সেলেনিয়াম, একটি গুরুত্বপূর্ণ অর্ধপরিবাহী উপাদান এবং শিল্প কাঁচামাল হিসেবে, এর কার্যকারিতা সরাসরি এর বিশুদ্ধতার দ্বারা প্রভাবিত হয়। ভ্যাকুয়াম পাতন পরিশোধন প্রক্রিয়ার সময়, অক্সিজেনের অমেধ্য সেলেনিয়ামের বিশুদ্ধতাকে প্রভাবিত করে এমন একটি প্রধান কারণ। এই নিবন্ধটি ভ্যাকুয়াম পাতনের মাধ্যমে সেলেনিয়াম পরিশোধনের সময় অক্সিজেনের পরিমাণ হ্রাস করার বিভিন্ন পদ্ধতি এবং কৌশল সম্পর্কে বিস্তারিত আলোচনা প্রদান করে।

I. কাঁচামালের প্রিট্রিটমেন্ট পর্যায়ে অক্সিজেনের পরিমাণ হ্রাস করা

১. কাঁচামালের প্রাথমিক পরিশোধন

কাঁচা সেলেনিয়ামে সাধারণত অক্সাইড সহ বিভিন্ন ধরণের অমেধ্য থাকে। ভ্যাকুয়াম পাতন ব্যবস্থায় প্রবেশের আগে, পৃষ্ঠের অক্সাইড অপসারণের জন্য রাসায়নিক পরিষ্কারের পদ্ধতি ব্যবহার করা উচিত। সাধারণত ব্যবহৃত পরিষ্কারের সমাধানগুলির মধ্যে রয়েছে:

• হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড দ্রবণ পাতলা করুন (৫-১০% ঘনত্ব): SeO₂ এর মতো অক্সাইড কার্যকরভাবে দ্রবীভূত করে
• ইথানল বা অ্যাসিটোন: জৈব দূষক অপসারণ করতে ব্যবহৃত হয়
• ডিওয়াইনাইজড পানি: অবশিষ্ট অ্যাসিড অপসারণের জন্য একাধিকবার ধোলাই

পরিষ্কার করার পর, পুনঃজারণ রোধ করার জন্য একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাসের (যেমন, Ar বা N₂) বায়ুমণ্ডলে শুকানো উচিত।

2. কাঁচামালের প্রাক-হ্রাস প্রক্রিয়াকরণ

ভ্যাকুয়াম পাতন করার আগে কাঁচামালের হ্রাসকরণ প্রক্রিয়া অক্সিজেনের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে:

• হাইড্রোজেন হ্রাস: SeO₂ কে মৌলিক সেলেনিয়ামে পরিণত করতে ২০০-৩০০°C তাপমাত্রায় উচ্চ-বিশুদ্ধতা হাইড্রোজেন (বিশুদ্ধতা ≥৯৯.৯৯৯%) প্রবর্তন করুন।
• কার্বোথার্মাল রিডাকশন: সেলেনিয়াম কাঁচামাল উচ্চ-বিশুদ্ধ কার্বন পাউডারের সাথে মিশ্রিত করুন এবং ভ্যাকুয়াম বা নিষ্ক্রিয় বায়ুমণ্ডলে 400-500°C তাপমাত্রায় তাপ দিন, যার ফলে C + SeO₂ → Se + CO₂ বিক্রিয়া শুরু হয়।
• সালফাইড হ্রাস: H₂S এর মতো গ্যাসগুলি তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় সেলেনিয়াম অক্সাইড হ্রাস করতে পারে।

II. ভ্যাকুয়াম ডিস্টিলেশন সিস্টেমের নকশা এবং অপারেশনাল অপ্টিমাইজেশন

১. ভ্যাকুয়াম সিস্টেমের নির্বাচন এবং কনফিগারেশন

অক্সিজেনের পরিমাণ কমানোর জন্য উচ্চ-শূন্য পরিবেশ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ:

• একটি ডিফিউশন পাম্প + যান্ত্রিক পাম্প সংমিশ্রণ ব্যবহার করুন, যাতে চূড়ান্ত ভ্যাকুয়াম কমপক্ষে 10⁻⁴ Pa পৌঁছায়।
• তেল বাষ্পের পুনঃপ্রসারণ রোধ করার জন্য সিস্টেমটিতে একটি ঠান্ডা ফাঁদ থাকা উচিত।
• রাবার সিল থেকে গ্যাস নির্গত হওয়া এড়াতে সমস্ত সংযোগে ধাতব সিল ব্যবহার করা উচিত।
• সিস্টেমটি পর্যাপ্ত পরিমাণে বেক-আউট ডিগ্যাসিং (২০০-২৫০° সেলসিয়াস, ১২-২৪ ঘন্টা) এর মধ্য দিয়ে যেতে হবে।

2. পাতন তাপমাত্রা এবং চাপের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ

সর্বোত্তম প্রক্রিয়া পরামিতি সমন্বয়:

• পাতন তাপমাত্রা: ২২০-২৮০°C এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত (সেলেনিয়ামের স্ফুটনাঙ্ক ৬৮৫°C এর নিচে)
• সিস্টেমের চাপ: ১-১০ Pa এর মধ্যে বজায় রাখা হয়েছে
• গরম করার হার: 5-10°C/মিনিট যাতে তীব্র বাষ্পীভবন এবং প্রবেশ এড়ানো যায়
• ঘনীভবন অঞ্চলের তাপমাত্রা: সম্পূর্ণ সেলেনিয়াম ঘনীভবন নিশ্চিত করার জন্য ৫০-৮০°C তাপমাত্রায় বজায় রাখা হয়

৩. মাল্টি-স্টেজ ডিস্টিলেশন প্রযুক্তি

বহু-পর্যায়ের পাতন ধীরে ধীরে অক্সিজেনের পরিমাণ কমাতে পারে:

• প্রথম পর্যায়: বেশিরভাগ উদ্বায়ী অমেধ্য অপসারণের জন্য রুক্ষ পাতন
• দ্বিতীয় পর্যায়: মূল ভগ্নাংশ সংগ্রহের জন্য সঠিক তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ
• তৃতীয় পর্যায়: উচ্চ-বিশুদ্ধতা পণ্য পেতে নিম্ন-তাপমাত্রা, ধীর পাতন
  ভগ্নাংশ ঘনীভবনের জন্য পর্যায়গুলির মধ্যে বিভিন্ন ঘনীভবন তাপমাত্রা ব্যবহার করা যেতে পারে

III. সহায়ক প্রক্রিয়া ব্যবস্থা

১. নিষ্ক্রিয় গ্যাস সুরক্ষা প্রযুক্তি

যদিও ভ্যাকুয়ামের অধীনে কাজ করে, উচ্চ-বিশুদ্ধতা সম্পন্ন নিষ্ক্রিয় গ্যাসের যথাযথ প্রবর্তন অক্সিজেনের পরিমাণ কমাতে সাহায্য করে:

• সিস্টেমটি খালি করার পর, উচ্চ-বিশুদ্ধতা আর্গন (বিশুদ্ধতা ≥99.9995%) দিয়ে 1000 Pa পর্যন্ত পূরণ করুন
• গতিশীল গ্যাস প্রবাহ সুরক্ষা ব্যবহার করুন, ক্রমাগত অল্প পরিমাণে আর্গন (১০-২০ এসসিএম) প্রবর্তন করুন।
• অবশিষ্ট অক্সিজেন এবং আর্দ্রতা অপসারণের জন্য গ্যাসের প্রবেশপথগুলিতে উচ্চ-দক্ষ গ্যাস পরিশোধক স্থাপন করুন।

2. অক্সিজেন স্ক্যাভেঞ্জার সংযোজন

কাঁচামালে উপযুক্ত অক্সিজেন স্ক্যাভেঞ্জার যোগ করলে কার্যকরভাবে অক্সিজেনের পরিমাণ কমানো যায়:

• ম্যাগনেসিয়াম ধাতু: অক্সিজেনের প্রতি তীব্র আকর্ষণ, যা MgO তৈরি করে
• অ্যালুমিনিয়াম পাউডার: একই সাথে অক্সিজেন এবং সালফার অপসারণ করতে পারে
• বিরল মাটির ধাতু: যেমন Y, La, ইত্যাদি, চমৎকার অক্সিজেন অপসারণের প্রভাব সহ
  অক্সিজেন স্ক্যাভেঞ্জারের পরিমাণ সাধারণত কাঁচামালের 0.1-0.5 wt% হয়; অতিরিক্ত পরিমাণ সেলেনিয়াম বিশুদ্ধতার উপর প্রভাব ফেলতে পারে।

৩. গলিত পরিস্রাবণ প্রযুক্তি

পাতন করার আগে গলিত সেলেনিয়াম ফিল্টার করা:

• ১-৫ মাইক্রোমিটার ছিদ্র আকারের কোয়ার্টজ বা সিরামিক ফিল্টার ব্যবহার করুন
• পরিস্রাবণ তাপমাত্রা 220-250°C এ নিয়ন্ত্রণ করুন
• কঠিন অক্সাইড কণা অপসারণ করতে পারে
• ফিল্টারগুলিকে উচ্চ ভ্যাকুয়ামের অধীনে পূর্বে ডিগ্যাস করা উচিত

IV. চিকিৎসা-পরবর্তী এবং সংরক্ষণ

১. পণ্য সংগ্রহ এবং পরিচালনা

• কনডেন্সার সংগ্রাহককে এমনভাবে ডিজাইন করা উচিত যাতে জড় পরিবেশে সহজে উপাদান পুনরুদ্ধার করা যায়।
• সংগৃহীত সেলেনিয়াম ইনগটগুলি একটি আর্গন গ্লাভ বাক্সে প্যাক করা উচিত।
• সম্ভাব্য অক্সাইড স্তর অপসারণের জন্য প্রয়োজনে পৃষ্ঠের খোদাই করা যেতে পারে।

2. স্টোরেজ অবস্থা নিয়ন্ত্রণ

• সংরক্ষণের পরিবেশ শুষ্ক রাখতে হবে (শিশির বিন্দু ≤-60°C)
• উচ্চ-বিশুদ্ধতা জড় গ্যাসে ভরা দ্বি-স্তরযুক্ত সিল করা প্যাকেজিং ব্যবহার করুন
• প্রস্তাবিত স্টোরেজ তাপমাত্রা ২০°C এর নিচে
• আলোক-ক্যাটাল্যাটিক জারণ বিক্রিয়া প্রতিরোধ করতে আলোর সংস্পর্শ এড়িয়ে চলুন

V. মান নিয়ন্ত্রণ এবং পরীক্ষা

১. অনলাইন পর্যবেক্ষণ প্রযুক্তি

• রিয়েল-টাইমে অক্সিজেনের আংশিক চাপ পর্যবেক্ষণের জন্য অবশিষ্ট গ্যাস বিশ্লেষক (RGA) ইনস্টল করুন।
• প্রতিরক্ষামূলক গ্যাসগুলিতে অক্সিজেনের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করতে অক্সিজেন সেন্সর ব্যবহার করুন
• Se-O বন্ধনের বৈশিষ্ট্যগত শোষণের শিখর সনাক্ত করতে ইনফ্রারেড স্পেকট্রোস্কোপি ব্যবহার করুন

2. সমাপ্ত পণ্য বিশ্লেষণ

• অক্সিজেনের পরিমাণ নির্ধারণের জন্য নিষ্ক্রিয় গ্যাস ফিউশন-ইনফ্রারেড শোষণ পদ্ধতি ব্যবহার করুন
• অক্সিজেন বিতরণ বিশ্লেষণের জন্য সেকেন্ডারি আয়ন ভর স্পেকট্রোমেট্রি (SIMS)
• পৃষ্ঠের রাসায়নিক অবস্থা সনাক্ত করার জন্য এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (XPS)

উপরে বর্ণিত বিস্তৃত ব্যবস্থার মাধ্যমে, সেলেনিয়ামের ভ্যাকুয়াম পাতন পরিশোধনের সময় অক্সিজেনের পরিমাণ 1 পিপিএমের নিচে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, যা উচ্চ-বিশুদ্ধতা সেলেনিয়াম প্রয়োগের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে। প্রকৃত উৎপাদনে, সরঞ্জামের অবস্থা এবং পণ্যের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি অপ্টিমাইজ করা উচিত এবং একটি কঠোর মান নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা প্রতিষ্ঠা করা উচিত।