झिल्ली प्रदूषण शमन में सफलता: यूवी/ई-सीएल प्रौद्योगिकी ने अपशिष्ट जल उपचार में क्रांति ला दी

द्वारा तसवीरइवान बांडुरापरunsplash 

चीनी शोधकर्ताओं की एक टीम ने झिल्ली जेल फाउलिंग को कम करने के लिए यूवी/ई-सीएल प्रौद्योगिकी के सफल अनुप्रयोग के साथ अपशिष्ट जल उपचार में एक महत्वपूर्ण प्रगति की है। हाल ही में प्रकाशित अध्ययननेचर कम्युनिकेशंस, अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं में निर्जलीकरण दक्षता और झिल्ली निस्पंदन प्रदर्शन में सुधार करने के लिए एक नए दृष्टिकोण पर प्रकाश डालता है।

उन्नत जल-निष्कासन दक्षता

अध्ययन ने प्रदर्शित किया कि यूवी/ई-सीएल के प्रयोग से जल निकासी प्रयोगों में जल प्रवाह में उल्लेखनीय सुधार हुआ, जिससे ई-सीएल प्रणाली का 138%, यूवी प्रणाली का 239% और नियंत्रण का 198% तक प्रवाह प्राप्त हुआ। इससे पता चलता है कि यूवी/ई-सीएल झिल्ली की गंदगी संरचनाओं को प्रभावी ढंग से बाधित करता है, जिससे जल निकासी प्रदर्शन में वृद्धि होती है। एसए-बीएसए मॉडल प्रणाली का उपयोग करके, शोधकर्ता जटिल बाह्यकोशिकीय बहुलक पदार्थ (ईपीएस) व्यवहार का अनुकरण करने और अपशिष्ट जल कीचड़ (डब्ल्यूएएस) जल निकासी में प्रोटीन और पॉलीसेकेराइड की प्रासंगिकता की पुष्टि करने में सक्षम थे।

फाउलिंग तंत्र में आणविक अंतर्दृष्टि

अध्ययन में प्रोटीन और पॉलीसैकेराइड की अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं का गहन अध्ययन किया गया, जिससे पता चला कि अमीनो और कार्बोक्सिल समूहों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रिजिंग झिल्ली के खराब होने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। FTIR स्पेक्ट्रल विश्लेषण और घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (DFT) सिमुलेशन के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने तीन आणविक बंधन मोड की पहचान की, जो बहुलक क्रॉस-लिंकिंग को बढ़ावा देने वाले रैखिक अनुरूपणों के लिए एक मजबूत प्राथमिकता का संकेत देते हैं। ये निष्कर्ष आणविक स्तर की समझ प्रदान करते हैं कि UV/E-Cl इन अंतःक्रियाओं को कैसे बाधित करता है, जिससे चिपचिपाहट कम होती है, फ्लोक का आकार बड़ा होता है और पानी का उत्सर्जन बढ़ता है।

फाउलिंग न्यूनीकरण में सीएल रेडिकल्स की सहक्रियात्मक भूमिका

आगे के विश्लेषण से पता चला कि क्लोरीन रेडिकल्स (Cl•) BSA और SA के विघटन में प्रमुख भूमिका निभाते हैं, जो उनके विघटन में 90% से अधिक योगदान देते हैं। अध्ययन ने इन मैक्रोमॉलीक्यूल्स के साथ Cl• इंटरैक्शन के लिए असाधारण रूप से उच्च प्रतिक्रिया दर स्थिरांक की रिपोर्ट की, जो झिल्ली फाउलेंट्स को विघटित करने में UV/E-Cl की प्रभावशीलता का समर्थन करता है। इस प्रक्रिया ने न केवल SA-BSA संरचनाओं को छोटे कणों में विभाजित किया, बल्कि उनकी चिपचिपाहट और जलयोजन क्षमता को भी काफी कम कर दिया, जिससे जेल जैसी फाउलिंग परत कमजोर हो गई।

ऊष्मागतिकी अंतर्दृष्टि: जल की उपस्थिति की स्थिति एक प्रमुख कारक है

शोध ने झिल्ली फाउलिंग के ऊष्मप्रवैगिकी का और पता लगाया, जिससे पुष्टि हुई कि पारंपरिक छिद्रता या पारगम्यता कारकों के बजाय पानी की उपस्थिति की स्थिति जेल फाउलिंग व्यवहार पर हावी होती है। थर्मोग्रैविमेट्रिक विश्लेषण से पता चला कि नियंत्रण फाउलेंट परतों में बंधे पानी की मात्रा लगभग 80% थी, जबकि यूवी/ई-सीएल उपचार ने इसे 10% से भी कम कर दिया। इस बदलाव ने पानी को आसानी से छोड़ने की अनुमति दी, जिससे अंततः निस्पंदन प्रतिरोध कम हुआ और निस्पंदन दक्षता में सुधार हुआ।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों की ओर

इन आकर्षक परिणामों के साथ, शोधकर्ता इलेक्ट्रोड सामग्री, यूवी तीव्रता और उपचार अवधि सहित रिएक्टर मापदंडों को अनुकूलित करने का सुझाव देते हैं, ताकि प्रक्रिया की मापनीयता को बढ़ाया जा सके। अध्ययन में रेडिकल उत्पादन को और बढ़ाने और उपचार दक्षता में सुधार करने के लिए हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे अन्य ऑक्सीडेंट के साथ यूवी/ई-सीएल के एकीकरण का भी प्रस्ताव है। इसके अतिरिक्त, शोधकर्ता टिकाऊ और लागत प्रभावी अपशिष्ट जल उपचार प्राप्त करने के लिए समुद्री जल जैसे कम सांद्रता वाले NaCl समाधानों का उपयोग करने की क्षमता पर जोर देते हैं।

झिल्ली प्रौद्योगिकी में एक सार्वभौमिक सफलता

हालाँकि यह अध्ययन WAS का उपयोग करके किया गया था, लेकिन इसके निष्कर्षों का अपशिष्ट जल उपचार से परे दूरगामी प्रभाव है। झिल्ली प्रदूषण शमन में प्रमुख कारक के रूप में जल घटना की स्थिति की मान्यता विभिन्न झिल्ली प्रक्रियाओं और रिएक्टर पैमानों में सार्वभौमिक महत्व रखती है। यह सफलता दुनिया भर में जल उपचार उद्योगों में अधिक कुशल और टिकाऊ निस्पंदन प्रौद्योगिकियों का मार्ग प्रशस्त करती है।

कुशल अपशिष्ट जल प्रबंधन की बढ़ती वैश्विक मांग के साथ, यूवी/ई-सीएल प्रौद्योगिकी झिल्ली की दीर्घायु में सुधार, परिचालन लागत को कम करने और समग्र उपचार प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए एक आशाजनक समाधान प्रस्तुत करती है। जैसे-जैसे शोधकर्ता इस अभिनव दृष्टिकोण को परिष्कृत और बढ़ाते जा रहे हैं, अपशिष्ट जल उपचार का भविष्य अधिक कुशल और टिकाऊ दिखाई दे रहा है।

अधिक जानकारी के लिए नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित पूर्ण अध्ययन देखें: [https://www.nature.com/articles/s41467-025-57878-4]

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