નવી ટેક્નોલોજી: રંગ ભરેલા ગંદા પાણીની સારવારનો પર્યાવરણ-મિત્ર રસ્તો

• INST Mohali, a DST autonomous institute, developed the machine learning assisted filter
• Filter uses green-synthesised ZnO nanoparticles and biodegradable PLA nanofibres
• MB and CR dyes decolourised 98.6% and 96.7% within 120 minutes
• About 75% E. coli and 71% S. aureus inactivated after 6 hours
• Research published in Advanced Functional Materials (Wiley)

મોહાલીની ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઓફ નેનો સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (INST) એ એક નવું ફિલ્ટર વિકસાવ્યું છે, જે મશીન લર્નિંગની મદદથી કામ કરે છે. આ ફિલ્ટર રંગ ભરેલા ગંદા પાણીની સારવાર માટે પર્યાવરણ-મિત્ર રસ્તો આપી શકે છે.

ફિલ્ટર ગ્રીન-સિન્થેસાઇઝ્ડ ઝિંક ઓક્સાઇડ (ZnO) નેનોપાર્ટિકલ્સ અને બાયોડિગ્રેડેબલ પોલી લેક્ટિક એસિડ (PLA) નેનોફાઇબરને જોડીને બનાવાયું છે. INST એ વિજ્ઞાન અને ટેક્નોલોજી વિભાગ (DST) હેઠળની સ્વાયત્ત સંસ્થા છે.

રંગનું જોખમ અને હાલની પદ્ધતિઓની મર્યાદા

કાપડ ઉદ્યોગ જેવા ઔદ્યોગિક એકમોમાંથી છૂટતા રંગો પર્યાવરણ માટે મોટો પડકાર છે. આ રંગો સ્થિર, ઝેરી હોય છે અને કુદરતી રીતે સરળતાથી તૂટતા નથી.

એડ્સોર્પ્શન, સેડિમેન્ટેશન અને ફ્લોક્યુલેશન પ્રદૂષકોને અલગ કરી શકે છે, પણ તેમનો નાશ કરતા નથી. જૈવિક સારવાર પણ ખૂબ સ્થિર રંગો માટે ધીમી હોય છે.

ફોટોકેટાલિસિસ વધુ આકર્ષક વિકલ્પ છે, પણ તેમાં ઉત્પ્રેરક નેનોપાર્ટિકલ્સને પાછા મેળવવા, પાણીમાંથી અલગ કરવા અને પ્રકાશ પર નિર્ભરતા જેવા પડકારો છે.

નવી પદ્ધતિ કેવી રીતે કામ કરે છે

સંશોધકોએ ZnO ને છિદ્રાળુ PLA નેનોફાઇબરમાં સ્થિર કર્યું અને તેમાં પ્રકાશ સાથે યાંત્રિક ઉત્તેજના ઉમેરી. યાંત્રિક કંપનોથી પાઇઝોઇલેક્ટ્રિક પોલરાઇઝેશન સર્જાય છે, જે ઇલેક્ટ્રોન-હોલ પુનઃસંયોજન ઘટાડે છે અને પ્રતિક્રિયાશીલ કણો વધારે છે.

ડૉ. અવિરુ કુમાર બસુની લેબે હળદરના અર્કથી ZnO નેનોપાર્ટિકલ્સ બનાવ્યા. કરક્યુમિન, ફ્લેવોનોઇડ્સ અને ફિનોલિક સંયોજનો ઘટાડક અને સ્થિરકારક તરીકે કામ કરે છે, તેથી હાનિકારક રસાયણો વાપરવા પડતા નથી.

ઇલેક્ટ્રોસ્પિનિંગથી બનેલું PLA-ZnO નેનોફાઇબર છિદ્રાળુ, ઊંચા સપાટી વિસ્તારવાળું અને યાંત્રિક રીતે સ્થિર કેટેલિટિક મેમ્બ્રેન છે. ZnO ને મુક્તપણે ભૂકા તરીકે વાપરવાને બદલે આ રીત અપનાવવામાં આવી છે.

પરિણામ શું મળ્યું

પ્રકાશ અને અલ્ટ્રાસોનિક ઉત્તેજના હેઠળ 120 મિનિટમાં PLA-ZnO નેનોફાઇબરે MB ના 98.6% અને CR ના 96.7% રંગ દૂર કર્યા.

આ સામગ્રીએ બેક્ટેરિયા સામે પણ અસર બતાવી. 6 કલાક પછી E. coli નું આશરે 75% અને S. aureus નું 71% નિષ્ક્રિયકરણ થયું.

મશીન લર્નિંગને પ્રયોગો સાથે જોડીને રંગ દૂર થવાના વર્તનની આગાહી કરવામાં આવી. તરંગલંબાઈ, સમય, ઉત્પ્રેરકની માત્રા, અલ્ટ્રાસોનિક આવૃત્તિ, પ્રકાશની તીવ્રતા અને રંગની સાંદ્રતા જેવા પરિમાણો તેમાં વપરાયા.

આ નેનોફાઇબરનો ઉપયોગ કાપડ અને ઔદ્યોગિક ગંદા પાણીમાં રહેલા સ્થિર રંગો અને સૂક્ષ્મજીવ પ્રદૂષકોની સારવારમાં થઈ શકે છે. તેનો ઉપયોગ ફોટોકેટાલિટિક અને પાઇઝોકેટાલિટિક પર્યાવરણ-સુધાર તથા એન્ટીબેક્ટેરિયલ પાણી-સારવાર મેમ્બ્રેનમાં પણ થઈ શકે છે.