ویب آف سائنس (SCI) نے حال ہی میں سیرامک میمبرین واٹر ٹریٹمنٹ سے متعلق 5 مضامین شامل کیے ہیں۔
1. فضلے کو پانی کے فلٹرز میں تبدیل کرنا: ایک چھوٹی-اپ سائیکل شدہ مواد سے سرامک جھلیوں کا جائزہ
جرنل: فضلہ
پانی کا عالمی بحران بدستور بدتر ہوتا جا رہا ہے، اور صنعتی اور میونسپل فضلہ غیر مستحکم طور پر جمع ہوتا جا رہا ہے، فوری طور پر ایسے اختراعی حل کی ضرورت ہوتی ہے جو سرکلر اکانومی کے تصور کے مطابق ہوں۔ یہ جائزہ فضلہ کے وسائل کے استعمال اور صاف پانی کی کمی کے دوہری چیلنجوں سے نمٹنے کے لیے ایک پائیدار پانی صاف کرنے کی حکمت عملی کے طور پر استعمال کرتے ہوئے فضلہ-کی بنیاد پر سیرامک جھلیوں-کی تبدیلی کی صلاحیت کو تلاش کرتا ہے۔ روایتی سیرامک جھلیوں کو اعلی-پاکیزہ غیر نامیاتی مواد سے تیار کیا جاتا ہے اور یہ اپنی بہترین کیمیائی سنکنرن مزاحمت، تھرمل استحکام اور پائیداری کے لیے مشہور ہیں۔ حالیہ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ صنعتی ضمنی مصنوعات جیسے سرخ مٹی، فلائی ایش، بلاسٹ فرنس سلیگ، کوئلہ گینگ، اور بھٹے کے رولر فضلے کو مؤثر طریقے سے فلٹر مواد میں تبدیل کیا جا سکتا ہے جو کم قیمت اور اعلی کارکردگی کو یکجا کرتے ہیں۔ یہ مضمون تیاری کے عمل، مادی خصوصیات، اور فضلے پر مبنی سیرامک جھلیوں کی کارکردگی کے اشارے کا منظم طریقے سے جائزہ لیتا ہے، اس نقطہ نظر کی فزیبلٹی کو ظاہر کرتا ہے: صنعتی فضلے کو فعال فلٹر مواد میں تبدیل کرنے سے نہ صرف ماحولیاتی آلودگی کو کم کیا جا سکتا ہے بلکہ عالمی سطح پر پانی کی حفاظت اور پائیدار ترقی کے لیے مضبوط مدد بھی فراہم کی جا سکتی ہے۔
2. سطح کے گیلے ہونے کی صلاحیت-چلانے والی اور تصویر-کیٹلیٹک سیلف-تیلی گندے پانی کے علاج کے لیے TiO₂/Al₂O₃ سیرامک جھلی کی صفائی
جرنل: سرفیسز اور انٹرفیسز
طویل-ٹرم فلٹریشن کے دوران جھلی کی خرابی اور بہاؤ کی خرابی جھلی-تیل پر مبنی-پانی کے ایملشن کو الگ کرنے والی ٹیکنالوجیز کو درپیش بنیادی چیلنجز ہیں۔ اس مطالعہ نے ان مسائل کو دور کرنے کے لیے ہائیڈرو فیلک پارگمیتا، اولیوفوبیسیٹی، اور فوٹوکاٹیلیٹک سیلف کلیننگ خصوصیات کے ساتھ ملٹی فنکشنل سیرامک جھلی تیار کی۔ اس جھلی کو ڈراپ-نینو-ٹائٹینیم ڈائی آکسائیڈ (TiO₂) کی کوٹنگ ایک غیر محفوظ ایلومینا (Al₂O₃) سبسٹریٹ پر ڈال کر تیار کیا گیا تھا جس کے بعد کیلکینیشن ہوتا ہے۔ X-رے پھیلاؤ (XRD)، اسکیننگ الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM)، توانائی-منتشر X-رے سپیکٹروسکوپی (EDX)، اور عنصری نقشہ سازی کا استعمال کرتے ہوئے ساختی، مورفولوجیکل، اور ساختی تجزیوں نے بغیر یکساں اور گھنی سطح پر ایک یکساں اور گھنی پرت کی تصدیق کی۔ سبسٹریٹ کرسٹل ڈھانچے کو تبدیل کرنا یا تاکنا میں رکاوٹ پیدا کرنا۔
نینو-TiO₂ لیپت Al₂O₃ جھلی کی سطح کے گیلے ہونے کی خصوصیت نے ہوا میں سپر ہائیڈرو فیلک اور سپرولیوفیلک خصوصیات کا انکشاف کیا، جبکہ پانی کے اندر سپرولیوفوبک خصوصیات کی نمائش کی۔ گیلا کرنے کا یہ انوکھا رویہ خود TiO₂ کی اعلی سطحی توانائی اور جھلی کی سطح پر درجہ بندی کے نینو/مائکرون کھردری ساخت کے ہم آہنگی اثر سے پیدا ہوتا ہے۔
کراس-بہاؤ فلٹریشن سسٹم کے تحت تیل کے-واٹر ایملشن کی علیحدگی کے کارکردگی کے ٹیسٹوں سے پتہ چلتا ہے کہ جھلی کا پرمییٹ فلوکس بڑھتے ہوئے آپریٹنگ پریشر کے ساتھ تقریباً لکیری طور پر بڑھ گیا، اور علیحدگی کی کارکردگی 0.5–2 بار پریشر کی حد کے اندر 99٪ سے زیادہ مستحکم رہی۔ 840 منٹ کے مسلسل آپریشن کے بعد طویل مدتی استحکام کی جانچ نے ظاہر کیا کہ، نامیاتی (تیل) آلودگی سے متاثر، پرمییٹ فلوکس اپنی ابتدائی قیمت کے تقریباً 70% تک کم ہو گیا، لیکن علیحدگی کی کارکردگی میں نمایاں طور پر اتار چڑھاؤ نہیں آیا۔ مزید اہم بات یہ ہے کہ، TiO₂ کی اندرونی فوٹوکاٹلیٹک خود کو صاف کرنے والی خصوصیات کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، جھلی کی سطح پر جمع ہونے والے نامیاتی آلودگیوں کو مؤثر طریقے سے کم کرنے کے لیے صرف 45 منٹ کی UV شعاع ریزی کی ضرورت تھی، جس سے بہاؤ کو اس کی ابتدائی قدر کے تقریباً 90% تک بحال کیا جاتا تھا۔
3. کچرے ماربل کی دھول سے پائیدار سیرامک جھلی کا استعمال کرتے ہوئے لانڈری کے پانی کی بحالی: کارکردگی، خرابی کا تجزیہ
جرنل: ماحولیاتی تحقیق
تیز رفتار شہری کاری اور ابھرتی ہوئی معیشتوں کی تیز رفتار ترقی نے پانی کے وسائل کا بے تحاشہ استحصال کیا ہے۔ اگرچہ پانی کی کل کھپت میں زراعت اور صنعت کا حصہ 60% سے زیادہ ہے، لیکن رہائشی پانی کا استعمال بھی گندے پانی کا ایک اہم ذریعہ ہے آبادی میں مسلسل اضافہ اور شہری کاری براہ راست لانڈری کی طلب کو بڑھاتی ہے، جس کے نتیجے میں لانڈری کے گندے پانی کی کافی مقدار ہوتی ہے۔
یہ مطالعہ لانڈری کے گندے پانی کو ٹریٹ کرنے کے لیے سنگ مرمر کی دھول سے تیار ایک پائیدار سیرامک جھلی کا استعمال کرتا ہے، جس میں کشش ثقل سے چلنے والے مردہ-اینڈ فلٹریشن سسٹم کے ساتھ مل کر عمل کی لاگت کم ہوتی ہے۔ جھلی کی کارکردگی کا اندازہ دو جہتوں کی بنیاد پر کیا گیا: آلودگی کو ہٹانے اور اینٹی فاؤلنگ کی صلاحیت۔ صرف 0.05 بار پر کم پریشر آپریشن کے تحت، جھلی نے کیمیکل آکسیجن ڈیمانڈ (COD) کے لیے 88%، مائیکرو پلاسٹکس (MPs) کے لیے 98%، اور گندگی کے لیے 99% ہٹانے کی شرح حاصل کی۔ خام پانی کی COD اور MP کی تعداد بالترتیب 1265 mg/L اور 2.88 × 10⁶ ذرات/L تھی۔ علاج کے بعد، COD کم ہو کر 145 mg/L ہو گیا، جو پینے کے قابل استعمال کے لیے قبولیت کے معیار کو پورا کرتا ہے۔ اس کے ساتھ ہی، جھلی نے 81% کی فلوکس ریکوری ریٹ (FRR) کے ساتھ بہترین اینٹی فاولنگ کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔
فاؤلنگ میکانزم کے تجزیے سے پتہ چلتا ہے کہ جھلی کی فولنگ پر مکمل تاکنا بند ہونے اور کیک فلٹریشن کے مشترکہ اثرات کا غلبہ تھا۔ یہ جھلی اعلی آلودگی کو ہٹانے کی کارکردگی کو بہترین اینٹی فاؤلنگ خصوصیات کے ساتھ جوڑتی ہے، جو اسے لانڈری کے گندے پانی کے علاج کے لیے مثالی بناتی ہے، پیدا شدہ پانی کو براہ راست غیر پینے کے قابل استعمال میں دوبارہ استعمال کیا جا سکتا ہے۔
4. UV-C LED ڈس انفیکشن آف اینٹی بائیوٹک-پانی میں مزاحم ایسچریچیا کولی: سیرامک میمبرین فلٹریشن کے ساتھ انضمام
جرنل: عمل
اینٹی بائیوٹک مزاحمت کا پھیلاؤ ایک عالمی مسئلہ بن گیا ہے جس سے صحت عامہ اور ماحولیاتی نظام کی سلامتی کو خطرہ ہے۔ اس چیلنج سے نمٹنے کے لیے نئی جراثیم کش ٹیکنالوجیز کی ترقی ایک اہم سمت ہے۔ اس مطالعہ میں گہری الٹرا وایلیٹ روشنی کا استعمال کیا گیا-اخراج کرنے والے ڈایڈس (UV-C LEDs) کا استعمال اینٹی بائیوٹک-مزاحم ایسچریچیا کولی کو حقیقی-دنیا کے آبی ماحول (بشمول سمندری پانی، سطحی پانی، اور علاج شدہ پانی) سے الگ تھلگ کرنے کے لیے کیا گیا۔
تجربے نے دو عام UV-C طول موج، 255 nm اور 265 nm کا انتخاب کیا، اور E. کولی کے 10 سٹرینوں کے مخلوط بیکٹیریل کلچر کے ساتھ ٹیکہ لگائے گئے فاسفیٹ بفر سلوشنز پر 1–7 mJ/cm² کی UV شعاع ریزی کی خوراکیں لگائی گئیں۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ 2 mJ/cm² کی شعاع ریزی کی خوراک پر، دونوں طول موجوں نے بیکٹیریل لوگارتھمک غیر فعال ہونے کی شدت کے تقریباً پانچ آرڈرز حاصل کیے۔ الیکٹران مائیکروسکوپی (SEM) کے مشاہدے کو اسکین کرنے سے UV شعاع ریزی کے بعد بیکٹیریل مورفولوجی میں نمایاں تبدیلیاں سامنے نہیں آئیں، لیکن pyrimidine dimer کی تشکیل کا مقداری پتہ لگانے کا مشاہدہ کیا گیا{10}}تقریباً 40 ng/mL cyclobutanepyrimidine dimers پر ایک m²/m² کی لہر پیدا ہوئی اس بات کی تصدیق کرتے ہوئے کہ ڈی این اے کو نقصان پہنچانے کا بنیادی طریقہ کار تھا۔
مطالعہ نے سلکان کاربائیڈ سیرامک فلیٹ شیٹ جھلی کے پانی کے علاج کی کارکردگی کا بھی تجربہ کیا: کل کالیفارمز اور ای کولی دونوں کے لیے مسترد ہونے کی اوسط شرح 99.9% تک پہنچ گئی۔ UV-C LED ٹکنالوجی اور سیرامک میمبرین ٹیکنالوجی کے ساتھ مل کر، 99.985% یا اس سے زیادہ کی غیر فعال ہونے کی شرح کے ساتھ، پانی کی موثر جراثیم کشی کے میدان میں اس ٹیکنالوجی کے امتزاج کے استعمال کی صلاحیت کو مکمل طور پر ظاہر کرتے ہوئے، جھلی کے ارتکاز کی گہری ڈس انفیکشن حاصل کی جا سکتی ہے۔ تصویر
5. آلودہ پانی سے سیسہ نکالنے میں نینو-ہیلوسائٹ سیرامک جھلیوں کی تاثیر۔
جرنل: واٹر سائنس اینڈ ٹیکنالوجی
اس مطالعہ نے سیرامک نانوکومپوزائٹ جھلیوں کو تیار کیا جس میں ہیلوسائٹ نانوٹوبس (HNTs) اور مینگنیج ٹیٹرو آکسائیڈ (Mn₃O₄) نینو پارٹیکلز کے ساتھ ڈوپ کیا گیا اور پانی میں ان کی سیسہ ہٹانے کی کارکردگی کا منظم طریقے سے جائزہ لیا۔ HNT مواد (75, 80, 85 wt.%) اور sintering کے درجہ حرارت (900, 1000 ڈگری) کو ایڈجسٹ کرکے چھ قسم کی سیرامک نانوکومپوزائٹ جھلیوں کو تیار کیا گیا تھا، جبکہ کلینکر کے اضافے (8 wt.%) اور Mn₃O₄ ڈوپنگ کو مستقل رکھتے ہوئے بنایا گیا تھا۔
پانی کے بہاؤ کے ٹیسٹ کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ H85-900 جھلی (85% HNT پر مشتمل ہے، 900 ڈگری پر sintered) بہترین پارگمیتا تھی، جس کا بہاؤ 5 بار پریشر پر 390 L/(m²·h) تھا۔ ترکیب شدہ سیسہ پر مشتمل آبی محلول کے ٹیسٹوں میں، H80-1000 جھلی (80% HNT پر مشتمل ہے، 1000 ڈگری پر sintered) نے سب سے زیادہ لیڈ ہٹانے کی شرح ظاہر کی، جو 99.84% تک پہنچ گئی۔ زمینی پانی کی تیز رفتاری کے ٹیسٹوں میں، اس جھلی نے 99.16% کی اعلیٰ کارکردگی کو برقرار رکھا۔
اس مطالعہ نے Mn₃O₄ نینو پارٹیکلز کو ایک co-بارش کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے ترکیب کیا اور کثیر-کیریکٹرائزیشن کا مظاہرہ کیا: الیکٹران مائکروسکوپی (SEM) نے 30–40 nm کے سائز کے ساتھ یکساں پارٹیکل کرسٹلائزیشن کو دکھایا۔ ایکس-رے فلوروسینس سپیکٹروسکوپی (XRF) نے 95.2% کی Mn₃O₄ پاکیزگی کی تصدیق کی۔ X-رے کا پھیلاؤ (XRD) ایک ٹیٹراگونل کرسٹل سسٹم کی نشاندہی کرتا ہے۔ اور UV-Vis اسپیکٹروسکوپی نے 220 nm (O²⁻-Mn²⁺/Mn³⁺ چارج ٹرانسفر) اور 350 nm (d-d کرسٹل فیلڈ ٹرانزیشن) پر خصوصیت جذب کی چوٹیوں کو دکھایا۔ یہ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ سیرامک جھلیوں کا استعمال کرتے ہوئے مقامی طور پر حاصل کردہ ہیلوسائٹ میں پانی کے علاج میں بھاری دھاتوں کے علاج کے میدان میں اچھی درخواست کی صلاحیت ہے۔
