Preparation and use of activated carbon based on Pinus nigra cones
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि विभिन्न रासायनिक सक्रियकों का उपयोग करके तैयार किए गए, *Pinus nigra* शंकु (कोन्स) से प्राप्त माइक्रोवेव-सक्रियित कार्बन, अपशिष्ट जल से फार्मास्यूटिकल्स और भारी धातुओं को एक साथ हटाने के लिए प्रभावी और संधारणीय अधिशोषक के रूप में कार्य करते हैं।
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दुनिया के पानी की कल्पना एक विशाल, अदृश्य सूप के रूप में करें। कभी-कभी, इस सूप में ऐसी चीजें मिल जाती हैं जो वहां नहीं होनी चाहिए, जैसे भारी धातुएं (इन्हें छोटे, भारी, जहरीले पत्थरों के रूप में सोचें) या बची हुई दवाएं (जैसे कि हमारे द्वारा ली गई गोलियों के "भूत")। इस सूप को साफ करना एक बहुत बड़ी चुनौती है क्योंकि ये प्रदूषक जिद्दी होते हैं; वे बस गायब नहीं हो जाते। इन्हें साफ करने का सबसे अच्छा तरीका एक विशेष प्रकार के "चुंबक" का उपयोग करना है जिसे सक्रिय कार्बन (activated carbon) कहा जाता है। सक्रिय कार्बन को चुंबक के रूप में नहीं, बल्कि अरबों सूक्ष्म छिद्रों वाले एक सूक्ष्म स्पंज के रूप में सोचें। ये छेद इतने छोटे और असंख्य हैं कि वे प्रदूषकों को एक मकड़ी के जाल में फंसने वाली मक्खी की तरह फंसा सकते हैं, और उन्हें पानी से बाहर खींच सकते हैं।
वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि आप लकड़ी से इस सुपर-स्पंज को बना सकते हैं, लेकिन वे हमेशा बेहतर, सस्ते और अधिक पर्यावरण के अनुकूल सामग्री की तलाश में रहते हैं। वे यह भी जानते हैं कि आप लकड़ी को कैसे "पकाते" हैं यह बहुत मायने रखता है। यह केक बनाने जैसा है: आप केक को फूलने और स्वाद बदलने के लिए अलग-अलग सामग्रियों (जैसे बेकिंग सोडा या बेकिंग पाउडर) का उपयोग कर सकते हैं। जल सफाई की दुनिया में, इन "सामग्रियों" को सक्रिय एजेंट (activating agents) कहा जाता है, और वे यह निर्धारित करते हैं कि स्पंज में कितने सूक्ष्म छेद होंगे और वह विभिन्न प्रकार के प्रदूषण को कितनी अच्छी तरह से पकड़ेगा। बड़ा सवाल यह है कि कौन सी रेसिपी उस विशिष्ट प्रदूषकों के मिश्रण को पकड़ने के लिए सबसे अच्छा स्पंज बनाती है जो हमें वास्तविक नदियों और झीलों में मिलता है?
यह शोध पत्र उस टीम की कहानी बताता है जिन्होंने एक बहुत ही विशिष्ट, प्राकृतिक सामग्री का परीक्षण करने का निर्णय लिया: Pinus nigra के पेड़ (एक प्रकार का ब्लैक पाइन) के शंकु (cones)। केवल एक तरीके से इन शंकुओं को स्पंज में बदलने के बजाय, उन्होंने पांच अलग-अलग "रेसिपी" आजमाईं। उन्होंने शंकुओं को लिया, उन्हें कुचला, और उन्हें विभिन्न रासायनिक एजेंटों के साथ मिलाया—कुछ सोडियम पर आधारित (जैसे नमक का चचेरा भाई) और कुछ पोटेशियम पर आधारित। फिर, उन्होंने मिश्रण को माइक्रोवेव ओवन में रखकर उसे "ज़ैप" किया, जिससे शंकु सक्रिय कार्बन में बदल गए। वे केवल स्पंज बनाने तक ही नहीं रुके; उन्होंने उन्हें एक "प्रदूषण पार्टी" में परीक्षण के लिए रखा। उन्होंने तीन सामान्य दवाओं (मेटफॉर्मिन, कैफीन और टेलमिसर्टन) का एक मिश्रण और तीन भारी धातुओं (कॉपर, कैडमियम और लेड) का एक मिश्रण बनाया ताकि देख सकें कि कौन सा स्पंज सबसे अधिक प्रदूषकों को पकड़ सकता है।
शोधकर्ताओं ने पाया कि "रेसिपी" से बहुत बड़ा अंतर पड़ता है। जब बात दवाओं की सफाई की आई, तो पोटेशियम-आधारित एजेंटों (विशेष रूप से PN-KOH और PN-K2CO3) से बने स्पंज मेटफॉर्मिन को पकड़ने में सबसे तेज़ थे, जबकि सोडियम-आधारित स्पंज (जैसे PN-NaOH) कैफीन और टेलमिसर्टन को पकड़ने में बेहतर थे। दिलचस्प बात यह है कि बिना किसी विशेष रासायनिक एजेंट के बनाया गया स्पंज (केवल सादा शंकु) अधिकांश चीजों के लिए सबसे धीमा और कम प्रभावी था, जो यह साबित करता है कि "पकाने" की प्रक्रिया आवश्यक है।
जब भारी धातुओं की बात आई, तो कहानी थोड़ी अलग थी। सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले वे स्पंज थे जो सोडियम कार्बोनेट (PN-Na2CO3) और पोटेशियम हाइड्रोक्साइड (PN-KOH) से बनाए गए थे। ये दोनों कॉपर और लेड को हटाने में चैंपियन थे, जिनकी हटाने की दर 80% से अधिक थी। हालांकि, उन्हें कैडमियम के साथ थोड़ा संघर्ष करना पड़ा, जिससे वे केवल 10-15% ही निकाल पाए। शोध पत्र सुझाव देता है कि पाइन शंकुओं को सक्रिय करने के लिए उपयोग किए जाने वाले रासायनिक एजेंट का प्रकार स्पंज की बनावट को बदल देता है, जिससे वह कुछ प्रदूषकों को पकड़ने में दूसरों की तुलना में बेहतर हो जाता है। हालांकि यह अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने दुनिया की जल समस्याओं को हल कर दिया है, लेकिन यह एक आशाजनक, टिकाऊ मार्ग प्रदान करता है: कचरे के रूप में पड़े पाइन शंकुओं और सही रासायनिक "सीजनिंग" का उपयोग करके हमारे पानी को साफ करने के लिए शक्तिशाली उपकरण बनाना।
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