Valorization of Pomelo Peel into a Carboxyl-Rich Adsorbent for Charge-Selective Removal of Cationic Dyes
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि क्षारीय उपचार, ऑक्सीडेटिव ब्लीचिंग और एस्टरिफिकेशन ग्राफ्टिंग के माध्यम से तैयार किया गया एक कार्बोक्सिल-कार्यात्मक पोमेलो छिलके का बायोसोर्बेंट, इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण और हाइड्रोजन बॉन्डिंग के माध्यम से अपशिष्ट जल से कैटायनिक रंगों को हटाने के लिए एक अत्यधिक कुशल, पुन: प्रयोज्य और आवेश-चयनात्मक अधिशोषक के रूप में कार्य करता है।
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जल उपचार की दुनिया की कल्पना एक विशाल, अराजक डांस फ्लोर के रूप में करें। एक तरफ, आपके पास "साफ" नर्तक हैं, और दूसरी ओर, रंगीन, जिद्दी मेहमानों की एक अव्यवस्थित भीड़ है जिन्हें 'डाइज़' (रंजक) कहा जाता है। ये डाइज़ उस ग्लिटर (चमक) की तरह हैं जो धुलने से इनकार कर देता है; वे जटिल, चमकीले और एक बार हमारी नदियों में जाने के बाद छुटकारा पाना अविश्वसनीय रूप से कठिन होते हैं। वैज्ञानिक इन बुरे नर्तकों को पार्टी से बाहर निकालने के लिए विशेष "बाउंसर" (अधिशोषक/adsorbents) बनाने की कोशिश कर रहे हैं। कुछ बाउंसर महंगे और बनाने में कठिन हैं, जबकि अन्य सस्ते हैं लेकिन बहुत चयनात्मक नहीं हैं—वे अच्छे नर्तकों को भी बाहर निकाल सकते हैं। बड़ी चुनौती एक ऐसा बाउंसर खोजने की है जो सस्ता हो, बेहद मजबूत हो, और भीड़भाड़ वाले कमरे में "अच्छे" अतिथि और "बुरे" अतिथि के बीच अंतर कर सके। यहीं पर कचरे को हथियार में बदलने का विज्ञान काम आता है: जिसे हम आमतौर पर फेंक देते हैं उसे लेकर उसे हमारे पानी को साफ करने की सुपरपावर देना।
इस अध्ययन में, हेनान यूनिवर्सिटी ऑफ इंजीनियरिंग की शोधकर्ता लिनलिन डु और उनकी टीम ने निर्णय लिया कि वे रसोई के कचरे के एक सामान्य उत्पाद—चकोतरा छिलके (एक बड़े खट्टे फल की मोटी, स्पंजी त्वचा)—को एक हाई-टेक वॉटर क्लीनर में बदल दें। उन्होंने महसूस किया कि हालांकि कच्चा चकोतरा छिलका एक बेहतरीन क्लीनर बनने के लिए थोड़ा अधिक सघन और अव्यवस्थित है, लेकिन इसमें एक गुप्त क्षमता है। इसे एक रासायनिक "मेकओवर" देकर, उन्होंने इसे CPP नामक सामग्री में बदल दिया। सोचिए कि CPP एक ऐसा स्पंज है जिसे विद्युतीकृत (electrified) किया गया है। टीम ने क्षार (alkali), ब्लीच और सकिनिक एनहाइड्राइड (succinic anhydride) नामक रसायन का उपयोग करके छिलके को छोटे, रोएंदार नैनोकणों में तोड़ दिया और उन्हें ऋणात्मक विद्युत आवेशों (कार्बोक्सिल समूहों) के समुद्र से ढक दिया।
परिणाम जादू की तरह थे। क्योंकि CPP की सतह अब ऋणात्मक रूप से आवेशित है, यह धनात्मक आवेशित (कैटायनिक) डाई अणुओं, जैसे कि मेथिलीन ब्लू और मिथाइल वायलेट के लिए एक चुंबक की तरह कार्य करती है। जब ये "बुरे" डाइज़ पास से तैरने की कोशिश करते हैं, तो वे एक मजबूत पकड़ के साथ CPP से चिपक जाते हैं। हालाँकि, CPP चयनात्मक है; यह ऋणात्मक आवेशित (एनआयनिक) डाइज़ को अनदेखा करता है, जो सतह द्वारा प्रतिकर्षित किए जाते हैं, ठीक वैसे ही जैसे समान ध्रुव वाले दो चुंबक एक-दूसरे को दूर धकेलते हैं। शोध पत्र दिखाता है कि यह नई सामग्री इन विशिष्ट कैटायनिक डाइज़ में से 90% से अधिक को हटा सकती है। यह अविश्वसनीय रूप से कुशल है, जिसकी अधिकतम क्षमता मेथिलीन ब्लू के लिए 954.20 mg·g-1 और मिथाइल वायलेट के लिए 1170.96 mg·g-1 है। यह प्रक्रिया तेज है, थोड़े क्षारीय पानी में सबसे अच्छा काम करती है, और यह तब भी अच्छी तरह काम करती है जब पानी में अन्य लवण मौजूद हों, जो आमतौर पर अन्य क्लीनर के काम में बाधा डालते हैं।
शायद सबसे रोमांचक हिस्सा यह है कि यह "सुपर-स्पंज" पुन: प्रयोज्य (reusable) है। शोधकर्ताओं ने इसे छह बार टेस्ट किया, हर बार एक साधारण एसिड समाधान के साथ डाई को धोकर। छह राउंड के बाद भी, इसने अभी भी भारी मात्रा में डाई को थामे रखा (मेथिलीन ब्लू के लिए 566.37 mg·g-1 और मिथाइल वायलेट के लिए 809.10 mg·g-1), जो यह साबित करता है कि यह आसानी से टूटता नहीं है। अध्ययन बताता है कि यह सब क्यों काम करता है इसका मुख्य कारण सरल भौतिकी है: ऋणात्मक CPP और धनात्मक डाई के बीच मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण, जिसमें हाइड्रोजन बॉन्ड की थोड़ी मदद मिलती है। हालांकि यह पेपर यह दावा नहीं करता है कि यह दुनिया की हर जल समस्या के लिए अंतिम समाधान है, लेकिन यह दृढ़ता से सुझाव देता है कि चकोतरा छिलके को चार्ज-चयनात्मक अधिशोषक में बदलना विशिष्ट प्रकार के रंगीन जल प्रदूषण से निपटने का एक आशाजनक, कम लागत वाला और टिकाऊ तरीका है।
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