मूल पदार्थ, अर्थात् हाइड्रोजन पेरॉक्साइड की मात्रा पर्याप्त होनी चाहिए। सिर्फ हाइड्रोजन पेरॉक्साइड ही पर्याप्त नहीं है; अधिक ऑक्सीकरणकारी हाइड्रॉक्सिल फ्री रेडिकल बनाने हेतु उत्प्रेरक के रूप में आयरन भी आवश्यक है। यहाँ एक समस्या है – हाइड्रोजन पेरोक्साइड के अपघटन के दौरान केवल हाइड्रॉक्सिल रैडिकल ही नहीं, बल्कि अन्य कम ऑक्सीकारक क्षमता वाले रैडिकल भी उत्पन्न होते हैं। जब हाइड्रोजन पेरोक्साइड की मात्रा अधिक होती है, तो ऐसे कम ऑक्सीकारक रैडिकलों की संख्या भी बढ़ जाती है। दूसरी ओर, जब फेरस आयनों की मात्रा अधिक होती है, तो हाइड्रॉक्सिल रैडिकलों की संख्या भी बढ़ जाती है। लेकिन इसमें एक प्रतिक्रिया-दर संबंधी समस्या है – अर्थात् रैडिकलों के उत्पन्न होने की दर एवं रैडिकलों एवं प्रदूषकों के बीच की प्रतिक्रिया-दर का संतुलन। यदि रैडिकलों की संख्या अत्यधिक एवं तेज गति से बढ़ जाए, तो वे ऑर्गेनिक पदार्थों के साथ पर्याप्त रूप से प्रतिक्रिया करने से पहले ही आपस में या अन्य कम ऑक्सीकारक रैडिकलों के साथ टकरकर नष्ट हो जाते हैं। ； इसलिए, इसमें अनुसंधानकर्ताओं को प्रदूषक पदार्थों के गुणों के आधार पर निर्णय लेना होता है। उदाहरण के लिए, ऐसे पदार्थ जिनकी अभिक्रिया धीमी होती है… ऐसी स्थिति में, यदि फेरस आयनों की मात्रा अधिक हो जाए, तो अधिकांश हाइड्रॉक्सिल रैडिकल्स व्यर्थ ही चले जाते हैं। ； यदि वह पदार्थ ऑक्सीकरणयोग्य है, तो आप देखेंगे कि हाइड्रोजन पेरॉक्साइड की मात्रा बढ़ने के साथ-साथ COD का उन्मूलन भी बढ़ जाता है। ऐसे पदार्थों को फेंटन विधि से ही नियंत्रित किया जा सकता है; बस इसके लिए उचित मात्रा में हाइड्रोजन पेरॉक्साइड का उपयोग आवश्यक है। तो, उन कठिन-से-अपघटित कार्बनिक पदार्थों का क्या किया जाए – वे पदार्थ जिनकी मुक्त कणों के साथ प्रतिक्रिया धीमी होती है? इस समय, फ्री रेडिकल्स एवं अन्य पदार्थों के बीच की अभिक्रिया दर को तेज़ करने की आवश्यकता है; अर्थात् हाइड्रोजन पेरोक्साइड के उपयोग की दक्षता को बढ़ाना आवश्यक है, ताकि अभिक्रिया समय कम हो सके। ध्यान देने योग्य बात यह है कि फेरस आयन, फ्री रेडिकल्स के निर्माण में उत्प्रेरक की भूमिका निभाते हैं; लेकिन हमें तो हाइड्रॉक्सिल रेडिकल्स एवं अन्य पदार्थों के बीच की अभिक्रिया दर को तेज़ करने पर ध्यान देना चाहिए। विस्तार से बताना तो संभव नहीं है… उम्मीद है कि इतना कहने से इस क्षेत्र में काम करने वाले अनुसंधानकर्ताओं को कुछ प्रेरणा मिलेगी।

इसका कोई निश्चित अनुपात नहीं होता; आमतौर पर यह परीक्षणों के माध्यम से ही निर्धारित किया जाता है!

अनुपात का निर्धारण केवल स्थल पर वास्तविक परिस्थितियों के आधार पर ही किया जा सकता है।

जानकारी में बताया गया है कि 30% हाइड्रोजन पेरोक्साइड का फेरस आयन से अनुपात 10:1 है, जो थोड़ा अधिक है।