Pre-Magnetized Water Hyacinth Biochar-Supported Bismuth Oxybromide Nanocomposite for Solar Photocatalytic Degradation of Paracetamol
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक पूर्व-चुंबकीय जलकुंभी बायोचार-समर्थित बिस्मथ ऑक्सीब्रोमाइड नैनोकम्पोजिट (MBC Pre BiOBr), अवशोषण और फोटोकैटलिटिक तंत्र के संयोजन के माध्यम से, उच्च स्थिरता और पुन: प्रयोज्यता बनाए रखते हुए, ग्रेवॉटर से पैरासिटामोल का पूर्ण सौर फोटोकैटलिटिक क्षरण और अन्य प्रदूषकों को महत्वपूर्ण रूप से हटाने में प्रभावी रूप से सक्षम है।
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पानी लगातार उन अदृश्य रसायनों द्वारा परखा जा रहा है जिनका हम हर दिन उपयोग करते हैं। इनमें सबसे आम दवाओं में से एक पैरासिटामोल है, जो लगभग हर घर में पाया जाने वाला एक दर्द निवारक है। जब लोग ये दवाएं लेते हैं, तो शरीर उन्हें पूरी तरह से अवशोषित नहीं करता; बाकी हिस्सा जल प्रणाली में चला जाता है। कई स्थानों पर, हमारे अपशिष्ट जल (वेस्टवॉटर) को साफ करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक उपचार संयंत्र इन विशिष्ट अणुओं को पकड़ने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं। परिणामस्वरूप, दवाओं के अंश छनकर निकल जाते हैं, जो नदियों, झीलों और यहाँ तक कि उस पानी में भी पहुँच जाते हैं जिसका हम बागवानी या सफाई के लिए पुन: उपयोग कर सकते हैं। यह निरंतरता एक बढ़ती हुई चिंता है क्योंकि इन रसायनों की सूक्ष्म मात्रा भी जलीय जीवन को नुकसान पहुँचा सकती है और समय के साथ प्राकृतिक पारिस्थितिक तंत्र को बाधित कर सकती है। वैज्ञानिक अब सूर्य के प्रकाश की शक्ति का उपयोग करके इन जिद्दी अणुओं को हानिरहित पदार्थों में तोड़ने के नए तरीकों की तलाश कर रहे हैं, जो पुरानी सफाई तकनीकों से जुड़े भारी कीचड़ (स्लज) और उच्च लागत से बचता है।
हाल ही में एक अध्ययन में, भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान भुवनेश्वर के शोधकर्ताओं ने एक सामान्य जलीय खरपतवार को पानी साफ करने के उपकरण में बदलने का तरीका खोजा। उन्होंने जलकुंभी (वॉटर हायसिंथ) पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक तेजी से बढ़ने वाला पौधा है जो अक्सर नदियों और जलमार्गों को अवरुद्ध कर देता है, जिससे स्थानीय पारिस्थितिक तंत्र में समस्याएँ पैदा होती हैं। इस पौधे को एक समस्या मानने के बजाय, टीम ने इसे 'बायोचार' नामक एक छिद्रपूर्ण, कार्बन-समृद्ध सामग्री में बदल दिया। इस सामग्री को और अधिक उपयोगी बनाने के लिए, उन्होंने इसे गर्म करने से पहले इसमें लोहे के कण मिला दिए, जिससे अंतिम उत्पाद में चुंबकीय गुण आ गए। इसने इस सामग्री को काम पूरा करने के बाद एक चुंबक की मदद से पानी से आसानी से बाहर निकालने की अनुमति दी। इसके बाद उन्होंने इस चुंबकीय स्पंज को बिस्मथ ऑक्सीब्रोमाइड के सूक्ष्म क्रिस्टल से ढका, जो एक ऐसा पदार्थ है जो प्रकाश पड़ने पर प्रतिक्रिया करने की क्षमता रखता है। परिणाम स्वरूप एक नई, हाइब्रिड सामग्री तैयार हुई जिसे गंदे पानी में रखने, दवा के अणुओं को सोखने और फिर उन्हें धूप की मदद से नष्ट करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।
शोधकर्ताओं ने इस नई सामग्री का परीक्षण करने के लिए इसे पैरासिटामोल युक्त पानी में रखा और प्राकृतिक सूर्य के प्रकाश के संपर्क में लाया। उन्होंने पाया कि यह सामग्री उल्लेखनीय रूप से प्रभावी रही। सूरज की रोशनी में तीस मिनट के भीतर, पैरासटामोल पूरी तरह से टूट गया। यह प्रक्रिया केवल दवा को छिपाने के बारे में नहीं थी; सामग्री ने वास्तव में दवा को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में परिवर्तित कर दिया, जिसे 'मिनरलाइजेशन' (खनिजीकरण) कहा जाता है। अध्ययन ने दिखाया कि सामग्री ने पानी से लगभग सभी कार्बनिक कार्बन को हटा दिया, जिसका अर्थ है कि हानिकारक रासायनिक संरचना को पूरी तरह से ध्वस्त कर दिया गया। यह दक्षता तब भी बनी रही जब पानी में घरेलू अपशिष्ट जल में पाए जाने वाले अन्य सामान्य घटक, जैसे साबुन या डिटर्जेंट से प्राप्त नमक और खनिज मौजूद थे।
इस खोज का एक सबसे महत्वपूर्ण पहलू यह था कि विभिन्न परिस्थितियों में सामग्री ने कैसा व्यवहार किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि सफाई की यह प्रक्रिया तब सबसे अच्छी तरह काम करती है जब पानी तटस्थ (न्यूट्रल) हो, यानी न तो बहुत अधिक अम्लीय और न ही बहुत अधिक क्षारीय। इन परिस्थितियों में, चुंबकीय बायोचार पैरासिटामोल के अणुओं के लिए एक चुंबक की तरह कार्य करता है, जो उन्हें अपनी सतह के करीब खींच लेता है। एक बार जब अणु करीब आ जाते हैं, तो सूर्य का प्रकाश बिस्मथ क्रिस्टल से टकराता है, जिससे एक प्रतिक्रियाशील ऊर्जा का विस्फोट होता है जो दवा के अणुओं को छिन्न-भिन्न कर देता है। अध्ययन में यह भी देखा गया कि कैसे विभिन्न आयन, जैसे कि कठोर जल या उर्वरकों में पाए जाने वाले आयन, इस प्रक्रिया में बाधा डाल सकते हैं। हालांकि कुछ आयनों ने प्रतिक्रिया को थोड़ा धीमा कर दिया, लेकिन सामग्री प्रभावी बनी रही, जिससे सिद्ध हुआ कि यह वास्तविक दुनिया के 'ग्रेवॉटर' (जैसे सिंक और शावर से निकलने वाला पानी) में पाए जाने वाले रसायनों के जटिल मिश्रण को संभाल सकती है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि इस समाधान का एक से अधिक बार उपयोग किया जा सके, टीम ने कई चक्रों में सामग्री का परीक्षण किया। चार राउंड की सफाई के बाद भी, सामग्री लगभग उतना ही प्रदर्शन कर रही थी जितना कि पहली बार में, और इसकी प्रभावशीलता में दस प्रतिशत से भी कम की कमी आई। इससे पता चलता है कि सामग्री इतनी मजबूत है कि इसे बिना टूटे या प्रदूषकों को पकड़ने की क्षमता खोए बार-बार उपयोग किया जा सकता है। शोधकर्ताओं ने यह भी पुष्टि की कि सामग्री को चुंबक का उपयोग करके पानी से आसानी से निकाला जा सकता है, जो उन अन्य सफाई पाउडरों की एक सामान्य समस्या को हल करता है जिन्हें उपचार के बाद पानी से अलग करना कठिन होता है।
यह अध्ययन एक दोहरे लाभ को रेखांकित करता: यह पानी को साफ करने का एक तरीका प्रदान करता है और साथ ही एक आक्रामक पौधों की प्रजाति का प्रबंधन भी करता है। जलकुंभी को एक हाई-टेक सफाई एजेंट में बदलकर, शोधकर्ताओं ने एक ऐसा चक्र बनाया जहाँ एक समस्या समाधान बन जाती है। यह सामग्री कचरे से बनी है, सूर्य के साथ काम करती है, और इसे पुन: उपयोग किया जा सकता है, जो इसे उन स्थानों में जल उपचार के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार बनाती है जहाँ उन्नत निस्पंदन (फिल्ट्रेशन) प्रणालियाँ उपलब्ध नहीं हैं। हालाँकि यह अध्ययन एक नियंत्रित वातावरण में किया गया था, लेकिन इसके परिणाम संकेत देते हैं कि यह दृष्टिकोण हमारे जल आपूर्ति से फार्मास्युटिकल प्रदूषकों को हटाने के लिए एक व्यावहारिक, कम लागत वाला तरीका हो सकता है, जो एक साधारण खरपतवार को जल गुणवत्ता के संरक्षक में बदल देता है।
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