🏂🏽 🐑 👨🏽‍🏭 वैज्ञानिकों ने विलवणीकरण के दो नए तरीके विकसित किए हैं 👨‍🎓 📗 👨🏿‍🔬

लगभग साथ-साथ, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) और इलिनोइस विश्वविद्यालय के Urbana-Champaign (UIUC) के इंजीनियरों ने खारे पानी को डिसेलिनेट करने के नए तरीके प्रस्तावित किए। एमआईटी विधि सदमे तरंगों पर आधारित है, और UIUC ने पानी से नमक को अलग करने के लिए एक झरझरा नैनोस्केल सामग्री का उपयोग किया।

अगर नल में पानी नहीं है

विश्व जल की खपत लगातार बढ़ रही है, और ग्रह के कुछ घनी आबादी वाले क्षेत्रों में यह कम आपूर्ति में होने लगा है। ताजे पानी की कमी की समस्या अब अफ्रीकी रेगिस्तानों का प्रमुख नहीं है। इस तथ्य के बावजूद कि महासागर हमारे ग्रह की सतह का 70% हिस्सा कवर करते हैं, इस पर बहुत कम पीने का पानी है।

कैलिफोर्निया में, तीन साल के सूखे के कारण, लगभग वार्षिक वर्षा गायब थी , जिसके कारण अधिकारियों को पानी के उपयोग पर प्रतिबंध लगाना पड़ा। चीन में, तांगशान शहर के पास बोहाई खाड़ी में सबसे बड़ा अलवणीकरण स्टेशन बनाया जा रहा है।

अलवणीकरण के सामान्य तरीके रिवर्स ऑस्मोसिस हैं - एक झिल्ली के माध्यम से पानी को धक्का देना जिसमें नमक के कण, आसवन - उबलते हैं, इसके बाद भाप का संग्रह और ठंडा होता है, या इलेक्ट्रोडायलिसिस - एक विद्युत प्रवाह के माध्यम से समाधान में इलेक्ट्रोलाइट्स की एकाग्रता को बदलते हैं। ये तरीके बेहद ऊर्जा खपत वाले हैं।

सदमे में विलवणीकरण

प्रोफेसर मार्टिन बाजैंट के नेतृत्व में एक असामान्य विलवणीकरण विधि के साथ एमआईटी इंजीनियरों का काम पर्यावरण विज्ञान और प्रौद्योगिकी पत्रिका में प्रकाशित हुआ था। "यह एक मूलभूत रूप से नई पृथक्करण प्रक्रिया है जो हर किसी से अलग है," बाज़ंत कहते हैं। "यह आयनों और पानी के अणुओं की एक झिल्ली-मुक्त जुदाई प्रदान करता है।"

पारंपरिक इलेक्ट्रोडायलिसिस में, सेप्टम झिल्ली को पृथक्करण पोत में बनाया जाता है। फ़िल्टरिंग झिल्ली पानी को बड़े नमक कणों से गुजरने और फंसने देती है। इन झिल्लियों को वैकल्पिक रूप से व्यवस्थित किया जाता है और कुल मात्रा को कई गुहाओं में विभाजित किया जाता है। एक निरंतर विद्युत प्रवाह को समाधान के साथ स्नान के माध्यम से पारित किया जाता है, जो भंग नमक के आयनों को गति में लाता है।

विपरीत रूप से चार्ज किए गए आयन विपरीत दिशाओं में चलते हैं, लेकिन क्योंकि बाथटब झिल्ली से भरे होते हैं जो आयनों की गति को रोकते हैं, आयन अपने आवेश के अनुरूप निकटतम झिल्ली पर फंस जाते हैं और दो झिल्ली के बीच गुहा में रहते हैं। नतीजतन, आयन एकाग्रता में वृद्धि झिल्ली के एक जोड़े के बीच होती है (यह पानी वापस समुद्र में चला जाता है), और दूसरे के बीच में कमी होती है, अर्थात, ताजा पानी प्राप्त होता है।

सदमे इलेक्ट्रोडायलिसिस नामक एक नई प्रक्रिया में, फ्रिट से पानी बहता है- झरझरा चीनी मिट्टी सामग्री। दोनों तरफ, सामग्री का द्रव्यमान इलेक्ट्रोड द्वारा बाध्य होता है। इलेक्ट्रोड के बीच एक पर्याप्त रूप से मजबूत प्रत्यक्ष प्रवाह धारा में एक सदमे की लहर की उपस्थिति की ओर जाता है, जो स्पष्ट रूप से धारा को दो भागों में विभाजित करता है - जिनमें से एक बेहद नमकीन है और दूसरा ताजे पानी है। यह केवल एक साधारण विभाजन के साथ प्रवाह को अलग करने के लिए बनी हुई है।

इस प्रक्रिया में, झिल्ली का उपयोग नहीं किया जाता है, कुछ भी भरा नहीं होता है और सफाई की आवश्यकता नहीं होती है, जबकि निर्माण के लिए सस्ती सामग्री के माध्यम से पानी का निरंतर प्रवाह सुनिश्चित करता है। इस प्रक्रिया के प्रभाव को स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने कई साल पहले खोजा था।

एमआईटी विशेषज्ञों का दावा है कि इस प्रक्रिया का उपयोग न केवल विलवणीकरण के लिए किया जा सकता है, बल्कि जल उपचार के लिए भी किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक फ्रैक्चरिंग करने की प्रक्रिया में, बहुत सारा नमकीन और रासायनिक-दूषित पानी बनता है, जिसे इस तरह से साफ किया जा सकता है। इसके अलावा, वैज्ञानिकों के अनुसार, प्रक्रिया को व्यवस्थित करने के लिए आवश्यक विद्युत प्रवाह बैक्टीरिया को मारने और पानी को निष्फल करने के लिए पर्याप्त मजबूत है।

अलवणीकरण के लिए एक सूक्ष्म दृष्टिकोण

इलिनोइस इंजीनियरों, हालांकि, यह एक झिल्ली के माध्यम से छानकर पानी desalinating के लिए अपने स्वयं के विकल्प प्रदान करते हैं । हालांकि, उनके मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड झिल्ली केवल कुछ नैनोमीटर मोटी है। UIUC इंजीनियरों का तर्क है कि पारंपरिक रिवर्स ऑस्मोसिस फ़िल्टर की तुलना में उनका फ़िल्टर ऊर्जावान रूप से बहुत अधिक फायदेमंद है, जो कि महंगा है।

फिल्टर के माध्यम से पानी के अलवणीकरण के लिए आमतौर पर बहुत अधिक दबाव की आवश्यकता होती है, और झिल्ली जल्दी से दब जाती है और सफाई या प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। लेकिन इंजीनियरों के अनुसार, पानी को डीसलिनेट करने के लिए आवश्यक दबाव झिल्ली की मोटाई के समानुपाती होता है। कई वैज्ञानिकों ने पानी को फिल्टर करने के लिए ग्राफीन का उपयोग करने की भी कोशिश की, लेकिन उन्हें ग्राफीन के साथ बातचीत करने में विशिष्ट कठिनाइयों का सामना करना पड़ा।

UIUC इंजीनियरों ने मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड लिया क्योंकि इसमें मोलिब्डेनम दो सल्फर परमाणुओं से घिरा हुआ है। नतीजतन, MoS ₂ की एक पतली "शीट" के बाहर _की तरफ सल्फर और अंदर पर मोलिब्डेनम है। यदि इस तरह की शीट में छेद किया जाता है, तो उसके चारों ओर मोलिब्डेनम परमाणुओं की एक अंगूठी होगी।

"मोस ₂ फिल्टर के फायदे यह हैं कि मोलिब्डेनम पानी और सल्फर रिपेल को आकर्षित करता है, जो छेद के माध्यम से पानी के पारित होने की उच्च दर सुनिश्चित करता है," मोहम्मद हीरियान, काम के लेखक कहते हैं। "इस संपत्ति को रासायनिक रूप से MoS ₂ में शामिल किया गया है , इसलिए इसे ग्राफीन के विपरीत किसी भी तरह से विशेष रूप से तैयार या संशोधित करने की आवश्यकता नहीं है, जहां इस तरह की तैयारी एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है।"

हम कैसे विलवणीकरण करेंगे?

प्रगति अभी भी स्थिर नहीं है, और नई प्रौद्योगिकियां बहुत जल्दी दिखाई देती हैं। समय बताएगा कि इनमें से कौन सा विचार वास्तविकता की परीक्षा पास करेगा। यह संभव है कि दक्षता बढ़ाने के लिए, विभिन्न तकनीकों का एक साथ उपयोग किया जाएगा। मुख्य बात यह है कि परिणामस्वरूप वे पीने और भोजन दोनों के लिए बहुत सारा ताजा पानी देते हैं - आखिरकार, ताजे पानी के मुख्य उपभोक्ता खेत हैं।

वैज्ञानिकों ने विलवणीकरण के दो नए तरीके विकसित किए हैं

अगर नल में पानी नहीं है

सदमे में विलवणीकरण

अलवणीकरण के लिए एक सूक्ष्म दृष्टिकोण

हम कैसे विलवणीकरण करेंगे?

More articles: