Fluorine Free Ph8 POSS Coated on Polyurethane Foam for Enhanced Oil/Water Separation Capability
यह अध्ययन एक गैर-विषाक्त, फ्लोरीन-मुक्त ऑक्टाफिनाइल POSS नैनोहाइब्रिड के संश्लेषण और टिकाऊ, हाइड्रोफोबिक कोटिंग के रूप में पॉलीयूरेथेन फोम पर इसके सफल अनुप्रयोग की रिपोर्ट करता है ताकि सतत और प्रभावी तेल/पानी पृथक्करण को सक्षम बनाया जा सके।
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तेल रिसाव और औद्योगिक अपशिष्ट जल दुनिया के जलमार्गों के लिए निरंतर खतरे बने हुए हैं, जो साफ नदियों और महासागरों को जहरीले कीचड़ में बदल देते हैं जो वन्यजीवों को नुकसान पहुँचाते हैं और पारिस्थितिक तंत्र को बाधित करते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक ऐसी सामग्रियों की तलाश कर रहे हैं जो स्पंज की तरह काम कर सकें, यानी पानी को पीछे छोड़ते हुए तेल को सोख सकें। एक आशाजनक दृष्टिकोण में ऐसे विशेष रसायनों से लेपित फोम का उपयोग करना शामिल है जो पानी को दूर धकेलते हैं लेकिन तेल को आकर्षित करते हैं। हालाँकि, अब तक खोजी गई सबसे प्रभावी कोटिंग्स फ्लोरीन-आधारित यौगिकों पर निर्भर करती हैं। जबकि ये सामग्रियां अच्छी तरह से काम करती हैं, वे जहरीली होने और सदियों तक पर्यावरण में बने रहने के लिए भी कुख्यात हैं, क्योंकि वे प्राकृतिक रूप से टूटने से इनकार करती हैं। यह एक कठिन समझौता पैदा करता है: प्रदूषण की एक समस्या का समाधान जो दूसरी समस्या पेश करता है। शोधकर्ता अब उसी सफाई शक्ति प्राप्त करने का तरीका खोज रहे हैं जो लंबे समय तक पर्यावरणीय नुकसान न पहुँचाए, ऐसी सामग्रियां खोज रहे हैं जो मजबूत, प्रभावी और ग्रह के लिए सुरक्षित हों।
हाल ही में एक अध्ययन में, नाइजीरिया के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक नए प्रकार की कोटिंग विकसित की है जो फ्लोरीन को पूरी तरह से हटा देती है। उन्होंने एक नई सामग्री बनाई जिसे फ्लोरीन-मुक्त ऑक्टाफेनिल POSS कहा जाता है, जो सिलिकॉन और ऑक्सीजन परमाणुओं से बनी एक छोटी, पिंजरे जैसी संरचना है जिसके चारों ओर कार्बन और हाइड्रोजन के छल्ले होते हैं। इसे बनाने के लिए, उन्होंने एक गर्म घोल में फेनिलट्राइक्लोरोसिलेन नामक रसायन को पोटेशियम हाइड्रोक्साइड के साथ मिलाया, जिससे अणु इन स्थिर, सूक्ष्म पिंजरों में आपस में जुड़ सके। इसके बाद शोधकर्ताओं ने पॉलीयूरेथेन फोम का एक मानक टुकड़ा लिया—जो फर्नीचर या फिल्टर में पाया जाने वाला नरम, ओपन-सेल पदार्थ है—और उसे एक घोल में डुबो दिया जिसमें उनका नया रसायन मौजूद था। सुखाने के बाद, फोम की सतह पर इन नन्हे पिंजरों की एक पतली परत चिपक गई। लक्ष्य यह देखना था कि क्या यह सरल, फ्लोरीन-मुक्त कोटिंग फोम को तेल और पानी को अलग करने में सक्षम उपकरण में बदल सकती है।
टीम ने पहले पुष्टि की कि उन्होंने सही रासायनिक संरचना का निर्माण सफलतापूर्वक किया है। उन्नत इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करके, जो आणविक फिंगरप्रिंट स्कैनर की तरह काम करती हैं, उन्होंने सत्यापित किया कि सिलिकॉन परमाणु ठीक उसी सटीक, समान पिंजरे के आकार में व्यवस्थित थे जैसा कि वे चाहते थे। उन्होंने यह भी परीक्षण किया कि गर्मी के तहत सामग्री कैसा व्यवहार करती है। कोटिंग काफी स्थिर रही, और 450 डिग्री सेल्सियस तक तापमान पहुँचने तक अच्छी तरह से बनी रही, जिसके बाद यह महत्वपूर्ण रूप से टूटने लगी। इस तीव्र ऊष्मीय प्रभाव के बाद भी, सामग्री का एक बड़ा हिस्सा ठोस अवशेष के रूप में बचा रहा, जो यह दर्शाता है कि यह एक मजबूत, ताप-प्रतिरोधी नेटवर्क बनाता है। वास्तविक दुनिया के उपयोग के लिए सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या नया रसायन जीवित कोशिकाओं के लिए हानिकारक है। उन्होंने चूहे की तंत्रिका कोशिकाओं (माउस नर्व सेल्स) को इस सामग्री के संपर्क में लाया और पाया कि अधिकांश कोशिकाएं, लगभग 94 प्रतिशत, स्वस्थ और सक्रिय रहीं, जो यह दर्शाता है कि कोटिंग गैर-विषैली और संभालने के लिए सुरक्षित है।
जब शोधकर्ताओं ने इस कोटिंग को फोम पर लगाया, तो सतह इस तरह से बदली कि पानी के साथ इसकी अंतःक्रिया बदल गई। एक सूक्ष्मदर्शी के नीचे, फोम की सतह खुरदरी और बनावट वाली दिखाई दी, जो नए रसायन के छोटे, अनियमित कणों से ढकी हुई थी। यह खुरदरापन सामग्री के कार्य के लिए महत्वपूर्ण है। जब उन्होंने उपचारित फोम पर पानी की एक बूंद रखी, तो पानी फैला नहीं या अंदर नहीं समाया; इसके बजाय, यह मोती की तरह बन गया, एक ऐसा आकार बनाया जिसने सतह को 100 डिग्री से अधिक के कोण पर छुआ। यह व्यवहार फोम को हाइड्रोफोबिक (जल-विकर्षक) के रूप में वर्गीकृत करता है, जिसका अर्थ है कि यह सक्रिय रूप से पानी को दूर धकेलता है। चूंकि यह सामग्री स्वाभाविक रूप से तेल के प्रति आकर्षित होती है, इसलिए यह मिश्रण से तेल को चुनिलेक्टिव रूप से पकड़ सकती है और पानी को दूर धकेल सकती है। यह चयनात्मक व्यवहार ठीक वही है जिसकी आवश्यकता तेल के रिसाव को साफ करने या तैलीय अपशिष्ट जल के उपचार के लिए होती है।
यह परीक्षण करने के लिए कि क्या फोम वास्तव में काम कर सकता है, टीम ने इसे डीजल तेल और पानी के मिश्रण में डुबो दिया। लेपित फोम ने तुरंत तेल को सोखना शुरू कर दिया, और पहले प्रयास में अपने वजन से लगभग पांच गुना तेल को थाम लिया। शोधकर्ताओं ने तेल निकालने के लिए फोम को निचोड़ा और प्रक्रिया को कितनी अच्छी तरह से वह झेल पाता है, यह देखने के लिए इसे पांच बार दोहराया। फोम ने शुरुआत में अच्छा प्रदर्शन किया, यहाँ तक कि दूसरे दौर में थोड़ा अधिक तेल सोखा क्योंकि इसके छिद्र पूरी तरह से गीले हो गए थे। प्रत्येक निचोड़ने और पुन: उपयोग के साथ, तेल सोखने की इसकी क्षमता धीरे-धीरे कम होती गई। पांचवें चक्र तक, फोम अभी भी तेल को सोखने में सक्षम था, लेकिन इसकी क्षमता में काफी गिरावट आई थी। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि यह गिरावट संभवतः बार-बार हैंडलिंग के दौरान फोम के अंदर कुछ तेल फंस जाने के कारण हुई, या शायद कोटिंग के थोड़े से खिसकने या घिसने के कारण हुई।
बार-बार उपयोग के दौरान दक्षता में क्रमिक कमी के बावजूद, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक फ्लोरीन-मुक्त रसायन सफलतापूर्वक साधारण फोम को एक कार्यात्मक तेल-अवशोषक उपकरण में बदल सकता है। यह सामग्री एक स्थायी, पूर्ण समाधान नहीं है जो कभी खराब न हो, लेकिन यह उन जहरीले फ्लोराइड कोटिंग्स का एक व्यवहार्य, सुरक्षित विकल्प प्रदान करती है जो वर्तमान में उपयोग में हैं। यह सिद्ध करता है कि फ्लोरीन-मुक्त रसायन का उपयोग करके एक हाइड्रोफोबिक सतह बनाना संभव है जो पर्यावरण में कम स्थायी और जीवित कोशिकाओं के लिए हानिरहित है। हालांकि बार-बार उपयोग के साथ फोम का प्रदर्शन कम होता है, लेकिन खतरनाक पदार्थों पर निर्भर हुए बिना तेल और पानी को अलग करने की क्षमता, हमारे पानी को साफ करने के लिए टिकाऊ तरीकों को विकसित करने की दिशा में एक सार्थक कदम है।
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