वर्गीकरण व विलगीकरण

वर्गीकरण व विलगीकरण : उपलब्ध मिश्रणातील विशिष्ट घटकाचे प्रमाण जरूरीप्रमाणे वाढवून त्या मिश्रणाचे असे एक अगर अधिक भाग तयार करण्याच्या क्रियेस वर्गीकरण म्हणतात. मिश्रणातून आवश्यक तो घटक शक्य तितक्या शुद्ध स्वरुपात अलग करण्याच्या क्रियेला विलगीकरण म्हणतात. मिश्रणातील एका घटकाचा भौतिक परिणाम दुसऱ्या घटकापेक्षा निराळा असेल व त्यामुळे मिश्रणातील त्याच्या संहतीत (प्रमाणात) फरक पडत असेल, तर अशा घटकांच्या संदर्भात त्या मिश्रणाचे वर्गीकरण व विलगीकरण करणे शक्य असते. उदा., एखाद्या द्रवात मिश्रण टाकल्यावर त्यातील एक घटक तरंगत असेल व दुसरा बुडत असेल, तर वर्गीकरण वा विलगीकरण फारच सुलभ होईल.

वर्गीकरण व विलगीकरण क्रियांत पदार्थांच्या भौतिक गुणधर्मांचा उपयोग करण्यात येतो. त्यांत रासायनिक विक्रिया अभिप्रेत नाहीत. या क्रिया यांत्रिक असून एकमेकांशी मिळत्या जुळत्या असल्याने त्यांतील सीमारेषा स्पष्ट नाही.

उसाच्या शुद्ध केलेल्या रसापासून साखर मिळविणे ही विलगीकरण क्रिया आहे, तर अशी साखर प्रथम आठ क्रमांकाच्या चाळणीवर चाळून तिच्यातील मोठे कण अलग केल्यावर अनुक्रमाने १०,१४ व २८ क्रमांकांच्या चाळण्यांवर चाळून जाडी, मध्यम व बारीक असे तिचे वापराच्या दृष्टीने सोयीचे भाग तयार करून उरलेले बारीक कण बाजूला करणे ही वर्गीकरण क्रिया आहे. कण्या काढून टाकण्याकरिता धान्ये चाळणे अथावा पाखडणे, मळणी केलेले धान्य टपोरे दाणे मिळविण्याकरिता सुपातून मंद वाऱ्याच्या झुळकीवर सोडणे, तादूंळ इ. पाण्यात घोळून खडे अलग करणे यांसारख्या नित्य व्यवहारातील क्रिया वर्गीकरणाचीच उदाहरणे आहेत.

खनिजांपासून धातू गाळण्याच्या उद्योगात बऱ्याच वेळा आवश्यक त्या खनिजाचे प्रमाण पुष्कळसे वाढवावे लागते. खाणीतून बाहेर काढलेल्या दगडी कोळशातील माती धुऊन टाकावी लागते. त्याचप्रमाणे रंग, रबर, कागद इ. उद्योगांत वापरावयाची भरण-द्रव्ये अतिसूक्ष्म कणांच्या स्वरुपात जमवावी लागतात. मृत्तिका उद्योग, सिमेंट, विद्युत् सामग्री उद्योग, सौंदर्यप्रसाधने वगैरे उद्योगांत ठराविक आकारमानाच्या कणांचे ठराविक प्रमाण असलेले भाग पुढील प्रक्रियेपूर्वी तयार करावे लागतात. ही सर्व उद्दिष्टे वर्गीकरण क्रियेने साध्य करता येतात.

वरील बहुतांशी सर्व क्रिया पाण्याच्या किंवा हवेच्या माध्यमातून करण्यात येतात परंतु आवश्यक तेथे इतर द्रव पदार्थही वापरता येतात प्रस्तुत नोंदीतील यापुढील विवेचनात ‘पाणी’ हा शब्द अशा इतर सर्व द्रव्यांच्या अनुरोधानेही वापरला आहे.

ज्याप्रमाणे आवश्यक त्या घटकांचे प्रमाण वाढविण्याकरिता या क्रियांचा उपयोग होतो त्याप्रमाणे नको असलेल्या घटकांचे प्रमाण कमी करण्याकरिताही त्यांचा उपयोग केला जातो. पिण्याचे पाणी शुद्ध करणे, सांडपाणी स्वच्छ करणे, धुराड्यात निर्माण होणारे वायू साफ करणे वगैरे प्रक्रियांत वर्गीकरण व वलगीकरण क्रियांना महत्त्वाचे स्थान आहे.

वर्गीकरण :चाळण्यांचे वर्गविभाजक: साखर, रस्त्याकरिता वापारावयाची खडी इ. मोठे खडे असलेल्या मिश्रणांचे वर्गीकरण निरनिराळ्या चाळण्यांतून चाळून करता येते. मोठ्या छिद्रांच्या एका चाळाणीतून मिश्रण खाली गेल्यावर दुसऱ्या लहान छिद्रांच्या चाळणीतून खाली न जाता त्या चाळणीवर राहणरा एक भाग तयार होतो. या भागात सुद्धा सर्व खडे एकाच आकारमानाचे नसतात. या दोन चाळण्यांच्या मधल्या आणखी चाळण्या वापरून त्या भागाचे आणखी अनेक भाग करणे शक्य असते पण व्यवहारात त्यांची आवश्यकता नसते. अशा वेळी अशा भागांकरिता मानके (प्रमाणभूत नियम) घालून देण्याची रुढी आहे. साखरेच्या बाबतीत अशा भागांकरिता त्या दोन चाळण्यांच्या छिद्रांमधीलच आकारमान  असणाऱ्या खड्यांचे एकूण प्रमाण त्या त्या प्रतीत किमान ७०%तरी असावे, असा दंडक आहे. वर्गीकरणाच्या क्रियांमध्ये मिळणाऱ्या बहुतेक सर्व भागांकरिता वरील विवेचन लागू आहे. निरनिराळ्या उद्योगांनी आपापल्या गरजांनुसार आवश्यक ती मानके ठरविली आहेत.

प्रथम सर्वांत बारीक व नंतर क्रमाक्रमाने छिद्रे मोठी होत जाणाऱ्या गोल फिरत्या चाळण्या एकाच अक्षावर बसविता येतात किंवा वर मोठी हालती अगर फिरती चाळणी ठेवून तीतून पडणारा माल खालच्या उतरत्या क्रमांकाने छिद्रे लहान होत जाणाऱ्या चाळण्यांवर घेऊन चाळण्यांची अशी उतरंड करून वापरता येते. पत्र्यातील छिंद्रांच्या ऐवजी पाहिजे ते अंतर ठेवलेल्या समांतर सळया जुळवून तयार केलेल्या चाळण्या, विणलेली धातूच्या तारेची जाळी, घट्ट विणीचे कापड वगैरेंचा चाळणक्रियेसाठी उपयोग करता येतो. [→ चाळणे].

मिश्रणातील कणांचे आकारमान जसजसे लहान होते जाते तसतशी चाळण्यांच्या वापरावर अधिकाधिक मर्यादा पडते. बारीक छिद्रांच्या चाळण्या नाजूक असतात, त्यांची छिद्र लवकर बुजून जातात आणि त्यामुळे मोठ्या प्रमाणावर मिश्रणे हाताळणे शक्य होत नाही. साधारण ५० मायक्रॉन (१ मायक्रॉन = १०^–६ मी.) पर्यंतचे आकारमान असलेल्या कणांकरिता चाळण्या वापरता येतात.

वर उल्लेखिल्याप्रमाणे कोणत्याही भागातील सर्व कणांचे आकारमान सारखे नसते, त्याचप्रमाणे सर्व कणांचे आकारही सारखे नसतात. चौकोनी, चपटे, लांबटगोल, शंक्वाकार, ओबडधोबड इ. अनेक आकाराचे कण एकाच भागात असू शकतात आणि त्यांची विशिष्ट परिस्थितीतील प्रतिक्रिया निरनिराळी असू शकते परंतु अशा प्रत्येक आकाराच्या कणांकरिता लागू असणारी सूत्रे व समीकरणे तयार करून वापरणे व्यवहारात अशक्य आहे. यामुळे जे आकारमान अभिप्रेत असेल त्या मापाचा व्यास असलेल्या गोल कणांचे गुणधर्म व त्यांच्या प्रतिक्रिया सर्व कणांच्या बाबतीतही होतील असे गृहीत धरून सर्व सूत्रे, समीकरणे व अभिकल्पीय (आराखड्याचे) अंदाज तयार केले जातात. ते सर्व कणांना बव्हंशाने लागू पडतात,  असाच अनुभव आहे.

प्रवाही द्रवांवर आधारित वर्गीकरण : स्थिर द्रवात एखाद्या पदार्थांच्या  कणांचे मिश्रण सोडले, तर त्यातील मोठे कण अधिक वेगाने खाली जातात. कणांचे आकारमान जसजसे लहान होते तसतसा त्यांचा खाली पडण्याचा वेगही कमी होत जातो. अगदी सुरुवातीला म्हणजे द्रवात सोडल्या क्षणी सर्व कणांचा खाली जाण्याचा वेग (व) खालील सूत्रानुसार असतो.

यात ग = पृथ्वीचा गुरुत्वीय प्रवेग, घ_१ = द्रवाची घनता व घ_२ = पदार्थाची घनता. पण कणांची हालचाल सुरू होता क्षणीच द्रवाची श्यानता (दाटपणा), पृष्ठताण इत्यादींचा प्रभाव कणांवर पडू लागतो  आणि परिणामी त्याच पदार्थाचे निरनिराळ्या आकारमानांचे कण निरनिराळे वेग धारण करतात. शेवटी प्रत्येक कणाला त्याच्या आकारमानाप्रमाणे निश्चित असा अंतिम वेग प्राप्त होतो. अशा प्रकारे कणांचे आकारमान लहान होत जाईल त्याप्रमाणे त्यांचा खाली पडण्याचा अंतिम वेगही कमी होतो. अतिसूक्ष्म कणांच्या बाबतीत तो शून्याच्या जवळपास पोहोचतो त्यामुळे असे कण बराच काळ द्रवात तरंगत राहतात.

वरील सूत्रावरून असे दिसून येईल की, पदार्थाची घनता जसजशी कमी होत जाईल तसतसे कणांच्या वेगाचे मूल्य कमी  होत जाईल. शेवटी जेव्हा पदार्थाची घनता द्रवाच्या घनतेबरोबर असेल तेव्हा त्या पदार्थाच्या कणांचा त्या द्रवात खाली जाण्याचा वेग शून्य असेल म्हणजेच दोन निरनिराळ्या घनता असलेल्या पदार्थांची एखाद्या द्रवात खाली पडण्याची नैसर्गिक प्रवृत्ती निरनिराळी असते. जास्त घनता असलेल्या जड पदार्थाचा एखादा कण त्याच आकारमानाच्या कमी घनता असलेल्या पदार्थाच्या कणापेक्षा अधिक वेगाने द्रवात खाली जाईल.

प्रत्यक्षात जास्त घनता असलेला पदार्थ (समजा अ) व कमी घनता असलेला पदार्थ (समजा क) यांच्या कणांच्या मिश्रणात अ च्या लहान कणांचा द्रवात खाली जाण्याचा वेग क च्या काही  मोठ्या कणांच्या वेगाइतका असू शकतो आणि असे कण एकाच वेगाने खाली पडतात.  

अ व क यांच्या ठराविक कणांचे द्रवात खाली पडण्याचे वेग जर सारखेच असतील, तर त्यांच्या आकारमानाबद्दलचे सूत्र खालीलप्रमाणे असते.

येथे य_क = क पदार्थाच्या कणांचा व्यास, य_अ = अ पदार्थांच्या कणांचा व्यास,  घ_क = कची घनता, घ_अ = अ ची घनता, घ = द्रवाची घनता, क्ष =१ (जर न्यूटन यांचे गति-नियम लागू पडत असतील तर) अथवा क्ष = १/२  (जर न्यूटन यांचे गति- नियम लागू पडत असतील तर) . न्यूटन यांचे गति-नियम साधारणपणे १ मिमी. व्यासापर्यंतच्या कणांना लागू पडतात.

अ व क यांच्या घनतांत खूप फरक असेल, तर त्यांच्या मिश्रणाचे वर्गीकरण करणे सुलभ असते. त्यांच्या घनतांत फारसा फरक नसेल, तर मात्र त्यांचे वर्गीकरण करणे अवघड होते. अशा वेळी पाण्याऐवजी अधिक घनतेचा दुसरा द्रव (विद्राव) तयार करून त्याची घनता वाढवितात. द्रवाची घनता  घ वाढल्यामुळे (२) या सूत्रातील उजव्या बाजूचे मूल्य पाणी वापरल्यापेक्षा खूप वाढते आणि अशा कृत्रिम रीत्या घनता वाढविलेल्या द्रवात वर्गीकरण करणे सुलभ होते. झिंक क्लोराइड, कॅल्शियम क्लोराइड यांसारखी लवणे पाण्यात विरघळवून पाण्याची घनता काही प्रमाणात वाढविता येते. गॅलेना या खनिजाचे अतिसूक्ष्म कण पाण्यात मिसळून त्याची घनता ३·५ इतकी वाढविता येते. बेंझीन व कार्बन टेट्राक्लोराइड यांची निरनिराळ्या प्रमाणांत मिश्रणे करून निरनिराळ्या घनतांचे द्रव तयार करता येतात.

स्थिर द्रवात कण सोडले, तर ते सरळ रेषेत खाली पडतात पण ते जर द्रवाच्या प्रवाहात सोडले, तर त्यांचा गतिमार्ग हा त्यांचा खाली पडण्याचा वेग आणि द्रवाच्या प्रवाहाचा वेग व दिशा यांवर अवलंबून असतो. द्रवाऐवजी वायू वापरून कणांचे वर्गीकरणही अशाच पद्धतीने करता येते.

गुरुत्वाकर्षणाच्या जोडीला ⇨केंद्रोत्सारण प्रेरणेचा उपयोग केल्यास कणांचा द्रवातील वेग वाढविता येतो. कणांच्या मार्गात अडथळे निर्माण करून त्यांच्या खाली बसण्याच्या वेगात आवश्यक ते बदल करून वर्गीकरणाचे नियमन करता येते. आकारमान व घनता यांच्याखेरीज मिश्रणातील कणांमध्ये चुंबकीय वा स्थिरविद्युत् ग्रहणक्षमता असल्यास अशा प्रेरणांचा उपयोग करून वर्गीकरण करता येते.  

साधा वर्गविभाजक :  आ. १ मध्ये दाखविलेल्या या प्रकारच्या वर्गविभाजकातील पाणी दाबाखाली असून तोटीमुळे नळीतील उभ्या प्रवाहाचा वेग नियंत्रित करता येतो. या वेगानुसार वरच्या तोटीतून आत येणाऱ्या मिश्रणातील कोणते कण खाली पडतात व कोणते वर जातात हे ठरते आणि त्याप्रमाणे वर्गीकरणाचे नियमन करता येते. प्रवाहाचे असे नियमन करून या उपकरणाचा नमुन्यांची तपासणी करण्यासाठीही उपयोग करता येतो. 

मिश्रणाचे आणखी भाग पाडण्याकरिता साध्या वर्गविभाजकातून बाहेर पडणारा उत्प्रवाह पहिल्यापेक्षा थोडा मोठा व्यास असलेल्या दुसऱ्या साध्या वर्गविभाजकात सोडण्यात येतो. मोठ्या व्यासामुळे प्रवाहाचा वर जाण्याचा वेग कमी होतो व पहिल्या उत्प्रवाहातून वाहून आलेले त्यातल्या त्यात मोठे कण खाली बसतात. अशाच तऱ्हेने वाढत्या व्यासाचे साधे वर्गविभाजक एकापुढे एक लावून जरूरीप्रमाणे एकाच प्रवाहातून आणखी भाग मिळविता येतात.  

प्राकृतिक अवसादन टाकी : या वर्गविभाजकात पाण्याचा प्रवाह आडवा असतो. कणांचा खाली पडण्याचा वेग जितका कमी असेल त्या प्रमाणात मूळ ठिकाणापासून ते पुढेपुढे जाऊन अधिकाधिक लांबवर पडतात. अगदी लहान कण उत्प्रवाहाबरोबर पन्हाळीत पडून वाहून जातात. मिश्रणातील अ आणि क  घटकांच्या घनतांत जितका जास्त फरक असेल तितके वर्गीकरण अधिक चांगले होते. पाण्याच्या प्रवाहाचा वेग नियंत्रित ठेवून वर्गीकरणाचे नियमन करता येते.  

आ. २ मधील ८ या पात्रात अ घटकाचे सर्वांत मोठे व मध्यम कण जमतात, ९ या पात्रात अ चे लहान व बारीक कण आणि क चे मोठे व मध्यम कण जमतात. १० या पात्रात अ चे सूक्ष्म आणि क चे लहान व बारीक कण जमतात. उत्प्रवाहात (४) अ चे अतिसूक्ष्म कण व क चे सूक्ष्म कण वाहून जातात.

दुहेरी शंकूंचा वर्गविभाजक : यामध्ये एकात एक दोन शंकू बसविलेले असतात. त्यांपैकी बाहेरचा स्थिर असून आतला वरखाली करता येतो. दोन शंकूंच्या मधल्या कंकणाकृती पोकळीतून पाण्याचा प्रवाह खालून वर वाहतो.  

दोन्ही शंकूंचे कोन असे असतात की, कंकणाकृती पोकळीच्या आडव्या छेदाचे क्षेत्रफळ खालपासून वरपर्यंत सारखे असते. मिश्रण आतील शंकूमधून त्याच्या अर्ध्यापेक्षा थोड्या अधिक खोलीवरून कंकणाकृती पोकळीत सोडतात. प्रवाहामध्ये वर्गीकरण होऊन जड व मोठे कण खालील टाकीत जमतात आणि हलके व लहान कण उत्प्रवाहाबरोबर वाहून जातात.

यांत्रिक फावड्यांचा वर्गविभाजक : यातील टाकीच्या तळाला उतार दिलेला असतो व खाली जमणारा गाळ उताराच्या वरच्या अंगाला ढकलण्याकरिता यांत्रिक रीत्या नियमित क्रमाने गतिमान होणाऱ्या फावड्यांची योजना केलेली असते. फावडी वरच्या चाळीत गाळ वर ढकलतात व गाळापासून थोडी वर उचलली जाऊन झटकन मागे येतात. त्यामुळे पाणी उसळून हलके कण तरंगत ठेवण्यात मदत होते. गाळ पाण्याच्या पातळीपेक्षाही वरच्या अंगाने बाहेर पडत असल्याने बराचसा जलरहित असतो. उत्प्रवाहावाटे बाहेर जाणाऱ्या बारीक कणांच्या मार्गात असलेल्या पडद्याच्या अडथळ्यामुळे वर्गविभाजनास मदत होते.  

अर्धदंडगोलाकार आडव्या टाक्या व फावड्यांच्या ऐवजी रुंद आट्यांची मळसूत्रे वापरून अशाच पद्धतीचे वर्गविभाजक बनविले जातात.

गोलाकार टाक्यांचे वर्गविभाजक : यांचा आकार गोल टाकीप्रमाणे असून उंची कमी असते. पाण्याला संथ गोलाकार गती देण्यात येत असल्याने निर्माण होणाऱ्या केंद्रोत्सारी प्रेरणेमुळे कणांचा खाली बसण्याचा वेग वाढतो. गाळ मध्यभागी जमविला जातो व पाणी परिघावरील उत्प्रवाह पन्हळातून वाहून जाते. अशा वर्गविभाजकांची पाणी हाताळण्याची क्षमता प्रचंड असते. [⟶ अवसादन व निचरण].

छिद्रपाटाचे वर्गविभाजक : यात एका बाजूने तळाला उतार असलेल्या टाकीत पाण्याच्या पातळीबरोबर एक जाळीचा पाट असून त्यावर मिश्रण ठेवले जाते. टाकीच्या दुसऱ्या बाजूला दट्ट्याची व्यवस्था असून त्याच्या साहाय्याने जाळीतून पाणी वर उसळविण्यात येते. जड व बारीक कण जाळीतून खाली जाऊन टाकीच्या तळाशी जमतात. जाळीवर खालच्या अंगाला जड मोठ्या कणांचा एक व त्याच्यावर हलक्या कणांचा दुसरा असे दोन भाग (थर) तयार होतात. सूक्ष्म कण उत्प्रवाहाबरोबर बाहेर जातात.  

विल्फ्ले टेबल : या टेबलाला रुंदीच्या बाजूने थोडा (३° ते ५°) उतार असतो आणि ते  लांबीच्या बाजूने हळूहळू पुढे व झटक्यात मागे हालविण्याची व्यवस्था केलेली असते. लांबीला साधारण समांतर अशा लहान पट्ट्या किंवा रिपा ठोकलेल्या असतात व त्यामुळे टेबलाच्या पृष्ठभागावर तरंगाकार तयार होतात. वरच्या कोपऱ्यावरून मिश्रण व पाणी खालच्या दिशेने उतरतात. पट्ट्यांच्या अडथळ्यांना जड कण अडतात व पुढेपुढे ढकलले जातात. हलके कण पट्ट्यांवरून खाली उतरून मध्यावरून बाहेर पडतात. जड कण टेबलाच्या खालच्या बाजूच्या पुढील कोपर्याबवरून उतरतात.

पाण्याचे चक्रवाती वर्गविभाजक : यांत निमुळत्या शंक्वाकृती उभ्या टाकीत बाजूकडून स्पर्शीय दिशेने पाण्याचा प्रवाह व मिश्रण सोडण्यात येते. त्यामुळे पाण्याचा भोवरा तयार होऊन केंद्रोत्सारी गतीमुळे जड कण भिंतीच्या दिशेने वाहून अलग होतात व खाली जमा होतात. हलके कण वरच्या बाजूकडील मध्यभागी असलेल्या निष्कास (बाहेर टाकल्या जाणाऱ्या) प्रवाहाबरोबर वाहून जातात. अशा प्रकारच्या विभाजकांचा दगडी कोळशातील मातीचे प्रमाण कमी करण्याकरिता चांगला उपयोग होतो.  

हवेचे चक्रवाती वर्गविभाजक : यांचे कार्य वर वर्णन केलेल्या पाण्याच्या चक्रवाती विभाजकाप्रमाणेच चालते व त्यांचा उपयोग करून बारीक कण असलेल्या धुळीचे वर्गीकरण करता येते.

हवेचा दुहेरी शंकूंचा वर्गविभाजक : याची रचना आ. ३ मध्ये दाखविल्याप्रमाणे साधारणपणे असते. मिश्रण वरील बाजूने आतील शंकूत गोलाकार फिरणाऱ्या चकतीवर पडते आणि केंद्रोत्सारक प्रेरणेने आतील शंकूच्या भिंतीकडे फेकले जाते. भिंतीकडे जाताना ते खालून वर उसळणाऱ्या हवेच्या प्रवाहाला पार करून जाते. त्या वेळी हवेच्या वेगानुसार मिश्रणातील बारीक कण हवेबरोबर वर उचलले जाऊन नंतर बाहेरील शंकूमध्ये जातात. मोठे कण आतील शंकूच्या भिंतीवर आपटून खाली पडतात व तेथून बाहेर काढले जातात. बारीक कण बाहेरील शंकूच्या खालील बाजूला जमा होतात व तेथून बाहेर काढले  जातात. फिरत्या चकतीच्याच आसावर वरच्या बाजूस पंखा असतो. त्याच्या फिरण्यामुळे हवा खालून वर ओढली जाते आणि दोन शंकूंच्या मध्ये असलेल्या पोकळीत सोडली जाते. तेथून ती पुन्हा लहान शंकूत बसविलेल्या आडव्या पोकळ दंडामधून चकतीच्या खालील बाजूस आतील शंकूत येऊन पुन्हा वर उसळते. आतील शंकूत वर उसळणाऱ्या हवेचा वेग बाहेरील बाजूने खाली उतरणाऱ्या हवेच्या प्रवाहापेक्षा जास्त ठेवलेला असतो. त्यामुळे बारीक कण बाहेरील शंकूत जमा  होण्यास मदत होते.  

चुंबकीय वर्गविभाजक : यांचा उपयोग मिश्रणातील चुंबकीय गुणधर्म असलेल्या घटकांचे वर्गीकरण करण्यासाठी होतो. मिश्रण खालील पट्ट्यावरुन पुढे येते. ते खाली पडण्याच्या ठिकाणी वरील बाजूच्या चुंबकीय पट्ट्याकडे चुंबकीय घटकाचे कण आकर्षित होतात व त्या पट्ट्याला चिकटून इतर अचुंबकीय कणांपेक्षा थोडे पुढे पडतात.

स्थिरविद्युत् वर्गविभाजक : मिश्रणातील एखादा घटक स्थिरविद्युत् भार ग्रहण करणारा असेल, तर या वर्गविभाजकाचा उपयोग करता येतो. यातील वरच्या संभरक पात्रातून मिश्रण खालील फिरणाऱ्या रुळावर येते. हा रुळ विद्युत् भारित केलेला असतो. मिश्रणातील विद्युत् भार ग्राहक कण रुळावरील विद्युत् भार उचलतात. हे कण खाली पडताना जवळच असलेल्या विरुद्ध भाराच्या रुळाने प्रभावित होऊन या कणांच्या गतिमार्गात फरक पडतो व ते इतर कणांपेक्षा थोडे दूर जमा होतात.

विलगीकरण : घटक पदार्थांच्या प्रावस्थेनुसार (घन, द्रव वा वायुरूप) मिश्रणांचे निरनिराळे प्रकार संभवतात. बऱ्याच वेळा घटक पदार्थांच्या संहती, प्रावस्था, घनता, कणांचे आकारमान व आकार, दाब, तापमान इ. प्रचलांनुसार (विशिष्ट परिस्थितीत स्थिर मूल्य असणाऱ्या, चलांनुसार म्हणजे बदलत्या राशींनुसार) कमी अधिक प्रमाणात बदलतात. या गुणधर्मांचा वापर करून विलगीकरण करता येते व त्यानुसार योग्य संयंत्रे वापरली जातात.

दोन द्रव पदार्थांची मिश्रणे : ऊर्ध्वपातन : उकळबिंदूस घटकांचे द्रवामधील प्रमाण व निर्माण झालेल्या वाफेतील त्यांचे प्रमाण जर भिन्न असेल, तर ऊर्ध्वपातन पद्धतीचा घटकांच्या विलगीकरणासाठी चांगला उपयोग होऊ शकतो. बहुघटकीय मिश्रणातील घटकसुद्धा ऊर्ध्वपातन पद्धतीने विलग करता येतात. [⟶ऊर्ध्वपातन].

निष्कर्षण :नेहमीच्या वातावरणीय दाबाला वा त्यापेक्षा कमी दाबाला केलेले ऊर्ध्वपातन जेव्हा घटक विलग करण्यास उपयोगी पडत नाही तेव्हा निष्कर्षण प्रक्रिया उपयोगी पडते. याकरिता एखादा योग्य असा तिसरा द्रव वापरून त्याच्या योगे मिश्रणातील एक घटक विलग करता येतो. मात्र या तिसऱ्या द्रवात मिश्रणांपैकी एक घटक अधिक विरघळणारा असावा लागतो. [⟶ निष्कर्षण].

अवसादन : मिश्रणाचे दोन थर निर्माण होऊन त्यातील एकात एखाद्या घटकाचे प्रमाण जास्त येत असेल, तर दोन थर स्थिरावून अलग करणारे संयंत्रे वापरून विलगीकरण करणे शक्य होते. [⟶ अवसादन व निचरण].

आयन-विनिमय : मिश्रणातील काही आयन (विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगट) जर  आयन-विनिमयकांशी संयोग करीत असतील, तर आयन-विनिमय पद्धतीचा उपयोग त्यांच्या विलगीकरणासाठी करता येतो. [⟶ आयन-विनिमय].

अपोहन :  मिश्रणातील एखादा घटक अर्धपारगम्य पटलातून आरपार जाऊ शकत असेल, तर तो घटक विलग करण्यासाठी अशा पटलाचा उपयोग होऊ शकतो. [⟶ अपोहन ].

वर्णलेखन : एखाद्या स्तंभात जर मिश्र घटक अधिशोषित झालेले (पृष्ठभागी आकृष्ट करून घेऊन तेथे साचलेले) असतील, तर त्या स्तंभामध्ये तिसरा विद्रावक (विरघळविणारा द्रव) वापरून व त्याच्या प्रवाहाचा उपयोग करून स्तंभातील घटकांचे वर्णलेखन पद्धतीने विलगीकरण करणे शक्य होते. [⟶ वर्णलेखन].

प्रचलाधिष्ठित प्रणाली : अधिशोषण, वर्णलेखन, आयन-विनिमय इ. प्रणाली वापरून मिश्रणातील एखाद्या घटकावर कार्य होत असेल व नंतर त्याच्या प्रचलांमध्ये थोडा बदल करून या कार्याला पुष्टी मिळत असेल, तर प्रचलाधिष्ठित प्रणालीचा उपयोग करता येतो. विशेषतः लहान प्रमाणात अतिशुद्ध स्वरूपात घटक मिळविण्याकरिता अशा प्रणाली चांगल्या उपयुक्त ठरतात.

उदाहरणार्थ समजा, एखाद्या अधिशोषक स्तंभात वरून खालच्या दिशेने थंड तापमानाला प्रवाह  वाहून अ हा घटक अधिशोषित होत आहे. अशा वेळी स्तंभाच्या वरच्या बाजूला अ चे प्रमाण जास्त असेल व मिश्रणातून अ चे प्रमाण कमी झाल्यामुळे स्तंभामध्ये खालच्या बाजूस अधिशोषित अ चे प्रमाण वरच्या भागापेक्षा कमी असेल. नंतर तापमान वाढवून प्रवाह खालच्या भागाकडून वरच्या भागाकडे म्हणजे उलट दिशेने फिरविला, तर अ चा खालचा अधिशोषित भाग जास्त प्रमाणात विरघळून प्रवाहाबरोबर वर जाईल. अशी उलटसुलट क्रिया बऱ्याच वेळा केल्यावर परिणामी खालच्या मिश्रणातील अ चे प्रमाण  अत्यल्प होईल आणि वरच्या भागातील मिश्रणात ते बरेच वाढलेले असेल व अशा प्रकारे विलगीकरण शक्य होईल. अर्थातच, ही पद्धत अतिशय खर्चाची असून अपवादात्मक रीत्याच उपयोगात आणली जाते.

अशाच प्रकारे काही पद्धतींत घटकांच्या संहती pH मूल्य [⟶ पीएच मूल्य],दाब वगैरे प्रचलांवर आधारित असू शकतात.

घन व द्रव पदार्थांची मिश्रणे : मिश्रणातील घन घटकाचे कण पुरेसे मोठे असतील, तेव्हा धातूच्या तारांच्या विणलेल्या जाळ्या, विणलेले पडदे इत्यादींचा वापर करून आणि आवश्यक तेथे दाब, पूरक पदार्थ वगैरेंचा उपयोग करून गाळण पद्धतीने घन घटक अलग करता येतात. [⟶ गाळण क्रिया].

गोल आकाराच्या फिरत्या टोपल्यांमध्ये मिश्रण घेऊन त्यातील द्रव पदार्थ केंद्रोत्सारण पद्धतीने बाहेर फेकून घन पदार्थ अलग करता येतात. दर मिनिटाला सु. १,२०,००० पर्यंत फेरे करणाऱ्या अतिजलद केंद्रोत्सारण यंत्रामध्ये ६,२५,००० ग इतके गुरुत्वाकर्षण निर्माण करून त्याच्या साहाय्याने प्रथिने, कोशिकांमधील (पेशींमधील) द्रव्ये, व्हायरस, डीएनए (डीऑक्सिरिबोन्यूक्लिइक अम्ल) व आरएनए [रिबोन्यूक्लिइक अम्ल ⟶ न्यूक्लिइक अम्ले] यांसारखे सूक्ष्म पदार्थ अलग करणे शक्य झाले आहे. [⟶ केंद्रोत्सारण].

जेव्हा द्रवात घन घटकाच्या कणांचे प्रमाण अत्यल्प असते, तेव्हा गाळण कांड्यांचा चांगला उपयोग होतो. चिनी मातीच्या पाहिजे त्या आकाराची छिद्रे असलेल्या सच्छिद्र गाळण कांड्या तयार करता येतात. द्रव पदार्थ बाहेरून कांडीच्या आत जातो व आतील पोकळी मधील नलिकामार्गे बाहेर पडतो. घन पदार्थांचे कण कांडीच्या बाहेरच्या अंगाला अडकून राहतात. घरगुती पिण्याचे पाणी गाळण्याच्या पात्रांमध्ये अशाच तऱ्हेच्या गाळण कांड्या वापरलेल्या असतात. एकावर एक गाळण कागदाच्या अथवा धातूच्या चकत्या बसवूनही अशा गाळण कांड्या तयार करता येतात.

नमद्याच्या (फेल्टच्या) अगर कापडाच्या पिशव्या शिवून त्या घन पदार्थ अलग करण्याकरिता वापरता येतात. यांत द्रव पदार्थ आतून बाहेर जातो व पिशवीमध्ये जमलेले कण गोळा करता येतात. २० ते २०० मायक्रॉन आकारमानाच्या कणांकरिता अशा पिशव्या वापरता येतात.  

द्रव पदार्थांपासून अलग केल्यानंतर घन पदार्थाच्या कणांना चिकटून राहिलेले पाणी काढून टाकणे आवश्यक असते. कणाच्या पृष्ठभागावरून पाणी हवेत निघून जाण्याची क्रिया बाष्पीभवन आणि विसरण (रेणू परस्परांत मिसळणे) या मार्गांनी होते आणि शेवटी समतोल अवस्था प्राप्त होते. याकरिता⇨निर्जलीकरणाची आणि⇨शुष्कीकरणाची विविध संयंत्रे उपलब्ध आहेत.  

पाण्यात एकजीव होऊन मिसळलेले पदार्थ अवसादन पद्धतीने अलग होत नाहीत. अशा वेळी विशिष्ट पटलांचा उपयोग करून सूक्ष्म गाळण तंत्र, अतिगालन तंत्र व व्यत्क्रमी तर्षण पद्धतींचा वापर करून असे सूक्ष्म घटक विलग करता येतात. [⟶ गाळण क्रिया तर्षण पाणीपुरवठा].

तिसरा द्रव पदार्थ वापरून या मिश्रणांपैकी एखादा घटक जर त्यात अधिक विरघळत असेल किंवा त्यात संयुगाच्या स्वरूपात मिसळत असेल, तर असा तिसरा पदार्थ वापरून विलगीकरण करणे शक्य होते. निओबियम व टँटॅलम यांच्या लवणांची  मिश्रणे अगर युरेनियमाची लवणे मिथिल आयसोब्युटील कीटोन वापरून शुद्ध स्वरूपात मिळविता येतात. [⟶ निष्कर्षण].

पाण्यात मिसळलेले घटक उष्णता, दाब इत्यादींचा योग्य वापर करून त्यायोगे पाण्याची वाफ करून ते काढून टाकून बाष्पीकरण क्रियेने अलग करता येतात. [⟶ बाष्पीकरण].

विरघळलेल्या घटकाचा विद्राव उकळून संपृक्तता बिंदूच्या (विरघळलेल्या पदार्थांचे प्रमाण महत्तम असण्याच्या अवस्थेच्या) पुढे उकळला जाऊन अतिसंपृक्त विद्राव तयार झाला म्हणजे स्फटिकीकरणाच्या क्रियेने घटक अलग करता येतात. त्याकरिता जरूर तर विद्रावात बीजकण सोडून व इतर प्रचलांचे नियमन करून पाहिजे  तसे स्फटिक मिळविता येतात. साखर व मीठ उद्योगांत स्फटिकीकरण क्रिया मोठ्या प्रमाणावर वापरतात. [⟶ स्फटिकीकरण].

घन घटकाच्या कणांच्या भोवती हवेचे सूक्ष्म बुडबुडे चिकटविता आल्यास कण हलके होऊन तरंगू लागतात आणि अशा प्रकारे इतर घटकांपासून प्लवन पद्धतीने घटक अलग करता येतो. उदा., गॅलेना हे शिशाचे खनिज स्फॅलेराइट या जस्ताच्या खनिजापासून अलग करण्याकरिता अशी पद्धत वापरतात. पाण्यात तरंगणारे दुसऱ्या द्रवाचे सूक्ष्म बिंदूसुद्धा या पद्धतीने अलग करणे शक्य असते. [⟶ प्लवन].

 घन पदार्थाची मिश्रणे : अशा मिश्रणातील एखादा घटक जर एखाद्या द्रवात विरघळत असेल, तर निष्कर्षण पद्धतीचा वापर करून तो घटक अलग करता येतो. घटक विरघळल्यानंतर विद्राव अलग करणे व त्या विद्रावातून मूळ घटक वेगळा करणे या क्रिया पाठोपाठ कराव्या लागतात. [⟶ निष्कर्षण].

घन व वायू पदार्थांची मिश्रणे : या प्रकारच्या मिश्रणांत मुख्यत्वे धूळ, धुराड्यातून जाणारी उडती राख, धूर यांसारख्यांचा अंतर्भाव होतो. कणांचे आकारमान १० मायक्रॉनपेक्षा जास्त असेल, तर अवसादन पद्धतीने गुरुत्वीय प्रेरणेच्या साहाय्याने कण अलग करता येतात. वायूच्या प्रवाहाच्या मार्गात अडथळे निर्माण करून वायूचा वेग व दिशा झटक्यात बदलली जाते परंतु कणांची दिशा तितक्या झटकन न बदलली गेल्याने कण अलग होतात. ५ मायक्रॉनपर्यंतचे कण चक्रवाती पद्धतीने अलग होतात. त्याहूनही सूक्ष्म कणांचे मोठे पुंजके झाले, तर तेसुद्धा या पद्धतीने अलग करता येतात.

निरनिराळ्या तऱ्हेच्या कापडांच्या शिवलेल्या पिशव्यांतून वायू सोडून त्यातील धुळीचे कण काढून टाकता येतात. फवारा वा अन्य स्वरूपात द्रवाशी संपर्क घडवून आणून वायूमधील घन पदार्थाचे कण धुवून अथवा द्रव पदार्थात शोषून घेऊन वायू साफ करता येतो. वायूच्या मार्गात उच्च विद्युत् दाबाने भारित केलेले पडदे उभे ठेवल्यास वायूतील विद्युत् भारयुक्त धूळ विरुद्ध भाराच्या पडद्याकडे आकर्षित होते व वायुपासून अलग केली जाते. [⟶ धूळ व धुके संकलन].

दोन वायूंची मिश्रणे : दाब, तापमान इत्यादींचा उपयोग करून वायूंचे मिश्रण जर द्रवीभूत करता आले, तर इतर द्रवांप्रमाणेच त्यांच्या घटकांचे विलगीकरण करणे शक्य होते.

वायू अधिशोषक (पृष्ठभागावरून धरून ठेवणाऱ्या) पदार्थाच्या पृष्ठभागाकडे आकृष्ट होतात आणि वायू मिश्रणातील दोन घटकांच्या अधिशोषणक्षमतेत फरक असेल, तर या पद्धतीने वायूंचे विलगीकरण करणे सुलभ होते. [⟶ अधिशोषण].

एक घटक द्रवात विरघळणारा असेल, तर योग्य त्या द्रवात त्याचे शोषण करून तो  मूळ मिश्रणातून अलग करता येतो. वायुशोषण भौतिक पद्धतीने अगर रासायनिक विक्रियेने होऊ शकते, तसेच घटक भरपूर विरघळणारा (उदा., पाण्यात अमोनिया), मध्यम प्रमाणात विरघळणारा (उदा., पाण्यात कार्बन डाय-ऑक्साइड) अथवा अत्यल्प विरघळणारा (उदा., पाण्यात ऑक्सिजन) असू शकतो. भौतिक शोषणात मिश्रणातील वायुदाब व द्रवात शोषण झालेल्या वायूचे प्रमाण यांच्या समतोल स्थितीवर वायुशोषणाचे प्रमाण अवलंबून असते. पण रासायनिक विक्रिया होत असल्यास द्रवामध्ये वायूचे प्रमाण वायुरूपात अत्यल्प रहात असल्याने शोषण क्रिया फक्त वायुदाबावर अवलंबून राहाते. वायूंचे मिश्रण व द्रव यांच्यात उत्तम संपर्क घडवून आणणारी सर्व प्रकारची संयंत्रे वायुशोषणाकरिता वापरता येतात. [⟶ वायुशोषण].

संदर्भ : 1. Brown, G. G. and Associates, Unit Operations, Bombay, 1962.

           2. Coulson, J. M. and others, Chemical Engineering, Vol. 2, Oxford, 1968.

           3. King, C. J. Separation Processes, New York, 1980.

           4. McCabe, W. L. Smith, J. C. Unit Operations of Chemical Engineering, New York, 1975.

           5. Schweitzer, P. A., Ed., Handbook of Separation Techniques for Chemical Engineers,  New York, 1973.

           6. Taggart, A. F. Elements of Ore Dressing, New York, 1951.

जोशी, गं. कृ.

“