नई दिल्ली। अपशिष्ट जल उपचार के लिए एक टिकाऊ, बहुक्रियाशील मशीन लर्निंग सक्षम फिल्टर, बायोडिग्रेडेबल पॉलीलैक्टिक एसिड (पीएलए) नैनोफाइबर के साथ ग्रीन-संश्लेषित जिंक ऑक्साइड (जेडएनओ) नैनोकणों को एकीकृत करके विकसित किया गया है। यह मशीन लर्निंग द्वारा समर्थित है और डाई-दूषित अपशिष्ट जल के उपचार के लिए एक पर्यावरण के अनुकूल मार्ग प्रदान कर सकता है।
औद्योगिक गतिविधियों, विशेष रूप से वस्त्र उद्योग से लगातार जैविक रंगों का निर्वहन, एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय चुनौती का प्रतिनिधित्व करता है, क्योंकि ये यौगिक स्थिर, जहरीले और प्राकृतिक क्षरण का प्रतिरोधी हो सकते हैं। यह अनुसंधान टिकाऊ अपशिष्ट जल-उपचार प्रौद्योगिकियों की आवश्यकता का समाधान करता है।
मौजूदा अपशिष्ट जल-उपचार दृष्टिकोण जैसे सोखना, अवसादन और फ्लोक्यूलेशन प्रदूषकों को अलग कर सकते हैं, लेकिन जरूरी नहीं कि उन्हें नष्ट कर दें। अत्यधिक स्थिर रंगों के लिए जैविक उपचार भी धीमा हो सकता है। फोटोकैटलिसिस एक आकर्षक विकल्प प्रदान करता है, क्योंकि यह नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करते समय अपेक्षाकृत हल्की परिस्थितियों में प्रदूषकों को कम कर सकता है।
हालांकि, पारंपरिक फोटोकैटलिटिक सिस्टम को कई चुनौतियों- नैनोपार्टिकल उत्प्रेरकों की भरपाई, उपचारित पानी से उत्प्रेरक को अलग करने, इलेक्ट्रॉन-छेद पुनर्संयोजन; प्रकाश की उपलब्धता पर निर्भरता और कुशल उत्प्रेरक-प्रदूषक संपर्क की आवश्यकता का सामना करना पड़ता है।
इस चुनौती से निपटने के लिए विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के स्वायत्त संस्थान, नैनो विज्ञान और प्रौद्योगिकी संस्थान (आईएनएसटी) मोहाली द्वारा विकसित एक नई तकनीक ने झरझरा पीएलए नैनोफाइबर के भीतर जेडएनओ (प्राकृतिक स्रोतों से तैयार जिंक ऑक्साइड) को स्थिर कर दिया और प्रकाश के साथ यांत्रिक उत्तेजना की शुरुआत की। यांत्रिक कंपन ने पीजोइलेक्ट्रिक ध्रुवीकरण उत्पन्न किया, जिसने फोटोजेनरेटेड इलेक्ट्रॉन-होल पुनर्संयोजन को दबा दिया और प्रतिक्रियाशील-प्रजातियों के गठन को बढ़ाया। यह अनुसंधान एडवांस्ड फंक्शनल मैटेरियल्स (विली) जर्नल में प्रकाशित हुआ था।
डॉ. अवीरू कुमार बसु की प्रयोगशाला ने हल्दी के अर्क का उपयोग करके जेडएनओ नैनोकणों को संश्लेषित किया, जहां प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले बायोएक्टिव यौगिक जैसे करक्यूमिन, फ्लेवोनोइड्स और फेनोलिक यौगिकों ने हानिकारक अभिकर्मकों से जुड़े पारंपरिक संश्लेषण मार्गों से बचने के लिए एजेंटों को कम करने और स्थिर करने का काम किया।
इलेक्ट्रोस्पिनिंग के माध्यम से पीएलए-जेडएनओ नैनोफाइबर के निर्माण ने स्वतंत्र रूप से बिखरे हुए पाउडर के रूप में जेडएनओ का उपयोग करने के बजाय एक झरझरा, उच्च-सतह-क्षेत्र और यांत्रिक रूप से स्थिर उत्प्रेरक झिल्ली का उत्पादन किया। फोटोकैटलिसिस और पीजोकैटलिसिस के एकीकरण ने प्रकाश और यांत्रिक कंपन दोनों का उपयोग करके प्रदूषक क्षरण को सक्षम किया।
पीएलए-जेडएनओ नैनोफाइबर ने संयुक्त प्रकाश और अल्ट्रासोनिक उत्तेजना के तहत 120 मिनट के भीतर 98.6 प्रतिशत एमबी और 96.7 प्रतिशत सीआर रंग हटाने का लक्ष्य हासिल किया। इस नई सामग्री ने 6 घंटे के बाद ई. कोली को लगभग 75 प्रतिशत और एस. ऑरियस को 71 प्रतिशत तक निष्क्रिय करके जीवाणुरोधी असर भी दिखाया। तरंगदैर्ध्य (वेवलेंथ), समय, उत्प्रेरक (कैटलिस्ट) की मात्रा, पराध्वनि (अल्ट्रासोनिक) आवृत्ति (फ़्रीक्वेंसी), प्रकाश (लाइट) की तीव्रता और डाई की सांद्रता जैसे मानदंडों के आधार पर डाई-डीकलराइजेशन व्यवहार का अनुमान लगाने के लिए इस प्रायोगिक अध्ययन में मशीन लर्निंग (एमएल) को शामिल किया गया।
विकसित पीएलए-जेडएनओ नैनोफाइबर का उपयोग अपशिष्ट जल के उपचार के लिए किया जा सकता है, जिसमें लगातार कार्बनिक रंग और माइक्रोबियल संदूषक होते हैं, विशेष रूप से स्वच्छ और सुरक्षित पानी के लिए कपड़ा और औद्योगिक अपशिष्टों से जुड़े होते हैं। उनका उपयोग फोटोकैटलिटिक और पीजोकैटलिटिक पर्यावरणीय उपचार के साथ-साथ जीवाणुरोधी जल-उपचार झिल्ली के लिए भी किया जा सकता है।
