मोहाली स्थित इंस्टीट्यूट ऑफ नैनो साइंस एंड टेक्नोलॉजी (INST) के शोधकर्ताओं ने एक टिकाऊ उत्प्रेरक फिल्टर विकसित किया है जो रंग-दूषित अपशिष्ट जल के उपचार के लिए जिंक ऑक्साइड नैनोकणों को जैव-अपघटनीय नैनोफाइबर के साथ जोड़ता है।
यह तकनीक प्रदूषकों के विघटन को बढ़ाने के लिए प्रकाश और यांत्रिक कंपन का उपयोग करती है, जबकि मशीन लर्निंग इसके रंग-विरंजन प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने में मदद करती है। यह शोध एडवांस्ड फंक्शनल मैटेरियल्स नामक पत्रिका में प्रकाशित हुआ था।
विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी विभाग के अधीन एक स्वायत्त संस्थान, INST ने उद्योगों, विशेष रूप से वस्त्र उद्योगों द्वारा उत्सर्जित होने वाले स्थायी कार्बनिक रंगों की समस्या से निपटने के लिए इस सामग्री का विकास किया है। ये यौगिक विषैले, रासायनिक रूप से स्थिर और प्राकृतिक अपघटन के प्रति प्रतिरोधी हो सकते हैं।
अधिशोषण, अवसादन और फ्लोक्यूलेशन जैसे पारंपरिक उपचार प्रदूषकों को नष्ट किए बिना उन्हें अलग कर सकते हैं, जबकि जैविक उपचार अत्यधिक स्थिर रंगों के लिए धीमा हो सकता है।
फोटोकैटलिसिस अपेक्षाकृत सौम्य परिस्थितियों में प्रदूषकों को विघटित करके एक वैकल्पिक प्रक्रिया प्रदान करता है। हालांकि, पारंपरिक प्रणालियों को नैनोकण उत्प्रेरकों को पुनः प्राप्त करने, उन्हें उपचारित जल से अलग करने और प्रदूषकों के साथ प्रभावी संपर्क बनाए रखने में कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। प्रकाश की उपलब्धता और इलेक्ट्रॉन-होल पुनर्संयोजन भी उनके प्रदर्शन को सीमित कर सकते हैं।
इन चुनौतियों से निपटने के लिए, शोधकर्ताओं ने छिद्रयुक्त पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) नैनोफाइबर के भीतर जिंक ऑक्साइड, या जेडएनओ, नैनोकणों को स्थिर किया और प्रकाश के साथ-साथ यांत्रिक उत्तेजना को भी शामिल किया।
यांत्रिक कंपन ने पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण उत्पन्न किया, जिससे प्रकाश द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के पुनर्संयोजन को दबा दिया गया और प्रदूषक निम्नीकरण में शामिल प्रतिक्रियाशील प्रजातियों के निर्माण में वृद्धि हुई।
डॉ. अविरु कुमार बसु की प्रयोगशाला ने हल्दी के अर्क का उपयोग करके ZnO नैनोकणों का संश्लेषण किया। करक्यूमिन, फ्लेवोनोइड्स और फेनोलिक यौगिकों सहित प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले यौगिकों ने अपचायक और स्थिरकारी एजेंट के रूप में कार्य किया, जिससे हानिकारक अभिकर्मकों वाली संश्लेषण विधियों से बचा जा सका।
टीम ने स्वतंत्र रूप से बिखरे हुए ZnO पाउडर का उपयोग करने के बजाय, एक छिद्रपूर्ण, उच्च सतह क्षेत्र और यांत्रिक रूप से स्थिर PLA-ZnO झिल्ली बनाने के लिए इलेक्ट्रोस्पिनिंग का उपयोग किया।
प्रकाश और अल्ट्रासोनिक उत्तेजना के संयुक्त प्रभाव में, नैनोफाइबर ने 120 मिनट के भीतर एमबी डाई का 98.6% और सीआर डाई का 96.7% रंगहीनता प्राप्त कर ली।
इस पदार्थ ने जीवाणुरोधी गतिविधि भी प्रदर्शित की, जिससे छह घंटे बाद लगभग 75% ई. कोलाई और 71% एस. ऑरियस निष्क्रिय हो गए।
इस प्रायोगिक अध्ययन में मशीन लर्निंग को एकीकृत किया गया था ताकि तरंगदैर्ध्य, उपचार समय, उत्प्रेरक की मात्रा, अल्ट्रासोनिक आवृत्ति, प्रकाश की तीव्रता और डाई की सांद्रता जैसे मापदंडों का उपयोग करके डाई के रंगहीन होने के व्यवहार की भविष्यवाणी की जा सके।
शोधकर्ताओं ने स्थायी रंगों और सूक्ष्मजीवों से दूषित पदार्थों वाले कपड़ा और औद्योगिक अपशिष्ट जल के उपचार के साथ-साथ पर्यावरणीय सुधार और जीवाणुरोधी जल-उपचार झिल्लियों में संभावित अनुप्रयोगों की पहचान की है।
