తరచుగా ఇబ్బందికరమైన వృక్షసంపదగా పరిగణించబడే వేగంగా పెరిగే చిత్తడి నేల మొక్క అయిన బుల్‌రష్, పారిశ్రామిక నీటి శుద్ధిలో ఊహించని రెండవ వృత్తిని కలిగి ఉండవచ్చు. జపాన్‌లోని దోషిషా విశ్వవిద్యాలయంలోని ఒక పరిశోధన బృందం, ఈ మొక్క యొక్క వ్యవసాయ వ్యర్థాన్ని రాగి-సంవర్ధిత కార్బన్ పదార్థంగా మార్చే మార్గాన్ని అభివృద్ధి చేసింది, ఇది మురుగునీటి నుండి సింథటిక్ రంగులను బయటకు తీయగలదు — మరియు అనేక సమానమైన విధానాలకు అవసరమయ్యే ప్రమాదకర రసాయన క్షయకరణ కారకాలు లేకుండా ఇది చేస్తుంది.
జర్నల్ ఆఫ్ ఎన్విరాన్‌మెంటల్ కెమికల్ ఇంజినీరింగ్‌లో ప్రచురించబడిన ఈ పనిని, పిహెచ్‌డి విద్యార్థి మరియు MEXT స్కాలర్ అయిన ఆసిఫ్ అలీ, విశ్వవిద్యాలయంలోని గ్రాడ్యుయేట్ స్కూల్ ఆఫ్ సైన్స్ అండ్ ఇంజినీరింగ్‌లోని డిపార్ట్‌మెంట్ ఆఫ్ అప్లైడ్ కెమిస్ట్రీకి చెందిన ప్రొఫెసర్లు మిచియాకి మత్సుమోటో మరియు యోషిరో తహారా కలిసి నిర్వహించారు. వారి లక్ష్యం పారిశ్రామిక కాలుష్యం యొక్క మరింత మొండి వర్గాలలో ఒకటి.
పారిశ్రామిక మురుగునీటిలో ఒక నిరంతర సమస్య
వస్త్ర తయారీ, కాగిత ఉత్పత్తి, తోలు ప్రాసెసింగ్ మరియు ఆహార ప్రాసెసింగ్ అన్నీ సింథటిక్ రంగులను కలిగి ఉన్న మురుగునీటిని ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఈ సమ్మేళనాలలో చాలా వరకు రసాయనికంగా స్థిరంగా ఉంటాయి, జీవ క్షయాన్ని నిరోధిస్తాయి మరియు పర్యావరణంలో కొనసాగుతాయి, అంటే అవి నదులు, సరస్సులు మరియు తీర జలాలను చేరుకున్నప్పుడు జల పర్యావరణ వ్యవస్థలకు మరియు మానవ ఆరోగ్యానికి ప్రమాదాలను కలిగించగలవు.
పరిశ్రమ ఉత్పత్తి చేసే దానికి మరియు వాస్తవానికి శుద్ధి చేసే దానికి మధ్య ఉన్న అంతరం గణనీయమైనది. ఆందోళనకరమైన 20% విషపూరిత, మొండి వస్త్ర మురుగునీరు శుద్ధి చేయకుండా విడుదల చేయబడుతుందని అలీ స్పష్టంగా పేర్కొన్నారు. ఆ శుద్ధి చేయని భాగమే తక్కువ-ఖర్చు, బలమైన శుద్ధి సాంకేతికతలు అతిపెద్ద మార్పు తీసుకురాగల ప్రదేశం — ప్రత్యేకించి అధునాతన శుద్ధి మౌలిక సదుపాయాలు అందుబాటులో లేని లేదా భరించలేని ప్రాంతాలలో.
విషయాలను మరింత క్లిష్టతరం చేస్తూ, సార్వత్రికంగా పనిచేసే ఒకే శుద్ధి పద్ధతి లేదు. రంగు రసాయన శాస్త్రం, ప్రాసెస్ చేయబడుతున్న ఫైబర్ మరియు ఉపయోగించే సహాయక రసాయనాలను బట్టి మురుగునీటి కూర్పు విస్తృతంగా మారుతుంది, కాబట్టి విడుదల ప్రమాణాలను చేరుకోవడానికి ప్లాంట్లు తరచుగా అనేక శుద్ధి దశలను కలపాల్సి ఉంటుంది.
సాంప్రదాయ విధానాలు ఎందుకు కష్టపడతాయి
నీటి నుండి రంగులను తొలగించడానికి ఉన్న ప్రస్తుత ఎంపికలు ప్రతిదీ దాని స్వంత కార్యాచరణ భారాన్ని మోస్తాయి. పరిశోధకులు అనేక సుస్థిరమైన వర్గాలు మరియు వాటి పరిమితులను సూచిస్తున్నారు:
- మెంబ్రేన్ విభజన — రంగు అణువులను తిరస్కరించడంలో ప్రభావవంతం, కానీ ఫౌలింగ్‌కు గురవుతుంది మరియు నిర్వహణ విధానాలు మరియు శక్తి ఇన్‌పుట్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది.
- అధునాతన ఆక్సీకరణ — మొండి సమ్మేళనాలను విచ్ఛిన్నం చేయగలదు, అయినప్పటికీ శక్తి-తీవ్రమైనది మరియు తామే శ్రద్ధ అవసరమయ్యే ద్వితీయ ఉత్పత్తులను ఉత్పత్తి చేయగలదు.
- వాణిజ్య యాక్టివేటెడ్ కార్బన్‌పై శోషణ — నిరూపితమైన మరియు విస్తృతంగా ప్రభావవంతమైన మార్గం, కానీ పదార్థాన్ని ఉత్పత్తి చేయడం ఖరీదైనది మరియు పునరుత్పత్తి చేయడం ఖరీదైనది, ఇది అధిక-పరిమాణ, తక్కువ-మార్జిన్ కార్యకలాపాలకు దాని ఆకర్షణను దెబ్బతీస్తుంది.
మెటల్-సవరించిన కార్బన్ శోషకాలు సాధారణ యాక్టివేటెడ్ కార్బన్‌ను మించి పనితీరును పెంచడానికి ఒక మార్గాన్ని అందిస్తాయి, కానీ రసాయన శాస్త్రం తరచుగా మరొక సమస్యను పరిచయం చేస్తుంది: అనేక సవరణ మార్గాలు అదనపు రసాయన క్షయకరణ కారకాలపై ఆధారపడతాయి, ఇది ప్రక్రియకు ఖర్చు, నిర్వహణ ప్రమాదాలు మరియు వ్యర్థ ప్రవాహాలను జోడిస్తుంది. ఆ రసాయన భారాన్ని తగ్గించడం దోషిషా బృందానికి కేంద్ర రూపకల్పన లక్ష్యం.
ఇబ్బందికరమైన కలుపు నుండి శోషకాన్ని నిర్మించడం
శుద్ధి చేసిన కార్బన్ ఫీడ్‌స్టాక్ నుండి ప్రారంభించడానికి బదులుగా, పరిశోధకులు వ్యవసాయం యొక్క మిగిలిపోయిన వాటి వైపు చూశారు. బుల్‌రష్ — బుల్‌రష్ అని కూడా స్పెల్లింగ్ చేయబడుతుంది — సుస్థిరమైన కార్బన్ పూర్వగామిగా ఎంపిక చేయబడింది, సాధారణంగా నీటి మార్గాలు మరియు పారుదల కాలువలను పూడ్చే మొక్కను విలువైన ముడి పదార్థంగా మారుస్తుంది.
ఒకే-దశ సహ-పైరోలిసిస్ మార్గం
బృందం యొక్క పద్ధతి ఒక-పాత్ర, ఒకే-దశ సహ-పైరోలిసిస్, దీనిలో మొక్క జీవద్రవ్యం రాగి పూర్వగామి, కాపర్(II) నైట్రేట్ ట్రైహైడ్రేట్ మరియు పొటాషియం హైడ్రాక్సైడ్ (KOH)తో కలిసి వేడి చేయబడుతుంది. ప్రత్యేక క్షయకరణ దశ అవసరం కాకుండా, ఈ కలయిక ఫలిత బయోచార్ మద్దతుపై నేరుగా సున్నా-వేలెన్సీ రాగి నానోపార్టికల్స్ యొక్క స్థానిక పెరుగుదలను నడిపిస్తుంది. ఉత్పత్తిని ZVCu@BAC కాంపోజిట్ అని వివరించారు — బయోచార్ యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ ఫ్రేమ్‌వర్క్‌కు యాంకర్ చేయబడిన సున్నా-వేలెన్సీ రాగి.
మెటాలిక్, సున్నా-వేలెన్సీ రాగిని అక్కడే ఉత్పత్తి చేయడం యొక్క ప్రాముఖ్యత ఏమిటంటే, ఇది మెటల్-సవరణ ప్రోటోకాల్స్ సాధారణంగా కోరే ప్రత్యేక రసాయన క్షయకరణ దశను దాటవేస్తుంది. రాగి అవసరమైన చోట, కార్బన్ ఉపరితలంపై, జీవద్రవ్యాన్ని శోషకంగా మార్చే అదే ఉష్ణ చికిత్సలో భాగంగా ఏర్పడుతుంది.
ఆంఫోటెరిక్ ఉపరితలం
ఫలిత పదార్థం ఆంఫోటెరిక్ శోషకంగా వర్గీకరించబడుతుంది — దీని ఉపరితల రసాయన శాస్త్రం ఒకటి కంటే ఎక్కువ యంత్రాంగాల ద్వారా రంగు అణువులతో పరస్పర చర్య చేయగలదు. ఇది ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే పారిశ్రామిక రంగు కాలుష్యం ఒకే రసాయన సమస్య కాదు: రంగు అణువులు వేర్వేరు ఛార్జీలు మరియు క్రియాత్మక సమూహాలను కలిగి ఉంటాయి, మరియు ధనాత్మక మరియు ఋణాత్మక జాతులతో నిమగ్నమయ్యే శోషకం సహజంగా ఒక సన్నని తరగతి కాలుష్య కారకాలకు సర్దుబాటు చేయబడిన దానికంటే బహుముఖంగా ఉంటుంది.
తక్కువ రసాయన అనుబంధాలతో ఒక సంశ్లేషణ మార్గం
ఈ విధానం యొక్క ఆకర్షణ మూడు కలిసే ప్రయోజనాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. మొదట, ఫీడ్‌స్టాక్ శుద్ధి చేసిన వాణిజ్య పూర్వగామి కాకుండా వ్యర్థ జీవద్రవ్యం, ఇది పదార్థ ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది మరియు సమస్యాత్మక మొక్కకు ఉత్పాదక ఉపయోగాన్ని ఇస్తుంది. రెండవది, సవరణ రసాయన శాస్త్రం ప్రమాదకర రసాయన క్షయకరణ కారకాలను నివారిస్తుంది, నిర్వహణ ప్రమాదాలను తగ్గిస్తుంది మరియు ప్రక్రియ శ్రేణిని సులభతరం చేస్తుంది. మూడవది, మొత్తం పరివర్తన చొరబాటు, క్షయకరణ మరియు క్రియాశీలత యొక్క బహుళ-దశ క్రమం కాకుండా ఒకే సహ-పైరోలిసిస్ దశలో జరుగుతుంది.
కలిసి తీసుకుంటే, ఆ లక్షణాలు వాణిజ్య యాక్టివేటెడ్ కార్బన్ కంటే మరింత అనుకూలమైన ఖర్చు ప్రొఫైల్‌లో ఉత్పత్తి చేయగల — మరియు సంభావ్యంగా పునరుత్పత్తి చేయగల — శోషకం వైపు సూచిస్తాయి, ఇది విస్తృత స్వీకరణకు కీలక అడ్డంకిగా పరిశోధకులు గుర్తించారు.
బెంచ్ పదార్థం నుండి శుద్ధి ప్లాంట్ వరకు
ఈ అధ్యయనం సంశ్లేషణ వ్యూహాన్ని స్థాపిస్తుంది మరియు కాంపోజిట్‌ను రంగు-కలుషిత నీటి శుద్ధికి అభ్యర్థిగా ఉంచుతుంది, కానీ ప్రయోగశాల శోషకాన్ని పూర్తి-స్థాయి యూనిట్‌గా అనువదించడంలో ఏదైనా ఉద్భవిస్తున్న పదార్థం చివరికి సమాధానం ఇవ్వాల్సిన ప్రశ్నలు ఉంటాయి. వాటిలో: మోడల్ రంగు ద్రావణాల కంటే నిజమైన వస్త్ర మురుగునీటి పూర్తి వైవిధ్యంలో కాంపోజిట్ ఎలా పనిచేస్తుంది; అనేక చక్రాలలో ఇది ఎంత సులభంగా పునరుత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు పునర్వినియోగించబడుతుంది; మరియు పదార్థం యొక్క జీవితకాలంలో రాగి కంటెంట్ ఎలా ప్రవర్తిస్తుంది, ఉపయోగం ముగింపులో పారవేయడం లేదా పునరుద్ధరణతో సహా.
ఈ పని నుండి విస్తృత పాఠం పద్ధతిపరమైనది. ఆక్రమణ మొక్కను కార్బన్ వనరుగా పరిగణించడం ద్వారా మరియు మద్దతును సృష్టించే అదే ఉష్ణ దశలో నానోపార్టికల్ ఏర్పడటాన్ని మడతపెట్టడం ద్వారా, దోషిషా బృందం ఇతర వ్యర్థ-జీవద్రవ్య ప్రవాహాలు ఆచరణీయంగా అనుసరించగల ఒక టెంప్లేట్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది.
ఇది ఎందుకు ముఖ్యం
సింథటిక్ రంగుల నుండి నీటి కాలుష్యం ఒక ప్రపంచ సమస్య, స్పష్టంగా స్థానిక స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది: వస్త్ర, తోలు, కాగితం మరియు ఆహార ప్రాసెసింగ్ క్లస్టర్లు పనిచేసే చోట ఇది కేంద్రీకృతమవుతుంది, మరియు పరిమిత శుద్ధి సామర్థ్యం ఉన్న ప్రాంతాలను ఇది అసమానంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. తయారు చేయడానికి చవకైన, మోహరించడానికి సులభమైన మరియు కార్యాచరణలో సహనశీలమైన సాంకేతికతలు కాబట్టి క్రమానుగత మెరుగుదలల కంటే ఎక్కువ — అవి కాగితంపై ఒక శుద్ధి ఎంపిక ఉనికిలో ఉండటం మరియు ఆచరణలో ఉపయోగించబడటం మధ్య వ్యత్యాసం.
చిత్తడి నేల కలుపును రాగి-క్రియాత్మక శోషకంగా మార్చడం స్వంతంగా పారిశ్రామిక మురుగునీటిని పరిష్కరించదు. కానీ మెరుగైన రంగు తొలగింపుకు ఉన్న అడ్డంకులు — ఖర్చు, రసాయన సంక్లిష్టత, శక్తి డిమాండ్ — సమస్య యొక్క స్థిర లక్షణాలు కావు అని ఇది చూపిస్తుంది. అవి ఇంజినీరింగ్ ఎంపికలు, మరియు ఇది భిన్నంగా చేయబడింది.
ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదికపై ఆధారపడి ఉంది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on phys.org
