Sustainable Removal of Diazinon from Water Using a Green SiO₂/TiO₂ Emulsion Liquid Membrane
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक हिबिस्कस-सहायता प्राप्त SiO₂/TiO₂-स्थिर इमल्शन लिक्विड मेम्ब्रेन प्रणाली अनुकूलित स्थितियों के तहत सिंथेटिक जलीय समाधानों से 96.35% तक डायज़िनोन को प्रभावी ढंग से हटा सकती है, जो एक टिकाऊ निष्कर्षण विधि प्रदान करती है जो तीन पुन: उपयोग चक्रों तक व्यवहार्य बनी रहती है।
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पानी जीवन का आधार है, फिर भी वे रसायन जो हमें भोजन उगाने में मदद करते हैं, अक्सर इसे जहरीला बना देते हैं। कीटनाशक, जिन्हें फसलों को कीटों और बीमारियों से बचाने के लिए बनाया गया है, अक्सर नदियों और भूजल में बह जाते हैं, जहाँ वे बने रहते हैं और पारिस्थितिकी तंत्र तथा मानव स्वास्थ्य के लिए खतरा पैदा करते हैं। ऐसा ही एक रसायन डायज़िनोन (diazinon) है, जो खेती और घरों के आसपास व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक सामान्य ऑर्गेनोफॉस्फेट कीटनाशक है। हालांकि यह अपने काम में प्रभावी है, लेकिन यह कई अन्य जीवों के लिए भी विषैला है और यदि यह जल आपूर्ति में प्रवेश करता है, तो तंत्रिका कार्य (nerve function) को बाधित कर सकता है। इन जिद्दी रसायनों को पानी से निकालना एक कठिन कार्य है क्योंकि वे पानी में आसानी से नहीं घुलते बल्कि कार्बनिक पदार्थों से चिपक जाते हैं, जिससे मानक निस्पंदन (filtration) विधियाँ कम प्रभावी हो जाती हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से एक ऐसे तरीके की तलाश कर रहे थे जिससे इन प्रदूषकों को कुशलतापूर्वक पानी से निकाला जा सके, जो एक ऐसा तरीका हो जो शक्तिशाली भी हो और पर्यावरण के अनुकूल भी।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने इस समस्या को हल करने के लिए 'इमल्शन लिक्विड मेम्ब्रेन' (emulsion liquid membrane) नामक एक तकनीक का पता लगाया। कल्पना कीजिए कि तेल के बुलबुले के भीतर पानी की एक छोटी सी बूंद फंसी हुई है, जो फिर पानी के एक बड़े पूल में तैर रही है। यह उस प्रणाली की मूल संरचना है जिसका उन्होंने उपयोग किया। बाहरी पानी में प्रदूषण है, तेल का बुलबुला एक चयनात्मक अवरोध (selective barrier) के रूप में कार्य करता है जो प्रदूषण को गुजरने देता है, और आंतरिक पानी की बूंद प्रदूषण को पार करने के बाद उसे पकड़ लेती है और थामे रखती है। इस प्रणाली को बेहतर बनाने और इसे स्थिर रखने के लिए, टीम ने एक विशेष सामग्री जोड़ी: सिलिकॉन और टाइटेनियम से बने नैनोकण। इन कणों को गुड़हल (hibiscus) के पौधे के अर्क का उपयोग करके एक हरित विधि द्वारा बनाया गया था, जो कठोर रसायनों से बचता है और इस प्रक्रिया को अधिक पर्यावरण के अनुकूल बनाता है। लक्ष्य यह देखना था कि क्या यह पौधे-सहायता प्राप्त, नैनोकण-मजबूत झिल्ली (membrane) बिना टूटे या अपनी दक्षता खोए, पानी से डायज़िनोन को प्रभावी ढंग से साफ कर सकती है।
शोधकर्ताओं ने अपना सफाई समाधान तैयार करना शुरू किया। उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार के तेल को एक सर्फेक्टेंट (surfactant) के साथ मिलाया, जो एक ऐसा पदार्थ है जो तेल और पानी को मिलाने में मदद करता है, और फिर उसमें गुड़हल से बने नैनोकण मिला दिए। इस मिश्रण ने मेम्ब्रेन चरण (membrane phase) बनाया। इस तैलीय परत के भीतर, उन्होंने अम्लीय घोल (acidic solution) की नन्ही बूंदें बनाईं, जो डायज़िनोन के लिए एक जाल के रूप में कार्य करेंगी। फिर उन्होंने इस मिश्रण को डायज़िनोन से दूषित पानी के एक पात्र में डाला और उसे धीरे से हिलाया। जैसे-जैसे मिश्रण चला, डायज़िनोन के अणुओं को दूषित पानी से बाहर खींचा गया, तैलीय झिल्ली के माध्यम से गुजारा गया और अम्लीय बूंदों के भीतर कैद कर लिया गया। टीम ने सावधानीपूर्वक मापा कि कितना डायज़िनोन हटाया गया और प्रक्रिया के दौरान झिल्ली ने कितनी अच्छी तरह से खुद को बनाए रखा।
परिणामों से पता चला कि यह प्रणाली बहुत अच्छी तरह से काम करती है, लेकिन केवल तभी जब स्थितियाँ बिल्कुल सही हों। शोधकर्ताओं ने कई अलग-अलग चरों (variables) का परीक्षण किया, जैसे कि समाधान को कितनी तेजी से मिलाया जा रहा है, उन्हें कितनी देर तक हिलाया गया, और रसायनों की सांद्रता कितनी थी। उन्होंने पाया कि सर्वोत्तम परिणाम तब मिले जब पानी की अम्लता तटस्थ थी, मिश्रण की गति मध्यम थी, और इमल्शन को ठीक छह मिनट तक बनाया गया था। इन इष्टतम स्थितियों के तहत, प्रणाली ने पानी से डायज़िनोन का लगभग 96 प्रतिशत हिस्सा निकाल दिया। नैनोकणों ने इस सफलता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई; वे तेल और पानी के बीच की सीमा पर छोटे सुदृढीकरण (reinforcements) के रूप में कार्य करते हैं, जिससे झिल्ली को बहुत जल्दी टूटने से रोका जा सके। उनके बिना, नाजुक संरचना ढह जाती, जिससे फंसे हुए रसायन वापस लीक हो सकते थे।
हालाँकि, अध्ययन ने इस तकनीक की सीमाओं को भी उजागर किया। जबकि झिल्ली ने अपने पहले कुछ उपयोगों में उत्कृष्ट प्रदर्शन किया, कुछ चक्रों के बाद पानी को साफ करने की इसकी क्षमता घटने लगी। चौथे और पांचवें उपयोग तक, इसकी दक्षता काफी कम हो गई। शोधकर्ताओं ने देखा कि नैनोकण आपस में गुच्छे बनाने लगे या खो गए, और बूंदों के चारों ओर सुरक्षात्मक परत कमजोर हो गई। यह सुझाव देता है कि हालांकि यह विधि अल्पकालिक उपयोग के लिए अत्यधिक प्रभावी है, लेकिन दीर्घकालिक, निरंतर संचालन के लिए इसे झिल्ली को ताज़ा करने या मरम्मत करने के तरीके की आवश्यकता होगी। टीम ने यह भी नोट किया कि उनके परीक्षण स्वच्छ, कृत्रिम पानी के साथ किए गए थे, और उन्होंने चेतावनी दी कि वास्तविक दुनिया का अपशिष्ट जल, जिसमें कई अन्य पदार्थ होते हैं, अलग तरह से व्यवहार कर सकता है।
अंततः, यह शोध जल उपचार के लिए एक आशाजनक मार्ग प्रदान करता है। प्राकृतिक पौधे के अर्क को उन्नत नैनोटेक्नोलॉजी के साथ जोड़कर, वैज्ञानिकों ने एक ऐसी प्रणाली बनाई है जो खतरनाक कीटनाशकों को हटाने में प्रभावी और इसके निर्माण में पर्यावरण के अनुकूल भी है। अध्ययन यह प्रदर्शित करता है कि सही सामग्रियों और परिचालन स्थितियों के संतुलन के साथ, पानी से जिद्दी प्रदूषकों को उच्च दक्षता के साथ निकालना संभव है। हालांकि यह तकनीक तत्काल बड़े पैमाने पर तैनाती के लिए तैयार नहीं है, फिर भी ये निष्कर्ष भविष्य के कार्यों के लिए एक ठोस आधार प्रदान करते हैं। अगला कदम इस पद्धति का वास्तविक कृषि अपशिष्ट जल पर परीक्षण करना होगा ताकि यह देखा जा सके कि क्या यह वास्तविक दुनिया के प्रदूषण की जटिलता को संभाल सकती है, जो हमें एक ऐसे भविष्य के करीब लाता है जहाँ हमारे जल स्रोत सुरक्षित और स्वच्छ बने रहें।
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