সৃজনশীলঃ ‘…’ যশোর বোর্ড ২০১৯ – অর্থনৈতিক রসায়ন, রসায়ন, রসায়ন ২য় পত্র (এইচএসসি)

পরমাণুর আকার 10°cm এর কাছাকাছি এবং ন্যানো কণার আকার 1 100nm এর মধ্যে অর্থাৎ পরমাণু ন্যানো কণা অপেক্ষা আকারে ছোট। সমান আয়তনের ন্যানো কণা ও পরমাণুর মধ্যে ন্যানো কণার পৃষ্ঠতলের ক্ষেত্রফল বেশি। এ কারণে ন্যানো কণার আকার পরিবর্তনের সাথে সাথে এদের ধর্মে অনেক পরিবর্তন লক্ষণীয় কিন্তু পরমাণু হল মৌলের কণা যা ঐ মৌলের বৈশিষ্ট্য বহন করে। 

উদ্দীপকে K শিল্প উৎপাদটি হচ্ছে সিমেন্ট।

সিমেন্ট উৎপাদনের মূলনীতি: সূক্ষ্মভাবে চূণকৃত চুনাপাথর $\left({\mathrm{CaCO}}_3\right)$, ম্যাগনেসিয়াম কার্বনেট $\left({\mathrm{MgCO}}_3\right)$ এবং ${\mathrm{SiO}}_2$ (বালি) সমৃদ্ধ কাদামাটি $({\mathrm{Fe}}_2{O}_3,{\mathrm{SiO}}_2,{\mathrm{Al}}_2{O}_3$ এর মিশ্রণ) এর মিশ্রণকে বিশেষ ধরনের ঘূর্ণায়মান চুল্লীতে $1400\sim {1600}^{\circ }C$ উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করলে এক ধরনের চূর্ণাকার মিশ্রণ পাওয়া যায়, যাকে ক্লিংকার বলে।
ক্লিংকারকে পেষণ যন্ত্রে অতি সূক্ষ্মভাবে চূর্ণ করলে এক ধরনের ধূসর বর্ণের পাউডার পাওয়া যায়, যাকে সিমেন্ট বলে। কাঁচামাল হিসেবে ব্যবহৃত বিভিন্ন অক্সাইড (প্রধানত $\mathrm{CaO},{\mathrm{SiO}}_2,{\mathrm{Al}}_2{O}_3,{\mathrm{Fe}}_2{O}_3,\mathrm{MgO}$ ) চুল্লীর অভ্যন্তরে ভস্মীকরণ (Calcining) তাপমাত্রায় দ্বিবিযোজন বিক্রিয়া দ্বারা ডাইক্যালসিয়াম সিলিকেট ( $C_{2}S$ ); ট্রাইক্যালসিয়াম সিলিকেট $\left(C_{3}S\right)$; ট্রাইক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট $(3\mathrm{CaO}.{\mathrm{Al}}_2{O}_3)$ গঠিত হয়, এগুলোই সিমেন্টের প্রধান উপাদান। MgO মুক্ত অবস্থায় থাকে। $K_{2}O$ এবং ${\mathrm{Na}}_{2}O$ এগুলো $\mathrm{CaO},{\mathrm{Al}}_2{O}_3,{\mathrm{SiO}}_2$ ইত্যাদির সঙ্গে বিক্রিয়া করে। এছাড়া সিমেন্ট যাতে ধীরে ধীরে জমাট বাঁধে সে উদ্দেশ্যে সিমেন্টে জিপসাম $\left({\mathrm{CaSO}}_4.2H_{2}O\right)$ ব্যবহার করা হয়। কারণ সিমেন্ট দ্রুত জমাট বাঁধলে সিমেন্টের ভিতরে ফাঁকা স্থান তৈরি হয়। ফলে সিমেন্টের সেটিং দুর্বল এবং ভঙ্গুর হয়। অতএব সিমেন্টে জিপসাম ব্যবহৃত হলে, সিমেন্টের সেটিং মজবুত, শক্ত ও দীর্ঘস্থায়ী হয়।
বিক্রিয়া:
$2\mathrm{CaO}+{\mathrm{SiO}}_2⟶2\mathrm{CaO}\cdot {\mathrm{SiO}}_2$ (ডাইক্যালসিয়াম সিলিকেট)
$3\mathrm{CaO}+{\mathrm{SiO}}_2⟶3\mathrm{CaO}.{\mathrm{SiO}}_2$ (ট্রাইক্যালসিয়াম সিলিকেট)
$3\mathrm{CaO}+{\mathrm{Al}}_2{O}_3⟶3\mathrm{CaO}.{\mathrm{Al}}_2{O}_3$ (ট্রাইক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট)
এসব বিক্রিয়ার সঙ্গে কাদামাটির নির্জলীকরণ এবং চুনাপাথরের ভস্মীকরণও ঘটে। 

${\mathrm{CaCO}}_3\stackrel{900\sim {1000}^{\circ }C}{\to }\mathrm{CaO}+{\mathrm{CO}}_2$ 

উদ্দীপকের 'H' শিল্পটি হলো ট্যানারি শিল্প। এই শিল্পের দূষকসমূহ নিয়ন্ত্রণের উপায়গুলো নিম্নে দেওয়া হলো:
i. ভাসমান কঠিন অপসারণ: এ প্রক্রিয়ার জন্য গৃহীত পদক্ষেপ হলো-
কোয়াগুলেশন। কোয়াগুলেশন প্রক্রিয়া রাসায়নিকভাবে অথবা তড়িৎ বিশ্লেষণ পদ্ধতিতে সম্পন্ন করা যায়। এই প্রক্রিয়ায় ভাসমান কলোয়েড জাতীয় সূক্ষ্মকণাগুলোকে কোয়াগুলেন্ট ও কোয়াগুলেন্ট সহযোগী যোগ করে কণাগুলোকে বৃহদাকারে পরিণত করে অধঃক্ষিপ্ত করা হয়। 

ii. $H_{2}S$ অপসারণ: $H_{2}S$  সংবলিত বায়ুপ্রবাহকে শোষক স্তম্ভের নিচের দিক দিয়ে পরিচালিত করা হয়। স্তম্ভের উপর থেকে $NaOH$ এর পাতলা দ্রবণ স্প্রে করা হয়। জলীয় ${\mathrm{Na}}_{2}S$  কে স্তম্ভের নিচ থেকে 

$2\mathrm{NaOH}\left(\mathrm{aq}\right)+H_{2}S\left(g\right)\to {\mathrm{Na}}_{2}S\left(\mathrm{aq}\right)+2H_{2}O\left(l\right)$ 

iii. দ্রবীভূত বায়োডিগ্রেডেবল জৈব যৌগের অপসারণ (BOD হ্রাসকরণ): এই প্রক্রিয়ায় জৈব প্রযুক্তি ব্যবহার করে বায়ুর উপস্থিতিতে অনুজীবের বিকাশ ঘটিয়ে জৈব যৌগসমূহকে ভেঙে ফেলা হয়।
vi. দ্রবীভূত নন-বায়োডিগ্রেডেবল জৈব যৌগের অপসারণ (COD হ্রাসকরণ) : সক্রিয়কৃত কার্বন বিশোষণ পদ্ধতিতে ননবায়োডিগ্রডেবল দূষক অপসারণ করা হয়। জৈব যৌগসমূহ সক্রিয়কৃত কার্বনের ওপর বিশোষিত হয়।
v. ক্রোমিয়াম অপসারণ: ক্রোমিয়াম অপসারণের ক্ষেত্রে জীব বিশোষণ অথবা Fe ন্যানোকণা ব্যবহার করা হয়।
উদ্দীপকের 'K' শিল্পটি হলো সিমেন্ট শিল্প। এই শিল্পের দূষণ রোধ করার উপায় নিহ্নে আলোচনা করা হলো:
i. বায়ু দূষণ নিয়ন্ত্রণ : সিমেন্ট শিল্পের প্রধান বায়ু দূষক হচ্ছে, বস্তুকণা, ${\mathrm{SO}}_x$ ও ${\mathrm{NO}}_x$ । বস্তু কণা অপসারণে সাধারণ সূক্ষ্ম ছাঁকনী পদ্ধতিতে গ্যাসীয় বর্জ্যকে প্রথম ব্যাগহাউজে পর্যায়ক্রমিক কাপড়ের থলির মধ্য দিয়ে চালনা করা হয়। ফলে, বস্তুকণা ছাঁকনি দ্বারা আলাদা হয়। সূক্ষ্ম ছাঁকনী দ্বারা কণাবস্তু দূরীভূত হলেও ${\mathrm{NO}}_x$ ও ${\mathrm{SO}}_x$ গ্যাস দূরীভূত হয় না। বস্তু কণা মুক্ত গ্যাসীয় বর্জ্যকে পরবর্তীতে স্প্রে চেম্বারে প্রেরণ করা হয়, যেখানে দ্রবীভূতকরণ প্রক্রিয়ায় ${\mathrm{NO}}_x$ ও ${\mathrm{SO}}_x$ অপসারিত হ্য়।
ii. তরল বর্জ্য বিশোধন : সিমেন্ট শিল্পের তরল বর্জ্যের BOD 20-25 $\mathrm{mg}/L$ এবং COD এবং $20-28\mathrm{mg}/L$ । BOD ও COD এর মান থেকে প্রতীয়মান হয় যে, সিমেন্ট শিল্পের তরল বর্জ্যে জৈব দূষকের উপস্থিতি নগণ্য। বর্জ্য পানিকে যথাযথভাবে প্রশমন করে সক্রিয়কৃত কার্বনের ওপর অধিশোষণ করে ভারী ধাতুসমূহকে অপসারণ করা হয়।