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

द्वारा तसवीरइवान बंदुरापरunsplash 

चीनी शोधकर्ताओं की एक टीम ने झिल्ली जेल की गंदगी को कम करने के लिए यूवी/ई-सीएल तकनीक के सफल अनुप्रयोग के साथ अपशिष्ट जल उपचार में एक अभूतपूर्व प्रगति की है। यह अध्ययन हाल ही में प्रकाशित हुआ है।नेचर कम्युनिकेशंस, अपशिष्ट जल उपचार प्रक्रियाओं में जल निकासी दक्षता और झिल्ली निस्पंदन प्रदर्शन में सुधार के लिए एक नए दृष्टिकोण पर प्रकाश डालता है।

उन्नत जल निकासी दक्षता

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

फाउलिंग तंत्र में आणविक अंतर्दृष्टि

अध्ययन ने प्रोटीन और पॉलीसैकेराइड की अंतर-आणविक अंतःक्रियाओं का गहन अध्ययन किया, जिससे पता चला कि अमीनो और कार्बोक्सिल समूहों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक ब्रिजिंग झिल्ली के दूषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। एफटीआईआर स्पेक्ट्रल विश्लेषण और घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (डीएफटी) सिमुलेशन के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने तीन आणविक बंधन विधियों की पहचान की, जो बहुलक क्रॉस-लिंकिंग को बढ़ावा देने वाले रैखिक संरूपणों के लिए एक प्रबल प्राथमिकता का संकेत देते हैं। ये निष्कर्ष आणविक स्तर पर इस बात की समझ प्रदान करते हैं कि कैसे यूवी/ई-सीएल इन अंतःक्रियाओं को बाधित करता है, जिससे श्यानता कम होती है, फ्लोक का आकार बड़ा होता है, और जल उत्सर्जन में वृद्धि होती है।

फाउलिंग शमन में Cl रेडिकल्स की सहक्रियात्मक भूमिका

आगे के विश्लेषण से पता चला कि क्लोरीन रेडिकल्स (Cl•) BSA और SA के विघटन में प्रमुख भूमिका निभाते हैं, और उनके विघटन में 90% से अधिक योगदान देते हैं। अध्ययन में इन वृहद अणुओं के साथ Cl• अंतःक्रियाओं के लिए असाधारण रूप से उच्च अभिक्रिया दर स्थिरांक की सूचना दी गई, जो झिल्ली प्रदूषकों के अपघटन में UV/E-Cl की प्रभावशीलता का समर्थन करता है। इस प्रक्रिया ने न केवल SA-BSA संरचनाओं को छोटे कणों में विभाजित कर दिया, बल्कि उनकी श्यानता और जलयोजन क्षमता को भी महत्वपूर्ण रूप से कम कर दिया, जिससे जेल जैसी प्रदूषक परत कमजोर हो गई।

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

शोध ने झिल्ली दूषण की ऊष्मागतिकी का और अन्वेषण किया, जिससे यह पुष्टि हुई कि पारंपरिक सरंध्रता या पारगम्यता कारकों के बजाय जल की उपस्थिति की अवस्थाएँ जेल दूषण के व्यवहार पर हावी होती हैं। थर्मोग्राविमेट्रिक विश्लेषण से पता चला कि नियंत्रण दूषण परतों में बंधित जल की मात्रा लगभग 80% थी, जबकि UV/E-Cl उपचार ने इसे 10% से भी कम कर दिया। इस बदलाव से पानी का आसानी से निकलना संभव हुआ, जिससे अंततः निस्पंदन प्रतिरोध कम हुआ और निस्पंदन दक्षता में सुधार हुआ।

व्यावहारिक अनुप्रयोगों की ओर

इन आकर्षक परिणामों के साथ, शोधकर्ता प्रक्रिया की मापनीयता बढ़ाने के लिए इलेक्ट्रोड सामग्री, यूवी तीव्रता और उपचार अवधि सहित रिएक्टर मापदंडों को अनुकूलित करने का सुझाव देते हैं। अध्ययन में रेडिकल उत्पादन को और बढ़ाने और उपचार दक्षता में सुधार के लिए यूवी/ई-सीएल को हाइड्रोजन पेरोक्साइड जैसे अन्य ऑक्सीडेंट के साथ एकीकृत करने 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 के उपयोग की संभावना पर ज़ोर देते हैं।

झिल्ली प्रौद्योगिकी में एक सार्वभौमिक सफलता

यद्यपि यह अध्ययन WAS का उपयोग करके किया गया था, इसके निष्कर्षों के अपशिष्ट जल उपचार से परे भी दूरगामी प्रभाव हैं। झिल्ली प्रदूषण निवारण में जल की उपस्थिति की स्थिति को प्रमुख कारक के रूप में मान्यता देना, विभिन्न झिल्ली प्रक्रियाओं और रिएक्टर पैमानों पर सार्वभौमिक महत्व रखता है। यह सफलता दुनिया भर के जल उपचार उद्योगों में अधिक कुशल और टिकाऊ निस्पंदन तकनीकों का मार्ग प्रशस्त करती है।

कुशल अपशिष्ट जल प्रबंधन की बढ़ती वैश्विक माँग के साथ, यूवी/ई-सीएल तकनीक झिल्ली की दीर्घायु में सुधार, परिचालन लागत में कमी और समग्र उपचार प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए एक आशाजनक समाधान प्रस्तुत करती है। जैसे-जैसे शोधकर्ता इस नवोन्मेषी दृष्टिकोण को परिष्कृत और विस्तारित करते जा रहे हैं, अपशिष्ट जल उपचार का भविष्य अधिक कुशल और टिकाऊ होता जा 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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