उबालने से फ़्लोराइड निकलता नहीं, और गाढ़ा हो जाता है। उसे हटाती है मेटल ऑक्साइड की सतह

फ़्लोराइड वाले ज़िले में एक परिवार वह सब करता है जो उसे बताया गया है। वे पानी उबालते हैं। कुछ पानी भाप बनकर उड़ जाता है। फ़्लोराइड नहीं उड़ता — वह बचे हुए पानी में ही रह जाता है, पहले से थोड़ा और गाढ़ा। उबालने ने पानी को कीटाणुओं के लिहाज़ से सुरक्षित बनाया और रसायन के लिहाज़ से ज़रा-सा और ख़राब।

यह कोई अनोखी नाकामी नहीं है। यही आम नाकामी है, और इसकी वजह यह है कि घरों में जितने भी उपाय जाने-पहचाने हैं — और नगरपालिका के शोधन संयंत्र का भी ज़्यादातर काम — वे सब एक बिलकुल दूसरी समस्या के लिए बने थे। उबालना, क्लोरीन, कैंडल फ़िल्टर और कपड़े से छानना — ये सब उन चीज़ों पर निशाना लगाते हैं जो तैर रही हैं या जीवित हैं: कण, जीवाणु, प्रोटोज़ोआ, विषाणु। फ़्लोराइड और आर्सेनिक इनमें से कुछ नहीं। वे सचमुच घुले हुए आयन हैं — किसी भी फ़िल्टर के छेद से कहीं छोटे, क्लोरीन के प्रति उदासीन, और उस तापमान से कहीं ऊपर तक टिके रहने वाले जिस पर पानी भाप बनकर चला जाता है।

इन्हें हटाने का मतलब है घुली हुई चीज़ हटाना, जो तैरती चीज़ हटाने से बुनियादी रूप से कठिन काम है — और जो तकनीकें यह करती हैं वे ज़्यादातर भारतीय रसोइयों में मौजूद तकनीकों से काफ़ी अलग हैं।

प्रदूषण किसी कारख़ाने से नहीं, चट्टान से आता है

इन दोनों को समझने में पहली उलझन यही है कि आम तौर पर दोष देने के लिए कोई है ही नहीं। ये भूजन्य हैं: ये जलभृत से ही घुलकर पानी में आते हैं।

फ़्लोराइड फ़्लोराइट, ऐपेटाइट और कई अभ्रकों में मिलता है, जो ग्रेनाइटी और ज्वालामुखीय भू-भाग में आम हैं। इन चट्टानों के लंबे संपर्क में पड़ा भूजल — ख़ासकर सूखे इलाक़ों में, जहाँ पुनर्भरण धीमा है और वाष्पीकरण बचे हुए को गाढ़ा करता जाता है — लगातार फ़्लोराइड उठाता रहता है। इसीलिए राजस्थान, गुजरात, तेलंगाना, आंध्र प्रदेश, कर्नाटक, मध्य प्रदेश और बिहार के प्रभावित इलाक़े उद्योग के नक़्शे से नहीं, भूविज्ञान और सूखेपन के नक़्शे से मेल खाते हैं।

गंगा–ब्रह्मपुत्र के मैदानों का आर्सेनिक ज़्यादा दिलचस्प और ज़्यादा परेशान करने वाली कहानी है। आर्सेनिक तलछट के कणों पर चढ़ी आयरन ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड की परतों से बँधा रहता है, जहाँ वह हानिरहित है। गहरी, ऑक्सीजन-रहित और कार्बनिक पदार्थ से भरी परतों में जीवाणु साँस लेने के लिए उसी लोहे को Fe(III) से Fe(II) में अपचयित करते हैं — और जैसे-जैसे लोहे का खनिज घुलता है, उसने जो आर्सेनिक थाम रखा था वह पानी में छूट जाता है। यानी यह प्रदूषण किसी रिसाव से नहीं, ज़मीन के नीचे चलती सामान्य सूक्ष्मजीव-क्रिया से पैदा होता है।

इतिहास में एक कड़वी विडंबना भी है। बंगाल, बिहार और असम में लाखों नलकूप ठीक इसीलिए लगाए गए थे कि लोग कीटाणुओं से भरे सतही पानी से हट जाएँ — और वह कार्यक्रम सफल रहा, उसने दस्त-जनित बीमारियों से बहुत सारी जानें बचाईं। उसी ने लोगों को ठीक उन अपचायक जलभृतों के पानी पर पहुँचा दिया जहाँ आर्सेनिक छूटता है। एक समस्या हल हुई और दूसरी सामने आई, जिसकी जाँच कोई कर ही नहीं रहा था।

दोनों धीमे हैं। सीमा से ऊपर फ़्लोराइड दंत फ़्लोरोसिस करता है और सालों में अस्थि फ़्लोरोसिस — जोड़ों का दर्द, अकड़न और हड्डियों की विकृति, जो लगभग अपरिवर्तनीय है। आर्सेनिक त्वचा पर घाव और रंग-परिवर्तन करता है, और दशकों में त्वचा, मूत्राशय व फेफड़ों के कैंसर का ख़तरा बढ़ाता है। न इनसे पानी का स्वाद बदलता है, न रंग, न गंध — और न कोई इस हफ़्ते बीमार पड़ता है। अदृश्य, बेस्वाद और धीमा — यही मेल है जिसकी वजह से यह समस्या उन जगहों पर भी बनी हुई है जहाँ तीस साल से इसकी जानकारी है।

भारतीय पेयजल मानक फ़्लोराइड की स्वीकार्य सीमा 1 mg/L रखते हैं, जिसे सिर्फ़ वहीं 1.5 mg/L तक ढील दी जा सकती है जहाँ कोई दूसरा स्रोत न हो; और आर्सेनिक की स्वीकार्य सीमा 0.01 mg/L है, जो WHO के दिशानिर्देश मान के बराबर है।

आर्सेनिक को पहले ऑक्सीकृत करना क्यों पड़ता है

आर्सेनिक के उपचार की सबसे अहम व्यावहारिक बात यही है, और सबसे ज़्यादा छूट भी यही जाती है।

भूजल में आर्सेनिक दो रूपों में रहता है। आर्सेनेट, As(V), ऑक्सीजन वाले पानी में मिलता है; सामान्य pH पर उस पर ऋण आवेश होता है, इसलिए वह धनावेशित मेटल ऑक्साइड सतह से मज़बूती से जुड़ जाता है। आर्सेनाइट, As(III), उन्हीं अपचायक जलभृतों में हावी है जहाँ आर्सेनिक की असली समस्या है — और उदासीन pH पर वह एक अनावेशित, तटस्थ अणु है। अधिशोषक के पकड़ने लायक़ उस पर कुछ है ही नहीं।

नतीजा सीधा है: जो अधिशोषण इकाई प्रयोगशाला में आर्सेनेट के साथ शानदार चलती है, वही आर्सेनाइट से भरे असली भूजल से बहुत कम हटा पाती है। इसलिए हर काम करने वाली आर्सेनिक-निष्कासन प्रणाली ऑक्सीकरण के क़दम से शुरू होती है — वायुसंचार, क्लोरीन, परमैंगनेट, या ऐसा माध्यम जो ऑक्सीकरण और अधिशोषण साथ करे — ताकि अधिशोषक तक पहुँचने से पहले As(III) बदलकर As(V) हो जाए।

जो इकाई बिना ऑक्सीकरण चरण के बेची जाए, या जिसे लगाने वाला यह जानता ही न हो कि वह चरण है क्यों, वह ठीक उसी पानी में कमज़ोर पड़ेगी जिसके लिए ख़रीदी गई थी। फ़्लोराइड के साथ यह दिक़्क़त नहीं है: वह एक ही रूप वाला सीधा ऋणायन है, और उसकी कठिनाई कहीं और है।

हटाता असल में क्या है

मेटल ऑक्साइड सतह पर अधिशोषण दोनों के लिए मुख्य तरीक़ा है, और दोनों में भौतिक रसायन एक ही है: जलयुक्त ऑक्साइड की सतह पर pH के हिसाब से आवेश होता है, और लक्ष्य आयन हाइड्रॉक्साइड को हटाकर उस पर बैठ जाता है।

फ़्लोराइड के लिए शास्त्रीय माध्यम ऐक्टिवेटेड ऐलुमिना है। यह अच्छा चलता है, सस्ता है, और इसकी दो कड़ी शर्तें हैं। इसकी क्षमता pH पर तीखी निर्भरता रखती है — क़रीब 5.5 से 6.5 के हल्के अम्लीय पानी में सबसे ऊँची, और उस क्षारीय भूजल में गिरती हुई जो फ़्लोराइड वाले इलाक़ों में अक्सर मिलता है। और यह प्रतिस्पर्धी है: बाइकार्बोनेट, सल्फ़ेट, फ़ॉस्फ़ेट और सिलिकेट सब उन्हीं स्थलों के लिए लड़ते हैं, इसलिए साफ़ प्रयोगशाला-पानी में नापी गई क्षमता किसी असली बोरवेल के लिए आशावादी ऊपरी सीमा भर है। सोडियम हाइड्रॉक्साइड और फिर अम्ल से उदासीनीकरण द्वारा पुनर्जनन संभव है, जो ज़्यादातर क्षमता लौटा देता है — पूरी नहीं — और साथ में गाढ़ा फ़्लोराइड-युक्त कचरा छोड़ता है, जिसे कहीं तो जाना ही है।

आर्सेनिक के लिए लोहा-आधारित माध्यम — ग्रैन्युलर फ़ेरिक हाइड्रॉक्साइड और उससे जुड़े आयरन ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड — आर्सेनेट के प्रति बहुत तेज़ आकर्षण रखते हैं और इस क्षेत्र में छाए हुए हैं। ये ऐलुमिना से ज़्यादा चौड़ी pH सीमा झेल लेते हैं, जो व्यवहार में मायने रखता है। इन्हें आम तौर पर पुनर्जनित करने के बजाय भर जाने तक चलाकर बदल दिया जाता है, और भरा हुआ माध्यम आर्सेनिक वाला कचरा है — जिसे सही ढंग से ठिकाने लगाना होता है, सड़क किनारे फेंकना नहीं।

स्कंदन और अवक्षेपण दूसरा जमा-जमाया रास्ता है। भारत में विकसित नालगोंडा तकनीक फिटकरी और चूना डालती है, जिससे बनने वाला ऐलुमिनियम हाइड्रॉक्साइड का फ़्लॉक बैठते-बैठते फ़्लोराइड को साथ ले जाता है। यह सस्ता है और इसमें कोई विशेष मटेरियल नहीं चाहिए। इसकी कमज़ोरियाँ भी उतनी ही असली हैं: यह ख़ासा कीचड़ बनाती है, शोधित पानी में कुछ ऐलुमिनियम छोड़ जाती है, कच्चे पानी के हिसाब से बदलती सटीक मात्रा माँगती है, और ऐसे संचालक पर टिकी है जो रोज़ आए। इस सिद्धांत पर बने कई सामुदायिक संयंत्र पहली चार वजहों से नहीं, आख़िरी वजह से बंद हुए।

झिल्ली प्रक्रियाएँ दोनों को भरोसे से हटाती हैं। रिवर्स ऑस्मोसिस फ़्लोराइड और आर्सेनिक समेत लगभग सारे घुले आयन रोक देता है, और नैनोफ़िल्ट्रेशन कम दाब पर उसका बड़ा हिस्सा कर लेता है। इसीलिए प्रभावित इलाक़ों में RO घरेलू जवाब बन चुका है, और वह काम करता है। उसकी क़ीमत भी है: बिजली; ऐसा रिजेक्ट प्रवाह जिसमें अक्सर हर एक लीटर शोधित पानी के बदले एक से तीन लीटर बहा दिया जाता है; बाक़ी सब के साथ कैल्शियम और मैग्नीशियम का भी निकल जाना; और वह रखरखाव जिसे घर अक्सर भूल जाते हैं। और आर्सेनिक वाले गाँव में गाढ़ा रिजेक्ट पानी ज़मीन पर उँडेलना उसी आर्सेनिक को उसी जलभृत में वापस डालना है जिससे सब पी रहे हैं।

आयन विनिमय दोनों के लिए चलता है, ऐलुमिना जैसी प्रतिस्पर्धी-आयन शर्त के साथ, और घरों से ज़्यादा संस्थानों में मिलता है।

नैनोमटेरियल कहाँ सचमुच काम आते हैं, और कहाँ सिर्फ़ स्टिकर हैं

अब वह हिस्सा जिसमें सावधानी चाहिए, क्योंकि "नैनो" बहुत सारे जल-उत्पादों पर लिखा मिलता है और उनमें से कुछ में ही उसका असली मतलब होता है।

असली तर्क सीधा है और नैनो पैमाने का वही जाना-पहचाना तर्क है: अधिशोषण सतह पर होता है, और उतने ही द्रव्यमान के अधिशोषक को बहुत छोटे कणों में बाँट देने से उपलब्ध सतह कई गुना हो जाती है। नैनोसंरचित आयरन ऑक्सीहाइड्रॉक्साइड, नैनो-ऐलुमिना, मिश्रित व डोप किए गए मेटल ऑक्साइड और तरह-तरह के कंपोज़िट प्रयोगशाला परीक्षणों में परंपरागत दानेदार माध्यमों से प्रति ग्राम काफ़ी ऊँची अधिशोषण क्षमता दिखाते हैं — और ऊँची क्षमता का मतलब है छोटा कॉलम, कम बार बदलना, कम कचरा।

पर काम करने वाले फ़िल्टर तक पहुँचते-पहुँचते वह बढ़त क्यों सिकुड़ जाती है, यह जानना ज़रूरी है, क्योंकि ज़्यादातर मटेरियल यहीं रुक जाते हैं।

• महीन पाउडर को बहाव वाले कॉलम में नहीं डाला जा सकता। वह जम जाता है, दाब-अंतर असहनीय हो जाता है, और वह ख़ुद बहकर शोधित पानी में चला जाता है। असली इस्तेमाल के लिए उसे दानेदार बनाना या किसी आधार पर उगाना पड़ता है — और दोनों क़दम उसी सतह का बड़ा हिस्सा दबा देते हैं जिसके नाम पर मटेरियल चुना गया था।
• बीकर की क्षमता कॉलम का प्रदर्शन नहीं है। ज़्यादातर शोध-पत्रों में छपा आँकड़ा साफ़ पानी में एक ही प्रदूषक के साथ किए बैच परीक्षण की साम्य-क्षमता है। फ़ील्ड इकाई की परख ब्रेकथ्रू वक्र से होती है: असली प्रवाह दर पर, प्रतिस्पर्धी आयनों से भरे असली पानी में, आउटलेट के सीमा पार करने से पहले कितने लीटर निकले। दोनों आँकड़ों का रिश्ता ढीला है, और साहित्य में पहला कहीं ज़्यादा छपता है, दूसरा कहीं कम।
• अर्थशास्त्र पुनर्जनन और निपटान से तय होता है। जो माध्यम शानदार अधिशोषण करे पर पुनर्जनित न हो सके, वह उपभोग्य वस्तु है — और प्रति लीटर उसकी लागत में भरे हुए माध्यम के ख़तरनाक-कचरा निपटान की क़ीमत भी शामिल है।
• प्रति ग्राम लागत ग़लत पैमाना है। सही पैमाना है सीमा से नीचे लाए गए प्रति हज़ार लीटर की लागत — और अक्सर बार-बार बदला जाने वाला सस्ता परंपरागत माध्यम महँगे उन्नत माध्यम को हरा देता है।

और फिर वे दावे हैं जो इन प्रदूषकों के बारे में हैं ही नहीं। प्यूरीफ़ायर में नैनो-सिल्वर एक जीवाणुरोधी तत्व है; फ़्लोराइड या आर्सेनिक पर उसका कोई असर नहीं। ऐक्टिवेटेड कार्बन ब्लॉक, नैनो लिखा हो या न हो, कार्बनिक यौगिक, क्लोरीन, स्वाद और गंध सोखता है — ये आयन नहीं। ग्राफीन ऑक्साइड झिल्लियाँ और कार्बन नैनोट्यूब फ़िल्टर सचमुच सक्रिय शोध-क्षेत्र हैं, जिनमें असली संभावना है — और वे आज दुकान पर मिलने वाले प्यूरीफ़ायर के भीतर नहीं होते।

किसी भी जल-उत्पाद के बारे में काम का सवाल यह कभी नहीं है कि "इसमें कोई उन्नत मटेरियल है क्या?", बल्कि यह है — "यह कौन-सा प्रदूषक हटाता है, किस तंत्र से, किसकी जाँच से प्रमाणित, और कितने लीटर के बाद रुक जाता है?" ईमानदार सप्लायर चारों का जवाब दे सकता है।

पहला क़दम जो पहले आना चाहिए

चूँकि इनमें से हर तकनीक प्रदूषक-विशिष्ट है, इसलिए किसी घर या पंचायत का सबसे क़ीमती क़दम कुछ सौ रुपये का है और लगभग हमेशा छोड़ दिया जाता है: पानी की जाँच कराइए।

फ़्लोराइड और आर्सेनिक के लिए माध्यम अलग हैं। लोहे और कठोरता का इलाज फिर अलग है, और ज़्यादा लोहा उस आर्सेनिक इकाई को जाम कर देगा जो उसके लिए बनी ही नहीं थी। नाइट्रेट के लिए आयन विनिमय या RO चाहिए। बिना जाँच के चुना गया प्यूरीफ़ायर एक अनुमान है — और ग़लत चीज़ हटाने वाला महँगा अनुमान परिवार को वह सबसे ख़तरनाक चीज़ देता है जो मिल सकती है: सुरक्षा के बिना निश्चिंतता।

राज्य के लोक स्वास्थ्य अभियांत्रिकी विभाग, ज़िला प्रयोगशालाएँ, कृषि विश्वविद्यालय और मान्यता प्राप्त निजी प्रयोगशालाएँ — सब पानी जाँचते हैं, और प्रभावित इलाक़े में माँगने लायक़ मानक हैं फ़्लोराइड, आर्सेनिक, लोहा, नाइट्रेट, कुल घुले ठोस और कठोरता। जाँच उसी स्रोत की कराइए जिससे सचमुच पिया जाता है, और कुएँ में कोई बदलाव होने पर दोबारा कराइए — क्योंकि भूजल की रसायनिकता थोड़ी-थोड़ी दूरी पर और गहराई के साथ बदलती है: सौ मीटर की दूरी पर खड़े दो बोरवेल सचमुच अलग पानी दे सकते हैं।

छात्रों और शोधकर्ताओं के लिए इसका महत्व

जल-शोधन के अधिशोषक व्यावहारिक मटेरियल साइंस के सबसे ज़्यादा छपने वाले और सबसे कम लगने वाले क्षेत्रों में हैं, और इन दो तथ्यों के बीच का फ़ासला ही असली सबक़ है। हज़ारों शोध-पत्र फ़्लोराइड या आर्सेनिक के लिए ऊँची साम्य-अधिशोषण क्षमता वाला कोई नया मटेरियल बताते हैं। बहुत कम बताते हैं कि असली भूजल पर, प्रतिस्पर्धी आयनों के साथ, कई पुनर्जनन चक्रों तक, भरा हुआ माध्यम कहाँ जाएगा इसके जवाब और प्रति घन मीटर लागत के साथ, कोई भरा हुआ कॉलम ब्रेकथ्रू तक चलाया गया। दूसरी तरह का पत्र लिखना कहीं कठिन है और क्षेत्र को ज़रूरत उसी की है।

प्रोजेक्ट चुनने वाले के लिए यह फ़ासला हतोत्साहन नहीं, अवसर है। असली पानी पर कॉलम अध्ययन, वास्तविक सांद्रता पर प्रतिस्पर्धी-आयन बर्ताव, कई चक्रों तक पुनर्जनन, ऐसी दानेदार बनाने की विधियाँ जो पहुँच वाली सतह बचाए रखें, और ईमानदार तकनीकी-आर्थिक विश्लेषण — ये सब प्रकाशन योग्य हैं, सब उपयोगी हैं, और सबकी आपूर्ति कम है।

सामाजिक-तकनीकी आधा हिस्सा भी उतना ही वज़न रखता है। भारत में सामुदायिक फ़्लोराइड-निष्कासन संयंत्रों का इतिहास बड़े हिस्से में अच्छी रसायन विद्या के रखरखाव, पुर्ज़ों, मात्रा-अनुशासन और कीचड़-निपटान से हार जाने का इतिहास है। जो उपचार प्रयोगशाला में चले और गाँव में बैठ जाए, उसने समस्या हल नहीं की — और ऐसा क्यों होता है यह समझना इस विषय का उतना ही हिस्सा है जितना कोई समतापी वक्र।

अक्सर पूछे जाने वाले सवाल

क्या उबालने से फ़्लोराइड या आर्सेनिक निकल जाता है?

नहीं — उल्टा होता है। उबालना रोगाणु मारता है, जो क़ीमती है, पर वह पानी को भाप बनाकर उड़ाता है और घुले लवण पीछे छोड़ देता है, इसलिए बचे हुए पानी में सांद्रता ज़रा बढ़ जाती है। हर उस प्रक्रिया के साथ यही होता है जो पानी उड़ाती है पर भाप पकड़ती नहीं। सिर्फ़ आसवन, जिसमें भाप को ठंडा करके इकट्ठा किया जाता है, इस तरह अलग करता है — और वह बिलकुल अलग उपकरण है।

क्या मेरा RO प्यूरीफ़ायर इन्हें हटा देगा?

ठीक से चलता रिवर्स ऑस्मोसिस दोनों का बड़ा हिस्सा रोक देता है, और प्रभावित इलाक़े में यह उचित चुनाव है। शर्तें ये हैं कि झिल्ली सही-सलामत हो और अपनी उम्र पार न कर चुकी हो, इकाई का रखरखाव सचमुच होता हो, और जो पूर्व-उपचार उसे चाहिए वह मौजूद हो। यह जानना भी ज़रूरी है कि RO कैल्शियम-मैग्नीशियम भी हटा देता है, आने वाले पानी का बड़ा हिस्सा बहा देता है, और गाढ़ा रिजेक्ट बनाता है — जिसे आर्सेनिक वाले इलाक़े में ज़मीन में वापस नहीं जाना चाहिए।

"नैनो सिल्वर" या "ऐक्टिवेटेड कार्बन" फ़िल्टर इनके ख़िलाफ़ काम का है?

फ़्लोराइड या आर्सेनिक के लिए नहीं। चाँदी जीवाणुरोधी है और ऐक्टिवेटेड कार्बन कार्बनिक यौगिक, क्लोरीन, स्वाद व गंध सोखता है। दोनों अपने काम के लिए उपयोगी हैं और इनमें से कोई इस तरह के घुले अकार्बनिक आयन का इलाज नहीं है। अगर कोई उत्पाद फ़्लोराइड या आर्सेनिक हटाने का दावा करे, तो पूछिए कि यह काम कौन-सा माध्यम करता है, और तय मात्रा के बाद आउटलेट की सांद्रता दिखाने वाली जाँच रिपोर्ट माँगिए।

उपचार इकाई कुछ महीनों बाद काम करना क्यों बंद कर देती है?

क्योंकि अधिशोषक भर जाते हैं। हर ग्राम माध्यम में सीमित स्थल होते हैं, और वे भर जाने पर पानी बिना बदले निकलने लगता है — इसी को ब्रेकथ्रू कहते हैं, और यह बिना किसी दिखने वाले संकेत के होता है। इसीलिए इकाई के साथ आपके पानी की गुणवत्ता के लिए लीटर में बताई गई क्षमता, बदलने या पुनर्जनन का समय-चक्र, और समय-समय पर आउटलेट की जाँच होनी चाहिए। जिस फ़िल्टर की कभी जाँच न हो और जो कभी बदला न जाए, वह लौटकर सिर्फ़ एक पाइप का टुकड़ा रह जाता है।

पानी देखने और स्वाद में ठीक है, तो क्या वह सुरक्षित है?

इस सवाल पर नहीं। हानिकारक सांद्रता वाले फ़्लोराइड और आर्सेनिक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन होते हैं, और उनके स्वास्थ्य-प्रभाव सालों में उभरते हैं — ठीक इसीलिए प्रभावित समुदाय ख़तरा दर्ज होने के बरसों बाद तक वही पानी पीते रहते हैं। साफ़ दिखना और स्वाद गंदलेपन और कुछ घुले कार्बनिक पदार्थों के बारे में बताते हैं; इन दो आयनों के बारे में वे कुछ नहीं कहते। यह सिर्फ़ प्रयोगशाला जाँच बताती है।