आयन एक्सचेंज रेज़िन तैयार करने से पहले अवशिष्ट क्लोरीन को हटाना क्यों आवश्यक है, और कैसे?

अवशिष्ट क्लोरीन (मुख्य रूप से हाइपोक्लोरस एसिड HOCL और हाइपोक्लोराइट OCl⁻) का आयन एक्सचेंज रेजिन पर एक मजबूत ऑक्सीकरण और विनाशकारी प्रभाव होता है। यह विनाश एक रासायनिक क्षरण प्रक्रिया है जो राल के जीवनकाल को काफी कम कर देती है और इसकी विनिमय क्षमता को कम कर देती है।

आयन एक्सचेंज रेज़िन का मूल इसकी क्रॉसलिंक्ड पॉलीमर बैकबोन है। अवशिष्ट क्लोरीन, एक मजबूत ऑक्सीडेंट के रूप में, बेंजीन रिंग संरचना पर हमला करता है, इसकी सुगंध को नष्ट कर देता है। अधिक गंभीरता से, यह पॉलिमर श्रृंखलाओं और क्रॉस लिंकिंग एजेंट, डिवाइनिलबेंजीन के ब्रिजिंग बॉन्ड को जोड़ने वाले कार्बन {{3}कार्बन बॉन्ड को ऑक्सीकरण और तोड़ देता है।

सल्फोनिक एसिड समूहों जैसे कार्यात्मक समूहों के लिए, अवशिष्ट क्लोरीन द्वारा रीढ़ की हड्डी का ऑक्सीडेटिव क्षरण सल्फोनिक एसिड समूहों के लगाव बिंदुओं को कमजोर कर देता है, जिससे अंततः सल्फोनिक एसिड समूहों की टुकड़ी हो जाती है और विनिमय क्षमता का नुकसान होता है।

अवशिष्ट क्लोरीन द्वारा राल के ऑक्सीकरण से विनिमय क्षमता में स्थायी कमी हो जाती है। क्षतिग्रस्त कार्यात्मक समूहों को पुनर्जीवित नहीं किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप राल उपचार क्षमता कम हो जाती है; छोटे परिचालन चक्रों के लिए अधिक बार पुनर्जनन की आवश्यकता होती है, जिससे परिचालन लागत (पुनर्योजी, पानी की खपत, समय) बढ़ जाती है; और राल का टूटना, क्योंकि रीढ़ की हड्डी के ऑक्सीडेटिव क्षरण से राल की ताकत कम हो जाती है, जिससे यह भंगुर और कमजोर हो जाती है। मलबा सिस्टम के दबाव में कमी को बढ़ाता है, जल वितरकों को अवरुद्ध करता है, और प्रवाह को दूषित करता है; कार्बनिक पदार्थ घुल जाते हैं, और क्षरण उत्पाद (जैसे कम आणविक भार वाले कार्बनिक अम्ल और एमाइन) राल से निकल जाते हैं, जिससे उपचारित पानी प्रदूषित हो जाता है।

अवशिष्ट क्लोरीन को हटाने के तरीके कुशल, विश्वसनीय और आर्थिक रूप से व्यवहार्य होने चाहिए। मुख्य विधियाँ इस प्रकार हैं:

1. सक्रिय कार्बन सोखना

एक अच्छी तरह से डिज़ाइन किया गया सक्रिय कार्बन बिस्तर (खाली बिस्तर संपर्क समय ईबीसीटी आम तौर पर 5-15 मिनट है) प्रभावशाली अवशिष्ट क्लोरीन को 1-2 मिलीग्राम/लीटर से <0.01 मिलीग्राम/लीटर तक कम कर सकता है।

अवशिष्ट क्लोरीन के लिए सक्रिय कार्बन की सोखने की क्षमता आमतौर पर कार्बन के प्रकार, पानी की गुणवत्ता और परिचालन स्थितियों के आधार पर 0.1-1.0 gCl₂/g सक्रिय कार्बन की सीमा में होती है। इसका मतलब यह है कि एक किलोग्राम सक्रिय कार्बन सैकड़ों से हजारों लीटर क्लोरीनयुक्त पानी (1 मिलीग्राम/लीटर की अवशिष्ट क्लोरीन सांद्रता के आधार पर) का उपचार कर सकता है।

सक्रिय कार्बन में एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र (आमतौर पर 800 - 1500 m²/g) और एक अच्छी तरह से विकसित सूक्ष्म संरचना होती है, जो इसे भौतिक सोखना और रासायनिक कमी के माध्यम से अवशिष्ट क्लोरीन को कुशलतापूर्वक हटाने में सक्षम बनाती है (सक्रिय कार्बन सतह पर साइटों को कम करने से HOCl/OCl⁻ को Cl⁻ में कम किया जाता है)।

Advantages: High removal efficiency (typically >99%), पानी से कार्बनिक पदार्थ, गंध, रंग और अन्य प्रदूषकों को एक साथ हटाने में सक्षम। सरल संचालन और अपेक्षाकृत सुविधाजनक रखरखाव (नियमित बैकवाशिंग, संतृप्ति के बाद प्रतिस्थापन)।

2. रासायनिक कम करने वाले एजेंट की खुराक:

सैद्धांतिक रूप से, 1 mg/L अवशिष्ट क्लोरीन (Cl₂) को हटाने के लिए लगभग 1.46 mg/L NaHSO₃ (या लगभग 1.34 mg/L SO₂) की आवश्यकता होती है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, अपूर्ण प्रतिक्रियाओं पर विचार करते हुए और सुरक्षा मार्जिन सुनिश्चित करते हुए, खुराक अनुपात आमतौर पर 1.8:1 से 3:1 (मिलीग्राम NaHSO₃: mgCl₂) होता है।

बंद लूप नियंत्रण के लिए सटीक ऑनलाइन अवशिष्ट क्लोरीन निगरानी और मीटरिंग पंपों की आवश्यकता होती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि न तो कम खुराक (जो राल को नुकसान पहुंचाती है) और न ही अधिक खुराक (जो अभिकर्मकों को बर्बाद करती है और SO₄²⁻ जैसे अतिरिक्त आयन पेश कर सकती है)।

लाभ: अत्यधिक तेज़ प्रतिक्रिया (सेकंड), सटीक खुराक नियंत्रण, छोटे पदचिह्न, बड़े प्रवाह दर या अवशिष्ट क्लोरीन एकाग्रता में बड़े उतार-चढ़ाव वाली स्थितियों से निपटने के लिए उपयुक्त।

3. पराबैंगनी (यूवी) विकिरण (कम सामान्यतः उपयोग किया जाता है): यूवी प्रकाश की विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (मुख्य रूप से 254 एनएम) अवशिष्ट क्लोरीन को फोटोलाइज कर सकती है। हालाँकि, इसकी दक्षता अपेक्षाकृत कम है (उच्च खुराक की आवश्यकता है), लागत अधिक है, और इसमें पानी की गंदगी और प्रकाश संचरण के संबंध में आवश्यकताएं हैं। इसका उपयोग आम तौर पर राल संरक्षण और क्लोरीनीकरण हटाने के लिए एक मुख्यधारा विधि के रूप में नहीं किया जाता है, बल्कि इसका उपयोग कीटाणुशोधन या सहायक विधि के रूप में किया जाता है।