This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഉപ്പുവെള്ളശുദ്ധീകരണം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഉപ്പുവെള്ളശുദ്ധീകരണം
കടലിലും പല ജലാശയങ്ങളിലും സുലഭമായിക്കാണുന്ന ഉപ്പുവെള്ളത്തിൽ അടങ്ങിയിട്ടുള്ള ലവണങ്ങളും മാലിന്യങ്ങളും നീക്കി ജീവജാലങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഉപയോഗിക്കത്തക്കവിധത്തിൽ ശുദ്ധീകരിച്ചെടുക്കുന്ന പ്രക്രിയ. ഭൂഗോളത്തിൽ ആകെയുള്ള ജലത്തിൽ 98 ശതമാനത്തോളം കടലിലെ ഉപ്പുവെള്ളമാണ്‌. ശേഷിച്ച 2 ശതമാനം മാത്രമേ ശുദ്ധജലമുള്ളൂ. അതിൽത്തന്നെ പകുതിയോളം ഉറഞ്ഞു മഞ്ഞുകട്ടിയായി ധ്രുവങ്ങളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ നദികള്‍, തടാകങ്ങള്‍ മുതലായവയിലും, ഭൂഗർഭത്തിലുമായി ശേഷിച്ച ഒരു ശതമാനം ജലം മാത്രമാണ്‌ മനുഷ്യരും ജന്തുക്കളും സസ്യങ്ങളും ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌. വ്യവസായവികസനംമൂലവും ജനപ്പെരുപ്പംമൂലവും ഈ ചെറിയ അംശംപോലും പല പ്രകാരത്തിൽ മലിനപ്പെട്ടുവരികയാണ്‌. നദികളോ പ്രകൃതിദത്തമായ ജലാശയങ്ങളോ സമീപത്തില്ലാത്ത പ്രദേശങ്ങളിൽ ഇപ്പോള്‍ത്തന്നെ ശുദ്ധജലദൗർലഭ്യം അനുഭവപ്പെട്ടുതുടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്‌. അതിനാൽ ഉപ്പുവെള്ളശുദ്ധീകരണമാർഗങ്ങളിലേക്ക്‌ ആധുനിക രാജ്യങ്ങളുടെ ശ്രദ്ധ കൂടുതലായി തിരിഞ്ഞിരിക്കുകയാണ്‌. ശുദ്ധജലം ലഭ്യമായ സ്ഥാനങ്ങളിൽനിന്ന്‌ അത്‌ ആവശ്യമുള്ള പ്രദേശങ്ങളിലേക്ക്‌ എത്തിച്ചുകൊടുക്കുന്നത്‌ പല രാജ്യങ്ങളിലും വളരെ ചെലവേറിയ പ്രവർത്തനമാണ്‌. എന്നാൽ ശുദ്ധജലദൗർലഭ്യമുള്ള പ്രദേശങ്ങളിൽത്തന്നെ ഉപ്പുവെള്ളം ഉണ്ടെങ്കിൽ അതു ശുദ്ധീകരിച്ചുപയോഗിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞാൽ ആ വിനിയോഗം താരതമേ്യന ചെലവു കുറഞ്ഞിരിക്കും. സമുദ്രജലത്തിൽനിന്ന്‌ ആഗോളവ്യാപകമായി ഇന്ന്‌ പ്രതിവർഷം സു. 3.5 ദശലക്ഷം ഗാലണ്‍ ശുദ്ധജലം ഉത്‌പാദിപ്പിച്ചുവരുന്നു. ഇതിനായി നിരവധി പ്രവിധികള്‍ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിവരുന്നു. പ്രധാന നിർലവണീകരണ പ്രവിധികള്‍ പട്ടിക 1-ൽ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു. പ്രതിലോമ വ്യതിവ്യാപന(Reverse osmosis)വും ബഹുഘട്ട ബാഷ്‌പാങ്ക സ്വേദന(Multistage flash distillation)വുമാണ്‌ ഇന്ന്‌ ഏറെ പ്രാധാന്യം അർഹിക്കുന്നത്‌.
നിർലവണീകരണ പ്രവിധികള്‍ 1. സ്വേദനം 2. അയോണ്‍ വിനിമയം 3. സ്‌തര പ്രവിധികള്‍ i. ഇലക്‌ട്രാ ഡയാലിസിസ്‌ ii. പ്രതിലോമ വൃതിവ്യാപനം iii. നാനോ അരിക്കൽ iv. സ്‌തര സ്വേദനം 4. ഉറഞ്ഞു കട്ടിയാക്കൽ 5. ഭൗമതല നിർലവണീകരണം 6. സൗരോർജ നിർലവണീകരണം
ഉപ്പുവെള്ളം ശുദ്ധീകരിക്കുന്നതിനുള്ള ചില പ്രധാന മാർഗങ്ങളാണ്‌ താഴെ വിവരിക്കുന്നത്‌:
1. നീരാവി സാന്ദ്രീകരണം. പുരാതനകാലം മുതൽ തന്നെ കപ്പലുകളിലും മറ്റും ഉപയോഗിച്ചുവന്നിരുന്ന ഈ സമ്പ്രദായം വളരെ ചെലവു കുറഞ്ഞ ഒന്നാണ്‌. ഉപ്പുവെള്ളം നീരാവിയാക്കി, അതു തണുപ്പിച്ച്‌, സാന്ദ്രീകരിക്കുമ്പോള്‍ ശുദ്ധജലം ലഭിക്കുന്നു. ഇത്‌ ഏകഘട്ടമായോ പല ഘട്ടങ്ങളായോ ചെയ്യാം. ഉപരിതലമർദം കുറയുമ്പോള്‍ വെള്ളത്തിന്റെ തിളനിലയും കുറയുന്നു എന്ന തത്ത്വം ഉപയോഗപ്പെടുത്തി 100oC-നെക്കാള്‍ കുറഞ്ഞ താപനിലയിൽത്തന്നെ ഉപ്പുവെള്ളം നീരാവിയാക്കി ഇന്ധനച്ചെലവ്‌ ചുരുക്കുവാന്‍ കഴിയും. ഇതിന്‌ മൂന്ന്‌ ഘട്ടങ്ങളായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു സമ്പ്രദായമുണ്ട്‌ (ചിത്രം 1).
സൂര്യതാപം ഉപയോഗിച്ച്‌ ഉപ്പുവെള്ളത്തെ ബാഷ്‌പീകരിച്ചശേഷം ഘനീഭവിപ്പിക്കുന്ന രീതി പ്രയോഗിച്ചും ചില രാജ്യങ്ങളിൽ ശുദ്ധജലം ഉണ്ടാക്കാറുണ്ട്‌. ഇന്ധനം ഒട്ടുംതന്നെ ആവശ്യമില്ല എന്നതാണ്‌ ഈ രീതിയുടെ പ്രതേ്യകത. ആഴം കുറഞ്ഞതും പരന്നതുമായ പാത്രങ്ങളിൽ ഉപ്പുവെള്ളം ശേഖരിച്ചശേഷം സൂര്യകിരണങ്ങള്‍ സുഗമമായി കടക്കാവുന്ന കച്ചാടികള്‍ ഈ പാത്രങ്ങളുടെ മുകളിൽ ഘടിപ്പിക്കുന്നു. സൂര്യതാപംമൂലം ബാഷ്‌പീകരിക്കപ്പെടുന്ന നീരാവി, മുകളിലുള്ള കച്ചാടിയിൽത്തട്ടി ഘനീഭവിച്ചശേഷം, കച്ചാടിവഴി പാത്രങ്ങളുടെ അരികിലുള്ള ചാലുകളിൽ ശുദ്ധജലമായി പതിക്കുകയും ക്രമേണ വെളിയിൽ ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ധാരാളം സൂര്യപ്രകാശം ലഭിക്കുന്ന സ്ഥലങ്ങള്‍ ഈ സമ്പ്രദായത്തിനു യോജിച്ചതാണെങ്കിലും വിപുലമായരീതിയിൽ ശുദ്ധജലം ലഭിക്കണമെങ്കിൽ വളരെ വിസ്‌തൃതമായ ഭൂമി ഇതിനാവശ്യമാണെന്നുള്ളതാണ്‌ ഇതിന്റെ പ്രധാന വൈകല്യം. ഏതാണ്ട്‌ 80 വർഷം മുമ്പു തെക്കേ അമേരിക്കയിലെ ചിലിയിൽ 500 ച.മീ. സ്ഥലമുപയോഗപ്പെടുത്തി ഈ രീതിയിൽ 23,000 ലിറ്റർ ശുദ്ധജലം ഉണ്ടാക്കുന്ന ഒരു സ്ഥാപനം പ്രവർത്തിച്ച്‌ വിജയിക്കുകയുണ്ടായി.
ബഹുഘട്ട ബാഷ്‌പാങ്ക സ്വേദനം. ഉപ്പുവെള്ളം ഘട്ടംഘട്ടമായി ബാഷ്‌പീകരിച്ച്‌ ഘനീഭവിപ്പിക്കുന്ന രീതിയാണിത്‌. ലോകത്താകമാനം ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ലവണ നിർമാർജിത ജലത്തിന്റെ 85 ശതമാനത്തോളം ഈ രീതിയിലാണ്‌ ലഭ്യമാകുന്നത്‌. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു പ്ലാന്റിൽ ഒരു താപവിനിമയകാരിയും ഘനീകൃത ജലസംഭരണിയും അടങ്ങുന്ന നിരവധി ഘട്ടങ്ങളുണ്ടായിരിക്കും. ഏറ്റവും അഗ്രത്തിലുള്ള തണുത്ത ഘട്ടത്തിനുശേഷം അനുക്രമമായി താപം വർധിച്ച്‌ മറ്റേ അഗ്രം എത്തുമ്പോള്‍ ചൂട്‌ ഏറ്റവും കൂടുതലായിരിക്കും. ഓരോ താപനിലയിലും ജലം തിളയ്‌ക്കാനാവശ്യമായ മർദമായിരിക്കും ഓരോ ഘട്ടത്തിലും ഉണ്ടായിരിക്കുക. ചൂടുള്ള അഗ്രത്തിൽ ഉപ്പുവെള്ളം ചൂടാക്കുന്ന ബ്രന്‍ ഹീറ്റർ ഉണ്ട്‌. തണുത്ത അഗ്രത്തിൽ പ്രവേശിക്കുന്ന ജലം ഓരോ ഘട്ടങ്ങളിലൂടെയും കടന്ന്‌ ബ്രന്‍ ഹീറ്ററിലെത്തുമ്പോള്‍ ഏതാണ്ട്‌ പരമാവധി താപനില ആർജിച്ചിട്ടുണ്ടാകും. ഇവിടെനിന്ന്‌ ലഭിക്കുന്ന അധിക താപോർജംകൂടി സ്വീകരിച്ചശേഷം തിരികെ ഒഴുകുന്ന ബ്രനിന്‌ ഓരോ ഘട്ടത്തിലെയും മർദത്തിലെ തിളനിലയെക്കാള്‍ ഉയർന്ന താപനിലയിലായിരിക്കും. അതിനാൽ ഓരോ ഘട്ടത്തിലും ഓരോ ചെറിയ അളവ്‌ ബ്രന്‍ ബാഷ്‌പീകൃമാവുന്നു. ഈ ബാഷ്‌പം താപവിനിമയകാരി റ്റ്യൂബുകളിൽ തട്ടി ഘനീഭവിക്കുന്നു. ഈ ഘനീകൃത ജലം ഓരോ ഘട്ടത്തിലെയും സംഭരണികളിൽ ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു തവണ നിവേശിപ്പിക്കുന്ന സമുദ്രജലത്തിന്റെ 15 ശതമാനം ഇപ്രകാരം ശുദ്ധീകരിക്കപ്പെടുന്നു.
2. ഉറഞ്ഞുകട്ടിയാക്കൽ സമ്പ്രദായം. ശുദ്ധജലത്തിന്റെ ഹിമാങ്കം (freezing point) 0oC ആണ്‌; ലവണജലത്തിന്റേത്‌ അല്‌പംകൂടി കുറഞ്ഞിരിക്കും. അതിനാൽ കടൽവെള്ളം തണുപ്പിക്കുമ്പോള്‍ അതിലെ ശുദ്ധജലഭാഗം 0oC-ൽ കട്ടിയാവുകയും, ഐസ്‌ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ വേർതിരിക്കുമ്പോള്‍ ലവണങ്ങള്‍ മാത്രമടങ്ങിയ ദ്രാവകം ശേഷിക്കുകയും ചെയ്യും. ഐസ്‌ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ക്കിടയിൽ കുറഞ്ഞതോതിലെങ്കിലും ലവണദ്രാവകം കാണപ്പെടുമെന്നുള്ളതിനാൽ ഈ സമ്പ്രദായത്തിനു ചില പ്രായോഗിക ന്യൂനതകളുണ്ട്‌. സൗദി അറേബ്യയിലെ അൽ ജുബയ്‌ലിൽ ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു വലിയ പ്ലാന്റ്‌ പ്രവർത്തിക്കുന്നുണ്ട്‌.
3. ഇലക്‌ട്രാ ഡയാലിസിസ്‌. ഒരു ലവണലായനിയിൽ ലവണങ്ങള്‍ തന്മാത്രാ (molecules) രെൂപത്തിലല്ല അവയുടെ അയോണുകളായി (ion)വേർതിരിക്കപ്പെട്ട നിലയിലാണ്‌ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌. അയോണുകള്‍ക്ക്‌ വൈദ്യുതചാർജ്‌ ഉള്ളതുകൊണ്ട്‌, ലായനിയിൽക്കൂടി വൈദ്യുതപ്രവാഹം ഉണ്ടായാൽ ധനഅയോണുകള്‍ ഒരറ്റത്തേക്കും ഋണഅയോണുകള്‍ മറുവശത്തേക്കും പൊയ്‌ക്കൊണ്ടിരിക്കും (ചിത്രം 3).
അർധപാരഗമ്യതയുള്ള (semipermeable)ചിലതരം സ്‌തരങ്ങള്‍ക്ക്‌ ധനഅയോണുകളെയോ, ഋണഅയോണുകളെയോ ഏതെങ്കിലും ഒരു വശത്തേക്കുമാത്രം കടത്തിവിടാനും തിരിച്ചുകടക്കാതെ തടയാനുമുള്ള കഴിവുണ്ട്‌. ചിത്രം 3-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന രീതിയിൽ ഒരു പാത്രത്തിൽ ഉപ്പുവെള്ളം ശേഖരിച്ചിരിക്കുന്നു. പാത്രത്തിന്റെ രണ്ടറ്റത്തും ധന-ഋണവൈദ്യുത ഇലക്‌ട്രാഡുകള്‍ ഘടിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്‌. ഇവയ്‌ക്കിടയിൽ ഒന്നിടവിട്ടു ധനഅയോണുകളെ മാത്രം ഒരുവശത്തേക്കുകടത്തി വിടുന്നതും അതിനടുത്ത്‌ ഋണഅയോണുകളെ മാത്രം മറുവശത്തേക്ക്‌ കടത്തുന്നതുമായ സ്‌തരങ്ങള്‍ ഘടിപ്പിച്ച്‌ പാത്രത്തെ പല അറകളായി വേർതിരിച്ചിരിക്കയാണ്‌. ഇലക്‌ട്രാഡുകള്‍ വഴിയായി ഉപ്പുവെള്ളത്തിൽക്കൂടി വൈദ്യുതപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുമ്പോള്‍ ഒന്നിടവിട്ടുള്ള അറകളിൽനിന്നു ലവണ-അയോണുകള്‍ ഇരുവശത്തുമുള്ള അറകളിലേക്കു കടക്കുന്നതുമൂലം, അവസാനം ശുദ്ധജലം മാത്രം ശേഷിക്കുകയും, അടുത്തുള്ള അറകളിൽ പൂരിത ലവണ ലായനിയുണ്ടാവുകയും ചെയ്യും. ശുദ്ധജലം മാത്രമുള്ള അറകളിൽനിന്ന്‌ അതിനെ കുഴൽവഴി വേറെ പാത്രങ്ങളിൽ ശേഖരിക്കുവാന്‍ ഈ സംവിധാനം സഹായിക്കുന്നു. ഇതിനും ചില ന്യൂനതകളുണ്ടെങ്കിലും വൈദ്യുതി കുറച്ചുമാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ എന്നതും ചില പ്രതേ്യകാവശ്യങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഈ രീതി വളരെ യോജിച്ചതും ചെലവു കുറഞ്ഞതുമാണ്‌ എന്നതും ഇതിന്റെ മേന്മകളാണ്‌.
പ്രതിലോമ വൃതിവ്യാപനം. അർധപാരഗമ്യ സ്‌തരമുപയോഗിച്ചുള്ള ഈ ശുദ്ധീകരണ പ്രവിധി ഇന്ന്‌ ഏറെ പ്രേയാജനപ്പെടുത്തുവരുന്നു. ഒരു അർധപാരഗമ്യ സ്‌തരത്തിലൂടെ ലായക തന്മാത്രകളെ മർദമുപയോഗിച്ച്‌, ലവണ സാന്ദ്രത കൂടിയ ഭാഗത്തുനിന്ന്‌ കുറഞ്ഞ ലവണ സാന്ദ്രതയുള്ളിടത്തേക്ക്‌ ഒഴുകാനനുവദിക്കുന്ന രീതിയാണിത്‌. ശുദ്ധജലവും സമുദ്രജലവും ഒരു അർധതാര്യസ്‌തരംകൊണ്ട്‌ വേർതിരിച്ചിരിക്കുന്ന ഒരു വ്യൂഹത്തിൽ സാധാരണ നിലയ്‌ക്ക്‌ ഓസ്‌മോട്ടിക മർദത്തിന്റെ പ്രഭാവംമൂലം ശുദ്ധജലം സമുദ്രജലത്തിലേക്ക്‌ ഒഴുകുകയാണ്‌ ചെയ്യുക. എന്നാൽ ഓസ്‌മോട്ടിക മർദത്തെ അധികരിച്ചുള്ള ഒരു ബാഹ്യമർദം പ്രയോഗിക്കുകവഴി പ്രതിലോമ വൃതിവ്യാപനം സാധ്യമാക്കി ശുദ്ധജലം സംഭരിക്കാനാകുന്നു. ഇസ്രയേലിലാണ്‌ ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ സമുദ്രജല പ്രതിലോമ വൃതിവ്യാപന (Sea water reverse osmosis) പ്ലൊന്റ്‌ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌.
(കെ.ഐ. ഇടിക്കുള; സ.പ.)
