शुष्कीकरण

शुष्कीकरण : (ड्रायिंग). पदार्थातील ओलसरपणा काढून टाकून तो कोरडा (शुष्क) करण्याच्या प्रक्रियेस शुष्कीकरण प्रक्रिया म्हणतात. या प्रक्रियेत फक्त भौतिक प्रक्रिया अभिप्रेत आहे. रासायनिक उद्योगात तयार होणारी घन, द्रव अथवा वायुरूप रसायने सामान्यतः गलन, स्फटिकीकरण, ऊर्ध्वपातन यांसारख्या वास्तवीय क्रियांनी अथवा पाणी हा घटक असलेल्या अगर पाणी तयार होणाऱ्या विक्रियांनी बनविली जातात. ही रसायने शुद्ध स्वरूपात मिळविण्यासाठी त्यांतील पाण्याचा अंश काढून टाकणे आवश्यक असते. काही वेळा कागद, कापड वगैरे वस्तू त्यांवरील प्रक्रियांनी ओल्या होतात. भाजण्यापूर्वीच्या कच्च्या विटा, कपबशा वगैरेही वाळवाव्या लागतात. पदार्थांच्या वास्तवीय स्थितीप्रमाणे पाणी काढून टाकण्याच्या पद्धती व उपकरणे वेगवेगळी असतात.    

वायुरूप पदार्थ : यांतील पाणी काढून टाकण्याच्या सामान्यतः तीन पद्धती आहेत : (१) प्रशीतन, (२) पृष्ठशोषण व (३) शोषण.

प्रशीतन : वायूची पाणी सामावून घेण्याची क्षमता त्याच्या तापमानावर अवलंबून असते. तापमानाप्रमाणे ही क्षमता कमी-जास्त होते. प्रशीतनाने वायूंचे तापमान उतरविल्यास त्यातील वाफेचे द्रवीभवन होऊन ते वेगळे होते व वायूतील पाण्याचे प्रमाण कमी होते. योग्य परिस्थितीत जवळजवळ निर्जल वायू प्राप्त करता येतो.

पृष्ठशोषण : प्रभावित ॲल्युमिना, सिलिका जेल वगैरे घन पदार्थांची आपल्या पृष्ठभागावर पाण्याची वाफ सामावून घेण्याची क्षमता खूप मोठी असते. अशा पदार्थांच्या कणांच्या राशींमधून वायू एका बाजूने आत सोडून दुसऱ्या बाजूने बाहेर काढल्यास शुष्क वायू प्राप्त होतो. शुष्कीकरणाचे प्रमाण (१) वायुतील वाफेचे प्रमाण, (२) वायुचा राशीतील वेग व तापमान, (३) घन कणांची क्षमता व आकारमान, (४) राशीची जाडी इत्यादींवर अवलंबून असते. कणांची क्षमता संपल्यावर शुष्कीकरण थांबते, तेव्हा ही प्रक्रिया थांबवून ह्या कणांचे तापमान वाढवून ते वाळवून परत शोषणयोग्य केले जातात. शुष्कीकरणाच्या कार्यात खंड पडू नये म्हणून दोन राशी वापरतात. एकीमध्ये शोषण चालू असता दुसरीतील कण तापवून निर्जल केले जातात. यातील पहिली राशी शुष्कीकरण करीत असते व दुसरी विजेच्या तापकाने तापून थोड्याशा हवेच्या प्रवाहाने स्वतः निर्जल बनत जाते.

शोषण : काही द्रव अथवा घन पदार्थांत पाणी शोषून घेण्याची क्षमता असते उदा. (१) तीव्र गंधकाम्ल, (२) कॅल्शियम क्लोराइड, (३) फॉस्फरस पेंटॉक्साइड वगैरे. ही द्रव्ये वापरूनही वायू कोरडे करता येतात. हे पदार्थ उपकरणातच परत वापरण्यायोग्य करता येत नाहीत, तर ते अलगपणे निर्जल करावे लागतात. फॉस्फरस पेंटॉक्साइडचे फॉस्फॉरिक आम्ल बनत असल्यामुळे ते परत वापरता येत नाही. लहान प्रमाणातील शुष्कीकरणासाठी वायूचे बुडबुडे तीव्र गंधकाम्लाच्या थरातून पाठवितात व मोठ्या प्रमाणावर अप्रतिहतपणे शुष्कीकरणासाठी दुसरे उपकरण वापरतात. कॅल्शियम क्लोराइड अथवा फॉस्फरस पेंटॉक्साइड वापरावयाचे असल्यास पृष्ठशोषणामधील उपकरणासारखे परंतु विजेचा तापक नसलेले उपकरण वापरतात.

द्रवरूप पदार्थ : हे शुष्क करण्याच्या तीन प्रमुख पद्धती आहेत : (१) ऊर्ध्वपातन (२) अमिश्र द्रव अथवा घन पदार्थाकडून शोषण व (३) रासायनिक विक्रिया करून.

ऊर्ध्वपातन : विभाजन अथवा ॲझिओट्रोपिक ऊर्ध्वपातनाने शुष्क द्रव मिळविता येतो. [→ ऊर्ध्वपातन].

अमिश्र द्रव अथवा घन पदार्थाकडून शोषण : तीव्र गंधकाम्ल, कॅल्शियम क्लोराइड वगैरे पदार्थांची द्रवाबरोबर विक्रिया होत नसेल व मिश्रण एकजीव होत नसेल, तर होणारे दोन थर वेगळे करून शुष्कीकरण करता येते. पुष्कळ वेळा विक्रियेमुळे वरील पदार्थ वापरता येत नाहीत. अशा वेळी सौम्य पदार्थ उदा., निर्जल सोडियम सल्फेट, निर्जल पोटॅशियम कार्बोनेट इ. वापरतात. द्रवातील पाण्याबरोबर वरील पदार्थांचा संयोग होऊन पाणी असलेले स्फटिक तयार होतात व द्रव शुष्क होतो.    

रासायनिक विक्रिया करून : द्रवामध्ये कॅल्शियम कार्बाइड, सोडियम, मॅग्नेशियम वगैरे पदार्थ घालून पाणी रासायनिक विक्रियेने बद्ध करता येते व नंतर गाळून अथवा ऊर्ध्वपातनाने निर्जल द्रव करता येतो. यांच्या विक्रिया अशा आहेत.

यामध्ये तयार होणारे ॲसिटिलीन वा हायड्रोजनसारखे वायू बाहेर पडतात आणि कॅल्शियम वा मॅग्नेशियम ऑक्साइड व विक्रिया न झालेले जादा पदार्थ खाली बसतात. काही वेळा तयार होणारे सोडियम हायड्रॉक्साइडासारखे पदार्थ द्रवामध्ये विरघळून राहतात व ऊर्ध्वपातनाने शुष्क द्रव मिळवावा लागतो.

घनरूप पदार्थ : सामान्यपणे गरम हवा घन कणांवरून पाठवून त्यांतील द्रव्याच्या अंशाचे बाष्पीभवन करून ते निर्द्रव करण्यात येतात. या पद्धतीत द्रव परत मिळविता येत नाही परंतु हवेच्या मदतीशिवाय निर्वात उपकरण वापरून तो परत मिळविता येतो. काही वेळा घन कण तयार करून नंतर वाळण्याऐवजी द्रावामधून एकदमच बाष्पीभवनाने शुष्कीकरण करून घन पदार्थ मिळवितात. या तिन्ही पद्धतींचे वर्णन पुढे केलेले आहे.

हवेच्या वापराने शुष्कीकरण : तबक शुष्कक : हा शुष्कक कपाटासारखा असतो. याचे तीन भाग असतात. एकात हवा तापविण्यासाठी विजेचा अथवा वाफेच्या नळ्यांचा तापक असतो. मधल्या भागात तबकामध्ये वाळविण्याचा पदार्थ ठेवलेला असतो व कडेच्या भागात खेचलेली हवा बाहेर टाकण्याकरिता उत्सर्जक पंखा असतो. स्वयंचलित तापमानरक्षक बसवून त्यायोगे विजेचा अगर वाफेचा प्रवाह खंडित करून हवेचे तापमान इष्टांकास कायम राखले जाते. याने अप्रतिहतपणे शुष्कीकरण होत नाही. पदार्थ वाळल्यावर दुसरा ओला पदार्थ तबकामध्ये ठेवावा लागतो.

अप्रतिहत शुष्कक : यामध्ये तबकाऐवजी फिरणारी गोल नळी असते. ही थोडी तिरकी बसवून तिच्या फिरण्याच्या गतीने पदार्थ पुढेपुढे सरकवून बाहेर टाकला जातो. पदार्थ कणरूप नसेल, तर फिरत्या नळीऐवजी स्थिर बोगदा वापरतात. त्यामध्ये लहान गाड्यांत पदार्थ ठेवून एका टोकाकडून दुसऱ्या टोकाकडे सरकविला जातो. केव्हा केव्हा अखंड पट्टा वापरून त्यावरून वाळविण्याचा पदार्थ सरकविला जातो. यासारखे उपकरण भाजण्यापूर्वीच्या कच्च्या विटा, कपबशा इ. वाळविण्याकरिता वापरतात. अशाच आणखी एका प्रकारात कापड, कागद इ. रुळावरून सरकविण्याची व्यवस्था केलेली असते. काही उपकरणांत बोगद्याच्या लांबीच्या बाजूच्या उभ्या भिंतीवर तापक बसविलेले असतात व तापलेल्या हवेच्या नैसर्गिक प्रवहनाचा फायदा घेऊन पंखा वापरला जात नाही.

प्रवाहीकरण शुष्कक : एका उभ्या नळीच्या खालील टोकास जाळी व त्याखाली शंक्वाकृती भाग जोडलेला असतो. जाळीवर घन कण ठेवून जाळीच्या खालील बाजूने हवा आत सोडल्यास व तिचा वेग हळूहळू वाढवीत नेल्यास प्रथम राशीची उंची वाढते व नंतर कणांमध्ये चलनवलन चालू होऊन राशीचा पृष्ठभाग उकळत असलेल्या द्रवाप्रमाणे दिसतो. याला प्रवाहीकरण म्हणतात. कण ओले असल्यास हवेच्या प्रवाहाने ते वाळतात. गरम हवा वापरून वाळविण्याचा वेग वाढविता येतो. कण सारखे हलत असल्याने वाळण्याची प्रक्रिया फार जलद होते. हे उपकरण खंडशः अगर अप्रतिहतपणेही वापरता येते. हवेचा वेग आणखी वाढविल्यास कण हवेमध्ये तरंगत राहून वाळत असता एका ठिकाणाहून दुसरीकडेही नेता येतात व इष्ट त्या स्थळी केंद्रोत्सारी विभाजक वापरून हवेपासून वेगळे करून वाळलेले कण गोळा करता येतात. या प्रकारच्या उपकरणास प्रवाही शुष्कक म्हणतात.

यातील आणखी एक प्रकार म्हणजे प्रवाहीकरणाच्या उपकरणांतील जाळी काढून टाकून कण राशीमध्ये हवा सोडली असता सर्व राशी प्रवाही न बनता फक्त मधील भागच फवाऱ्यासारखा वर उडतो व नळीच्या कडेने कण खाली येत राहतात. यामध्ये प्रवाहीकरणापेक्षा राशीतून हवा पाठविण्यास कमी शक्ती लागते. अशा तऱ्हेचे उपकरण पाश्चात्त्य देशांत धान्य वाळविण्याकरिता वापरतात. 

निर्वात शुष्कक : हे एक आतील हवा काढून घेतल्यावर चेपले जाणार नाही असे भक्कम कपाट असते. पदार्थ ठेवण्याच्या तबकाच्या खालून वाफ अथवा गरम पाणी खेळविण्यासाठी व्यवस्था असते. ओला पदार्थ वाळत असता तयार झालेली वाफ एका संघनकावाटे द्रवीभूत करून खालील भांड्यात तो द्रव साठवितात. त्याच भांड्याला निर्वातक जोडलेला असतो. कोरड्या पदार्थाबरोबरच द्रव मिळवावयाचा असेल अगर घन पदार्थाचे अधिक तापमानाने विघटन होण्याचा संभव असेल, तर अशा वेळी हा वापरला जातो. काही वेळा वाळताना कणांचे खडे बनत असतील अथवा तबकाच्या तळावर पदार्थाचा चिकट थर बसून वाळण्याची क्रिया मंदावण्याचा संभव असेल, तर पदार्थ ढवळण्याकरिता ढवळणी बसवितात. या ढवळणीने हा थर अथवा खडे मोडले जाऊन वाळण्याचा वेग वाढतो. काही उपकरणांत ढवळण्याची क्रिया शंक्वाकृती टोके असलेल्या डब्याच्या परिवर्तनाने केली जाते.    

काही वेळा द्रावामधून एकदम घन पदार्थ मिळविण्याची जरूरी भासते. अशा वेळी दोन प्रकारची उपकरणे पुढीलप्रमाणे वापरतात.   

 ड्रम शुष्कक : अर्धगोल भांड्यावर एक पोकळ गोल ड्रम त्याच्या आसाभोवती आडवा फिरविता येईल असा बसविलेला असतो. ड्रमच्या पोकळीत वाफ खेळविण्याची व्यवस्था असते. खालील भांड्यामध्ये ड्रमचा काही भाग द्रावात बुडेल इतका द्राव घालतात. डबा फिरताना थोडा द्रव त्यास चिकटतो व वर्तुळ पूर्ण होईपर्यंत पूर्णपणे सुकून पुढे जोडलेल्या सुरीने वाळलेला पदार्थ डब्यावरून खरवडून काढला जाऊन दुसऱ्या तबकामध्ये पडतो. हे सर्व उपकरण एका कपाटामध्ये बसवून निर्वात निर्जलकारक म्हणूनही वापरता येते. साबणाचे पापुद्रे अशा पद्धतीने बनवितात.

फवारा शुष्कक : शंक्वाकृती टोक असलेल्या मोठ्या भांड्यामध्ये गरम हवा खेळविण्याची व्यवस्था असते. शंक्वाकृती टोकाकडून ती बाहेर काढून एका केंद्रोत्सारी विभाजकात घन कण वेगळे करून कणांसहित हवा एका उत्सर्जक पंख्याने बाहेर टाकली जाते. वाळविण्याचा द्रव फवाऱ्याच्या रूपाने आत सोडला जातो. फवारा निर्माण करण्यासाठी सूक्ष्म छिद्रातून दाबाने द्राव बाहेर टाकतात किंवा अतिशय वेगाने फिरणाऱ्या चकतीवर सोडतात. या दोन्ही प्रकारांनी द्रावाचे अतिसूम्क्ष थेंब बनून ते गरम हवेमध्ये भिरकावले जातात. खाली येईपर्यंत त्यातील पाण्याची वाफ होऊन फक्त घन पदार्थाचे कण हवेमध्ये तरंगत राहतात. हवेबरोबर ते केंद्रोत्सारी विभाजकात जाऊन हवेपासून वेगळे होऊन भांड्यात पडतात. वाळविण्याची क्रिया अतित्वरेने म्हणजे काही सेकंदांत होत असल्याने अधिक तापमानाने ज्यांचे विघटन होते, असे पदार्थही ह्या पद्धतीने वाळविता येतात. दुधाची भुकटी याच पद्धतीने केली जाते.

प्रशीतक शुष्कीकरण : रुग्णालयात रोग्याच्या शरीरात टोचण्याकरिता रक्तद्रव लागतात. ते द्रवरूपामध्ये साठविण्याऐवजी कोरडे करून ठेवले असता दीर्घकाळ टिकतात. इष्ट वेळी पाणी घालून द्राव करून वापरता येतात परंतु हे पदार्थ अगदी नाजुक असतात. त्यामुळे त्यांच्या शुष्कीकरणासाठी खास पद्धती वापरण्यात येते. सर्वच्या सर्व द्राव एका भांड्यात गोठवून त्यास तीव्र निर्वातक जोडल्यास गोठलेल्या बर्फाचे मधील पाण्याची अवस्था टाळून एकदम वाफेमध्ये रूपांतर होते व याप्रमाणे सर्व पाणी शून्य अंशाखाली काढून टाकून नाजुक पदार्थाचे शुष्कीकरण करता येते. यास प्रशीतक शुष्कीकरण म्हणतात.

वाळलेल्या पदार्थातील पाण्याचे प्रमाण : शास्त्रीय दृष्ट्या संपूर्ण वाळलेल्या पदार्थात पाण्याचे प्रमाण शून्य असावयास पाहिजे परंतु संपूर्ण पाणी काढून टाकण्याची नेहमीच जरूरी नसते. शिवाय अगदी कोरडा पदार्थ हवेत उघडा ठेवला असता हवेचे तापमान व आर्द्रता यांनुसार त्यामध्ये पाणी शोषून घेतले जाते. विशिष्ट तापमान व आर्द्रतेनुसार जे पाण्याचे कोरड्या पदार्थातील प्रमाण असेल, त्यास संतुलित जलांश म्हणतात. हवेच्या योगाने जेव्हा शुष्कीकरण केले जाते, तेव्हा अर्थातच या संतुलित जलांशाखाली पदार्थातील जलांश आणता येत नाही. निर्वातक शुष्ककात ही मर्यादा लागू पडत नाही. त्यामध्ये शुष्कीकरणाचा वेळ व निर्वातनाची तीव्रता यानुसार पाण्याचा अंश जवळजवळ संपूर्णपणे काढून टाकता येतो.

कुंटे, मा. वा.