پانی کی صفائی اور VOCs کو ہٹانا: آپ کو کیا معلوم ہونا چاہیے

پینے کے پانی میں فراری جاندار مرکبات (VOCs) کی سمجھ

فراری جاندار مرکبات (VOCs) کیا ہیں؟

VOCs، یا فراری جسامتی مرکبات، دراصل کاربن پر مبنی کیمیائی اشیاء ہیں جو عام کمرے کے درجہ حرارت پر بھی جلدی بخارات میں تبدیل ہو جاتی ہیں۔ یہ اشیاء ہماری فضا اور پانی کی فراہمی کو کافی حد تک آلودہ کر دیتی ہیں۔ مثال کے طور پر بینزین، جو پیٹرول سے نکلتا ہے، یا فارملڈیہائیڈ جو اکثر ان صنعتی رالوں میں پایا جاتا ہے جن سے لوگ کام کرتے ہیں۔ VOCs کو معمول کے غیر جسامتی آلودہ کنندہ اشیاء سے الگ کرنے کی وجہ یہ ہے کہ وہ پانی کے ذرائع میں کیسے پہنچتے ہیں۔ یہ قدرتی وجوہات سے بھی آ سکتے ہیں لیکن انسانی سرگرمیوں کی وجہ سے بھی بہت زیادہ مقدار میں پیدا ہوتے ہیں۔ روزمرہ کی ان صنعتی فضلہ نکاسیوں کے بارے میں سوچیں جو ہر روز ہوتی ہیں، ساتھ ہی بارش کے بعد شہروں سے بہنے والا پانی بھی شامل ہے۔ اس ڈبل اصل کی وجہ سے VOCs سے چھٹکارا حاصل کرنا آسان نہیں ہوتا۔ اس کے لیے خصوصی تکنیکوں کی ضرورت ہوتی ہے، جیسے کہ ایڈسربشن جہاں مواد ان مرکبات کو پکڑ لیتا ہے، یا آکسیکرن عمل جو ان کو کیمیائی طور پر توڑ دیتے ہیں۔

پینے کے پانی میں VOC آلودگی کے عام ذرائع

پیئے کے پانی میں VOCs کا زیادہ تر خاموشی سے صنعتی کچرے کی وجہ سے ہوتا ہے جیسے پٹرولیم ریفائنریوں سے، کیڑے مار دوائیوں کے استعمال کے بعد کھیتوں سے دھو کر نکلنے والی کیمیکلز، اور گھر میں استعمال ہونے والی روزمرہ کی اشیاء جیسے گلو یا پینٹ کے لیے تھنر سے نکلنے والی چیزوں کی وجہ سے ہوتا ہے۔ جب پرانے پانی کے پائپ وقتاً فوقتاً خراب ہونا شروع ہو جاتے ہیں تو مسئلہ مزید خراب ہو جاتا ہے۔ یہ زنگ آلود پائپ آلودہ مٹی اور زیر زمین پانی سے نقصان دہ VOCs کو شہری پانی کی فراہمی میں شامل ہونے دیتے ہیں۔ گزشتہ سال کے حالیہ ای پی اے کے نتائج کے مطابق فیکٹریوں کے قریب واقع شہروں میں VOCs کی مقدار دیہی علاقوں کے مقابلے میں تقریباً تین سے پانچ گنا زیادہ ہوتی ہے۔

پینے کے پانی میں VOC کے معرض میں آنے کے صحت کے خطرات

ٹولوئن جیسے VOCs کے ساتھ مختصر رابطہ عام طور پر سر درد اور سانس لینے میں دشواری کا سبب بنتا ہے، لیکن جب کوئی شخص ان کیمیکلز کے ساتھ طویل مدت تک رہتا ہے تو مسائل بہت زیادہ بگڑ جاتے ہیں۔ اعضا کو نقصان پہنچنا شروع ہو جاتا ہے اور وقتاً فوقتاً کینسر کی کچھ اقسام کے ظہور کا خطرہ کافی حد تک بڑھ جاتا ہے۔ ماحولیاتی سائنس اور ٹیکنالوجی میں گزشتہ سال شائع ہونے والی تحقیق سے پتہ چلا کہ ان افراد میں جنہوں نے ٹرائی کلورو ایتھیلین سے آلودہ پانی پیا تھا، مستقبل میں جگر کے مسائل کا خطرہ تقریباً 40 فیصد زیادہ تھا۔ بچے اور وہ افراد جن کی مدافعتی قوت کمزور ہو، خاص طور پر زیادہ متاثر ہوتے ہیں کیونکہ یہ مضر مادے ان کے جسم میں وقتاً فوقتاً جمع ہوتے رہتے ہیں۔ PFAS کیمیکلز کے بارے میں سوچیں - یہ جسم میں رہائش پذیر رہتے ہیں اور ان افراد کے لیے مختلف قسم کی صحت کی پیچیدگیوں کا باعث بن سکتے ہیں جو پہلے ہی اپنی مدافعتی حفاظت کے ساتھ سر جھکائے ہوئے ہیں۔

پانی کی صفائی اور VOCs کی ہٹائی کے بنیادی اصول

VOCs کی تباہی اور تشریح کے پیچھے سائنس

آج کل VOCs سے چھٹکارا پانے کے دو بنیادی طریقے ہیں۔ ایک جذب (adsorption) ہے جہاں چیزیں سرنشاب (porous) مواد جیسے کہ فعال کاربن کے ساتھ چپک جاتی ہیں۔ دوسرا طریقہ کیمیائی طور پر انہیں توڑنے پر مبنی ہے جسے جدید آکسیکرن عمل (advanced oxidation processes) یا مختصر AOPs کہا جاتا ہے۔ فعال کاربن دراصل بہت اچھا کام کرتا ہے، چونکہ اس کے ننھے سوراخوں کے اندر والے وان ڈر والز دوروں (van der Waals forces) کی وجہ سے VOCs کو پکڑ لیتا ہے۔ ٹیسٹوں سے پتہ چلا ہے کہ یہ عام آلودگیوں جیسے بینزین اور ٹرائی کلوروایتھیلین کے تقریباً 85 فیصد سے لے کر تقریباً 99 فیصد تک کو ہٹا سکتا ہے۔ جب AOPs کی بات آتی ہے، تو یہ بہت ری ایکٹو ہائیڈروکسیل ریڈیکلز پیدا کرتے ہیں جو ان سخت کلورینیٹڈ VOCs کو چبا کر ختم کر دیتے ہیں۔ یووی لائٹ (UV light) سے بڑھائے گئے نظاموں کو مخبر کیا گیا ہے کہ وہ لیب کی سیٹنگز میں ان مرکبات کے 90 فیصد سے زیادہ کو ختم کر دیتے ہیں۔ 2024 میں شائع ہونے والی کچھ حالیہ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ دونوں طریقوں کو اکٹھا ملانے سے بہتر نتائج ملتے ہیں۔ ایسے ہائبرڈ سسٹم جو معمول کے جذب کے ساتھ ساتھ مُحفز آکسیکرن کو جوڑتے ہیں، ایک ہی طریقہ استعمال کرنے کے مقابلے میں بچ جانے والے آلودہ کنندگان کو تقریباً 40 فیصد تک کم کر دیتے ہیں۔

VOCs کی خالی کرنے کی کارکردگی میں متاثر کن عوامل

تین اہم عوامل VOCs کی خالی کرنے کی کارکردگی کا تعین کرتے ہیں:

1. کاربن نالی کی ساخت — مائیکروپورس (2 نینو میٹر قطر سے کم) چھوٹے VOCs مالیکیولز کے ایڈسروبشن کو بہتر بناتی ہے
2. آکسیڈیشن کی صلاحیت — ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (+2.8 V) کاربن-کلورین بانڈز کو توڑنے میں اوزون (+2.07 V) کے مقابلے میں زیادہ مؤثر ہیں
3. pH استحکام — 2023 کے ممبرین مطالعات میں دکھایا گیا ہے کہ pH <6 کے پانی میں سرگرم کاربن 22 تا 35 فیصد کارکردگی کھو دیتا ہے

سرفیس میں ترمیم شدہ گرینولیٹیڈ ایکٹی ویٹیڈ کاربن کا استعمال کرنے والے سسٹم مائیکروپورس کی ابتدائی بندش سے بچ کر 18 فیصد زیادہ سروس زندگی کا مظاہرہ کرتے ہیں۔

VOCs کی تباہی کے نتیجے میں حاصل ہونے والی مصنوعات، جیسے فارملڈیہائیڈ

کچھ VOC علاج کے طریقوں سے ان کے ٹوٹنے کے دوران درمیانی ثانوی مصنوعات پیدا ہوتی ہیں:

2023 کی ایک پانی کی حفاظت کی رپورٹ کے مطابق، مربوط فلٹریشن (≥30 منٹ) کے ساتھ کیٹالیٹک کاربن کے ذریعے پوسٹ فلٹریشن کا مجموعہ 94% علاج شدہ نمونوں میں عالمی ادارہ صحت کی ہدایت کے مطابق فارملڈیہائیڈ کی سطح 10 µg/L سے کم کر دیتا ہے۔

موثر VOCs کو ہٹانے کے لیے ثابت شدہ ٹیکنالوجیز

اکٹی ویٹڈ کاربن ایڈسربشن: گرینولر فلٹرز کیسے کام کرتے ہیں

ہوا سے فراری جارجیک مرکبات کو ہٹانے کے لیے فعال کوئلہ اب بھی ایک مقبول ترین حل ہے۔ یہ عمل جسمانی ایڈسروبشن کے ذریعے کام کرتا ہے کیونکہ یہ مرکبات کوئلے کے مادے کے وسیع داخلی سطحی رقبے سے چپک جاتے ہیں۔ معیاری فعال کوئلے میں صرف ایک گرام وزن میں 500 سے لے کر 1,200 مربع میٹر تک کا رقبہ ہو سکتا ہے، جو صنعتی ماحول میں عام طور پر پائے جانے والے سرکش BTX مرکبات کو پکڑنے کے لیے بہت مؤثر ثابت ہوتا ہے، خاص طور پر بینزین، ٹولوئین اور زائلین۔ تاہم، باقاعدہ تبدیلی ضروری ہے، کیونکہ اس سے یقینی بنایا جا سکتا ہے کہ نظام VOC کو کم کرنے میں 85% سے 92% تک مؤثر رہے۔ یہ فعال کوئلے کے فلٹرز کو آکسیڈیشن پر مبنی دیگر متبادل حل سے بہتر بنا دیتا ہے، جو کبھی کبھار فارملڈیہائیڈ جیسے مضر ذیلی مصنوعات پیدا کر کے اپنی مسائل پیدا کر سکتے ہیں۔

ذرائعِ ترقی یافتہ آکسیڈیشن (AOPs): ہائیڈروکسیل ریڈیکلز اور یووی سسٹمز

ای او پیز VOCs کو UV لائٹ یا اوزون کے ردعمل کے ذریعے ہائیڈروکسیل ریڈیکلز (•OH) پیدا کرکے تباہ کر دیتے ہیں۔ یہ نظام مثالی حالات میں ٹرائی کلورو ایتھیلین جیسے آلودگی کو 90–99% تک ختم کر دیتے ہیں۔ تاہم، سخت پانی میں کیلشیم اور میگنیشیم آئنز کی وجہ سے ریڈیکل سکیونجنگ کی وجہ سے کارکردگی 60–75% تک گر جاتی ہے۔

ہوا کی فصل اور حیاتیاتی علاج: بائیوفلٹر اور ٹاور

ہوا کی فصل کلوروفارم جیسے زیادہ فراری VOCs کو 70–95% تک پانی سے ہوا میں پیکڈ ٹاور میں منتقل کرکے ہٹا دیتی ہے۔ بائیولوجیکل فلٹرز کا استعمال کرکے Pseudomonas بیکٹیریا MTBE جیسے کم فراری VOCs کو 60–80% تک 12–48 گھنٹوں کے اندر تباہ کر دیتے ہیں، بشرطیکہ حالات مثالی رہیں (pH 6.5–7.5، درجہ حرارت 20–30°C)۔

موجودہ ٹیکنالوجیز میں پابندیاں اور دیکھ بھال کی چیلنجیں

• کاربن کی سیریت : فلٹرز 3 تا 6 ماہ کے بعد 40 فیصد کارکردگی کھو دیتے ہیں
• ای او پی ثانوی مصنوعات : نظامات کا 22 فیصد فارملڈیہائیڈ پیدا کرتا ہے جو ڈبلیو ایچ او کی حد سے زیادہ ہوتا ہے 0.1 پی پی ایم
• بائیوفلٹر کی حساسیت : 5°C سے زیادہ درجہ حرارت میں تبدیلی مائیکروبی سرگرمی کو 50 فیصد تک کم کر دیتی ہے

کثرتی جھلی کی جانچ پڑتال اور مٹی کی فلٹریشن جیسی پیش علاج کی کارروائیاں بندش کے خطرات کو 65 فیصد تک کم کر دیتی ہیں اور نظام کی عمر میں اضافہ کرتی ہیں۔

کثیر الوظائف VOCs کنٹرول میں نئی ترقیات

پانی کی صفائی کے شعبے میں تیزی سے پیش قدمی ہو رہی ہے، جس میں انضمامی نظامات کارکردگی اور پائیداریت میں اضافہ کر رہے ہیں:

نا نو ٹیکنالوجی اور جھلی پر مبنی VOC کو ہٹانا

گرافین آکسائیڈ اور دیگر نینو میٹریلز سلیکٹو ممبرانس کو فراہم کرتی ہیں جو مالیکیولر چھلنی کے ذریعے 2nm سے چھوٹے VOCs کو ہٹا دیتی ہیں۔ یہ روایتی کاربن فلٹرز کی کلیدی حدود کو پورا کرتی ہیں، خاص طور پر ان کی کمزور کارکردگی چھوٹے، قطبی مرکبات جیسے فارملڈیہائیڈ اور ایسیٹلڈیہائیڈ کے خلاف۔

ہائبرڈ سسٹمز جن میں جذب، محرک اور حقیقی وقت کی نگرانی کو جوڑا گیا ہو

جدید ہائبرڈ سسٹمز فعال کاربن کو UV-C فوٹوکیٹالائٹک آکسائیزرز اور IoT کے ذریعہ فعال VOC سینسرز کے ساتھ ضم کرتے ہیں۔ یہ متعدد مراحل پر مشتمل نقطہ نظر مسلسل کارکردگی کی انتہا تک پہنچنے کی اجازت دیتا ہے، خصوصاً انڈسٹریل سیٹنگز میں اعلیٰ حجم میں جہاں آلودگی کی سطح میں تبدیلی آتی ہے۔

سمارٹ فلٹریشن اور مستقبل پذیر VOC مینجمنٹ میں مستقبل کے رجحانات

IoT کے ذریعہ فعال فلٹریشن سسٹمز حقیقی وقت کے ڈیٹا کا استعمال فلٹر کی تبدیلی کی ضرورت کی پیش گوئی کے لیے 80% سے زیادہ درستگی کے ساتھ کرتے ہیں، جیسا کہ 2024 میں ایک مطالعہ میں دکھایا گیا ہے۔ سائنسی رپورٹس مطالعہ۔ وصولی کے شیڈول کی انتہا تک پہنچ کر، یہ اسمارٹ سسٹمز کارکردگی میں بہتری لاتے ہیں اور غیر ضروری کچرے کو کم کرتے ہیں۔

صارفین کی رہنمائی اور VOC کو ختم کرنے کا ماحولیاتی اثر

گھریلو پانی کی فلٹریشن سسٹم اور VOC کی جانچ

جب پانی کے فلٹرز کا انتخاب کریں تو خاندانوں کو یہ دیکھنا چاہیے کہ وہ فلٹرز منتخب کریں جو درحقیقت VOC کو ختم کر دیتے ہیں، خصوصاً اگر وہ NSF/ANSI معیار 53 کے سرٹیفکیشن کے حامل ہوں۔ دراصل، یہ معیارات کہتے ہیں کہ سسٹم کم از کم کچھ خاص فراری جسامتی مرکبات کا 80 فیصد ختم کر دیتا ہے۔ زیادہ تر لوگوں کو یہ احساس نہیں ہوتا کہ بہت سے VOC کو نہیں سونگھا یا محسوس کیا جا سکتا، لہذا ہر سال ای پی اے منظور شدہ لیبز کے ذریعہ پانی کی جانچ کرنا بہت ضروری ہے۔ اس کے علاوہ یہ بات قابل ذکر ہے کہ کچھ فلٹرز جو آکسیڈیشن کے عمل کا استعمال کرتے ہیں، درحقیقت فارملڈیہائیڈ کو ایک ضمنی پیداوار کے طور پر پیدا کر سکتے ہیں، ایسا کچھ ایسے فلٹرز میں نہیں ہوتا جو صرف اپنی صفائی کے عمل کے لیے ایڈسورپشن ٹیکنالوجی پر انحصار کرتے ہیں۔

روایتی اور نو ظاہر ہونے والی اقسام کے ماحولیاتی اثرات

خاندان عموماً روایتی دانہ دار فعال کاربن سسٹمز سے ہر سال تقریباً 23 کلوگرام استعمال شدہ کاربن کچرا پیدا کرتے ہیں۔ نئی ترین کیٹالٹیک آکسیڈیشن کی ترکیبات یہ کچرا کافی حد تک کم کر دیتی ہیں - دراصل تقریباً دو تہائی کم - اگرچہ چلانے کے لیے تقریباً تیس فیصد اضافی بجلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ تازہ ترین نینو ٹیکنالوجی کی جھلیوں نے بھی حیران کن نتائج دکھائے ہیں، تجربات کے دوران تقریباً تمام ٹولوئن کو ختم کر دیا جبکہ GAC سسٹمز کے مقابلے میں توانائی کی ضروریات میں تقریباً آدھی کمی کر دی گئی۔ تاہم انہیں بڑھانا اب بھی ایک مسئلہ ہے کیونکہ ان کی تیاری سے فی مربع میٹر تقریباً 1.8 کلوگرام کاربن ڈائی آکسائیڈ کے اخراج کا سبب بنتا ہے، جس کی وجہ سے فی الحال ان کی کارکردگی کے فوائد کے باوجود انہیں وسیع پیمانے پر نافذ کرنا مشکل ہے۔

VOC کے علاج کو بڑھانا: چیلنجز اور لاگت-پائیداری کا توازن

شہری سطح پر علاج کے معائنے سے قیمتوں میں کافی فرق نظر آتا ہے۔ روایتی ایڈسربشن طریقوں کی قیمت تقریباً 120 ڈالر فی ہزار گیلن ہوتی ہے جبکہ زیادہ مہنگی ایڈوانسڈ آکسیڈیشن ٹیکنیکس کی قیمت تقریباً 480 ڈالر اسی مقدار کی ہوتی ہے۔ ایک اور آپشن بھی ہے جو درمیانی راستہ ہے۔ ہائبرڈ بائیوفلٹریشن سسٹم اچھا توازن قائم کرتے ہیں، وولیٹائل جان لیوا کمپاؤنڈس کے تقریباً 85 فیصد کو ختم کر دیتے ہیں جبکہ فی ہزار گیلن تقریباً 260 ڈالر کی قیمت آتی ہے۔ حال ہی میں اقوام متحدہ نے اپنی 2023 کی واٹر سیکیورٹی رپورٹ جاری کی ہے، اور اس میں دراصل یہ تجویز دی گئی ہے کہ غیر مرکزی علاج کے آپشنز کو اپنانے سے دیہی برادریوں میں بنیادی ڈھانچے کی لاگت تقریباً ایک تہائی تک کم ہو سکتی ہے۔ اس سے بھی بڑھ کر، یہ بچتیں ماحولیاتی تحفظ ایجنسی کی شرائط کے مطابق VOC کی سطح کو 5 ارب فی بلین سے کم رکھنے کے معیار کے خلاف نہیں ہیں۔