Ferrous-Assisted Corona Plasma Decolorization of Acid Black 194 and Auramine O in a Continuous-Flow Recirculation System
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक निरंतर-प्रवाह पुनरावृत्ति सेटअप में फेरस प्रजातियों द्वारा समर्थित एक वायुमंडलीय-दबाव कोरोना प्लाज्मा प्रणाली, लगभग 40–42 kWh m⁻³ की विशिष्ट ऊर्जा खपत के साथ, 90 मिनट के भीतर एज़ो डाई एसिड ब्लैक 194 और ट्राइएरीलमानी डाई ऑरोमाइन ओ दोनों का 97% से अधिक विवर्णन प्रभावी रूप से प्राप्त करती है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कपड़े को रंगने के लिए इस्तेमाल किया गया पानी सबसे जिद्दी प्रकार के प्रदूषणों में से एक है। वस्त्रों में उपयोग किए जाने वाले सिंथेटिक रंगों को रासायनिक रूप से इतना मजबूत बनाया जाता है कि वे कपड़ों पर फीके न पड़ें, लेकिन यही स्थायित्व उन्हें नदियों या उपचार संयंत्रों में टूटने के प्रति प्रतिरोधी बनाता है। जब ये रंग पर्यावरण में प्रवेश करते हैं, तो वे जलीय पौधों तक सूरज की रोशनी पहुँचने से रोक देते हैं और जलीय जीवन को नुकसान पहुँचा सकते हैं। इस पानी को साफ करने के पारंपरिक तरीके, जैसे कि फिल्ट्रेशन या बैक्टीरिया का उपयोग करना, अक्सर इन जिद्दी अणुओं के साथ संघर्ष करते हैं या बड़ी मात्रा में कीचड़ (स्लज) पैदा करते हैं जिसे निपटाना पड़ता है। वैज्ञानिक उन्नत ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं (एडवांस ऑक्सीडेशन प्रोसेस) की ओर मुड़े हैं, जो इन अणुओं को तोड़ने के लिए शक्तिशाली रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती हैं, लेकिन एक ऐसा तरीका खोजना जो प्रभावी और ऊर्जा-कुशल दोनों हो, एक चुनौती बनी हुई है। एक आशाजनक दृष्टिकोण प्लाज्मा नामक एक प्रकार के विद्युत निर्वहन (इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज) का उपयोग करना है, जो अत्यधिक प्रतिक्रियाशील कणों का एक बादल बनाता है जो जटिल रासायनिक संरचनाओं पर हमला करने और उन्हें नष्ट करने में सक्षम होते हैं।
हाल ही में, मैक्सिको के विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं ने एक तरीका खोजा जिससे इस प्लाज्मा उपचार को एक सरल रासायनिक सहायक जोड़कर और भी प्रभावी बनाया जा सके। उन्होंने दो बहुत अलग प्रकार के टेक्सटाइल रंगों पर ध्यान केंद्रित किया: एसिड ब्लैक 194, जिसमें एक विशिष्ट रासायनिक बंधन है जिसे 'एज़ो ग्रुप' कहा जाता है, और ऑरामीन ओ, जिसकी संरचना तीन सुगंधित रिंगों (एरोमैटिक रिंग्स) पर आधारित है। टीम ने एक प्रणाली स्थापित की जहाँ रंगों वाले पांच लीटर पानी को लगातार एक रिएक्टर के माध्यम से पंप किया जा रहा था। इस रिएक्टर के भीतर, तीन नुकीले टंगस्टन सिरे एक स्टेनलेस स्टील प्लेट की ओर मुख किए हुए थे, जिससे एक कोरोना डिस्चार्ज उत्पन्न हुआ—जो तरल की सतह के ठीक ऊपर हवा में एक स्थिर, शांत विद्युत चमक पैदा करता है। यह निर्वहन प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन और नाइट्रोजन प्रजातियां उत्पन्न करता है, जो अस्थिर अणु हैं जो कार्बनिक यौगिकों को खोजने और उन्हें तोड़ने की कोशिश करते हैं। इस प्रक्रिया को बढ़ावा देने के लिए, शोधकर्ताओं ने उपचार शुरू करने से पहले एक अम्लीय घोल में घुले हुए थोड़े से लोहे को जोड़ा। लोहा एक उत्प्रेरक (कैटलिस्ट) के रूपai काम करता है, जो प्लाज्मा द्वारा उत्पन्न प्रतिक्रियाशील प्रजातियों को और भी शक्तिशाली एजेंटों में बदलने में मदद करता है जो डाई अणुओं पर अधिक आक्रामक तरीके से हमला कर सकें।
प्रयोग नब्बे मिनट तक चला, जिसमें पानी उपचार क्षेत्र के माध्यम से आगे-पीछे घूमता रहा। शोधकर्ताओं ने एक लाइट सेंसर का उपयोग करके पानी के रंग की निगरानी की जो विशिष्ट तरंग दैर्ध्य (वेवलेंथ) पर प्रकाश के अवशोषण को मापता है। उन्होंने पाया कि लोहे के घोल के जुड़ने से रंग में तत्काल छोटी गिरावट आई, जो संभवतः लोहे और डाई के बीच एक त्वरित रासायनिक परस्पर क्रिया के कारण थी। हालाँकि, वास्तविक परिवर्तन तब हुआ जब प्लाज्मा चालू किया गया। उपचार के दौरान, दोनों रंगों का गहरा रंग नाटकीय रूप से फीका पड़ गया। नब्बे मिनट के अंत तक, एसिड ब्लैक 194 वाले घोल ने अपना 98.66 प्रतिशत रंग खो दिया, जबकि ऑरामीन ओ वाले घोल ने 97.74 प्रतिशत रंग खो दिया। पानी लगभग साफ हो गया, एक ऐसा बदलाव जो नग्न आंखों से भी देखा जा सकता था क्योंकि गहरे रंग के तरल पारदर्शी घोल में बदल गए।
इस सफाई प्रक्रिया की गति को भी मापा गया। शोधकर्ताओं ने गणना की कि एसिड ब्लैक 194 को आधा रंग खोने में लगभग चौदह मिनट और ऑरामीन ओ को उसी बिंदु तक पहुँचने में लगभग सोलह मिनट लगे। यह सुझाव देता है कि हालांकि दोनों रंगों की रासायनिक संरचनाएं अलग हैं, लेकिन लोहे की सहायता से प्राप्त प्लाज्मा प्रणाली दोनों को समान दक्षता के साथ नष्ट करने में सक्षम थी। विद्युत प्रणाली पूरे प्रयोग के दौरान स्थिर रही, जो काले रंग के लिए लगभग 139 वॉट और पीले रंग के लिए 134 वॉट की औसत शक्ति पर संचालित हुई। इस पानी के एक घन मीटर को उपचारित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा की गणना काले रंग के लिए लगभग 41 किलोवाट-घंटा और पीले रंग के लिए 40 किलोवाट-घंटा की गई। ये संख्याएं दर्शाती हैं कि प्रणाली इस कार्य को अत्यधिक बिजली की खपत किए बिना करने में सक्षम है, जो वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए इच्छित किसी भी तकनीक के लिए एक महत्वपूर्ण कारक है।
जैसे-जैसे रंग टूटते गए, पानी में अन्य परिवर्तन भी हुए। घोल की अम्लता थोड़ी बढ़ गई, जो तटस्थ स्तर से अधिक अम्लीय अवस्था की ओर गिर गई, जो नए रासायनिक उपोत्पादों के बनने का एक सामान्य संकेत है। पानी में शुरुआत में लोहा डालने पर अस्थायी रूप से धुंधलापन आया, लेकिन जैसे-जैसे उपचार जारी रहा, यह धुंधलापन काफी कम हो गया, जो अंत तक 90 प्रतिशत से अधिक गिर गया। इससे पता चलता है कि धुंधलापन पैदा करने वाले कण या तो टूट गए या पानी में नीचे बैठ गए। विद्युत निर्वहन से उत्सर्जित प्रकाश को देखकर, शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि प्लाज्मा अपेक्षित प्रतिक्रियाशील कण उत्पन्न कर रहा था, जिसमें हाइड्रोक्सिल रेडिकल्स और उत्तेजित नाइट्रोजन अणु शामिल हैं, जो रासायनिक टूटन के लिए जिम्मेदार एजेंट हैं।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि कोरोना प्लाज्मा डिस्चार्ज को थोड़े से लोहे के साथ मिलाना टेक्सटाइल अपशिष्ट जल से रंग हटाने का एक अत्यधिक प्रभावी तरीका है। यह विधि दो बहुत अलग प्रकार के रंगों के लिए अच्छी तरह से काम करती है, जो निरंतर प्रवाह प्रणाली में लगभग पूर्ण विरंजन (डीकलराइजेशन) प्राप्त करती है। हालाँकि, शोधकर्ता नोट करते हैं कि भले ही रंग चला गया है, लेकिन पानी पूरी तरह से सभी कार्बनिक पदार्थों से शुद्ध नहीं हुआ है। डाई अणुओं के टूटने से छोटे टुकड़े बनते हैं, और अध्ययन में यह नहीं मापा गया कि क्या ये टुकड़े विषाक्त हैं या मूल कार्बनिक कार्बन को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी जैसे हानिरहित पदार्थों में कितनी मात्रा में पूरी तरह से परिवर्तित किया गया है। यह कार्य स्वच्छ जल उपचार की दिशा में एक शक्तिशाली कदम प्रदर्शित करता है, जो दिखाता है कि प्लाज्मा तकनीक को कठिन औद्योगिक प्रदूषकों को संभालने के लिए ट्यून किया जा सकता है, लेकिन यह यह भी रेखांकित करता है कि यह सुनिश्चित करने के लिए कि उपचारित पानी पर्यावरण के लिए सुरक्षित है, आगे के कदमों की आवश्यकता है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।