ترمیم شدہ سیرامک ​​جھلی: ڈائی ہٹانا اور اینٹی بیکٹیریل خصوصیات

سیرامک ​​جھلیوں نے اپنے مضبوط کیمیائی/تھرمل استحکام، اینٹی فاؤلنگ خصوصیات، اور طویل عمر کی وجہ سے گندے پانی کے علاج میں نمایاں توجہ مبذول کی ہے۔ تاہم، روایتی سیرامک ​​جھلیوں کو اعلی مینوفیکچرنگ لاگت اور sintering درجہ حرارت کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ مزید برآں، روایتی مصنوعات مکمل طور پر غیر فعال ہٹانے کے طریقہ کار پر انحصار کرتی ہیں جیسے کہ جسمانی چھلنی اور سطح جذب، اتپریرک انحطاط اور اندرونی اینٹی بیکٹیریل افعال کی کمی۔ اس سے وہ پیچیدہ گندے پانی کے ماحول میں جھلیوں کی خرابی اور کارکردگی میں کمی کا شکار ہو جاتے ہیں۔ اس کے ساتھ ہی، صنعتی گندے پانی میں کرسٹل وائلٹ جیسے ٹریفینیل میتھین رنگ کیمیائی طور پر مستحکم، بائیو ڈی گریڈ کرنے میں مشکل اور سرطان پیدا کرنے والے ہیں، جو ماحولیات اور انسانی صحت کے لیے اہم خطرات کا باعث ہیں۔ آبی ذخائر میں پیتھوجینک مائکروجنزم آسانی سے بائیوفولنگ کا سبب بنتے ہیں، جھلی کے نظام کے کام کو مزید محدود کرتے ہیں۔ لہٰذا، ملٹی فنکشنل سیرامک ​​جھلیوں کو تیار کرنا جو کم قیمت، اعلی آلودگی کو ہٹانے کی شرح، اور اینٹی بیکٹیریل خصوصیات کو یکجا کرتے ہیں، تحقیق کا مرکز بن گیا ہے۔

یہ مطالعہ تھرمل پاور پلانٹس سے حاصل ہونے والی فلائی ایش اور قدرتی ریت کو بنیادی خام مال کے طور پر استعمال کرتا ہے۔ فلائی ایش کو ہیٹ ٹریٹمنٹ اور ایسٹک ایسڈ لیچنگ کے ذریعے پہلے سے علاج کیا جاتا ہے تاکہ جلے ہوئے کاربن اور اتار چڑھاؤ والے اجزا کو ہٹایا جا سکے، سیرامک ​​بنانے کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے اس کے سلکان-سے-ایلومینیم کے تناسب کو بہتر بنایا جاتا ہے۔ Ag-ڈوپڈ ZnO (Ag-ZnO) نانوکومپوزائٹس کو کم کرنے والے ایجنٹ اور سٹیبلائزر کے طور پر مقامی جنوبی افریقی پودے سیئرسیا لانسیا کے پتوں کے عرق کا استعمال کرتے ہوئے سبز انداز میں ترکیب کیا گیا تھا۔ ایک bilayer غیر متناسب سیرامک ​​جھلی جس میں ایک فعال ایکٹو پرت اور ایک سپورٹ لیئر کو گیلے co{10}}پریسنگ اور co-sintering کے ذریعے 1000 ڈگری پر تیار کیا گیا تھا۔ فعال پرت میں Ag{{14}ZnO لوڈنگ بالترتیب 0.25 g، 0.50 g، اور 0.75 g تھی، اور متعلقہ نمونوں پر FCM@0.25، FCM@0.50، اور FCM@0.75 کا لیبل لگایا گیا تھا۔ غیر ترمیم شدہ نمونے پر پی سی ایم کا لیبل لگایا گیا تھا۔

XRD، FTIR، SEM-EDS، اور TGA کی خصوصیت نے اس بات کی تصدیق کی کہ Ag کو کامیابی کے ساتھ ZnO کے ہیکساگونل ورٹزائٹ ڈھانچے میں ڈوپ کیا گیا تھا، نینو پارٹیکلز کو جھلی کی سطح پر یکساں طور پر تقسیم کیا گیا تھا۔ ترمیم کے بعد، جھلی کا اوسط تاکنا سائز اصل بڑے سائز سے کم ہو کر 0.03 μm رہ گیا، پوروسیٹی 31.4% تھی، اور خالص پانی کا بہاؤ 42.13 L/(m²·h) تک پہنچ گیا۔ بڑھتی ہوئی Ag-ZnO لوڈنگ کے ساتھ مکینیکل طاقت 4.68 MPa سے بڑھ کر 6.88 MPa ہو گئی، اور تیزابی (pH=2) اور الکلائن (pH=13) ماحول دونوں میں وزن میں کمی 0.3% سے کم تھی، جو بہترین کیمیائی استحکام کو ظاہر کرتی ہے۔ زیرو چارج پوائنٹ (pHpzc) 6.3 تھا، اور سطح غیر جانبدار سے قدرے الکلین حالات میں منفی چارج کرتی ہے، جو کیشنک رنگوں کو جذب کرنے کے لیے فائدہ مند ہے۔

ڈائی ہٹانے کی کارکردگی: pH=8 کی شرائط اور 10 ppm کی ابتدائی کرسٹل وایلیٹ ارتکاز کے تحت، FCM@0.50 جھلی نے پہلے 20 منٹ میں 95% اور 100 منٹ میں 89% ہٹانے کی شرح حاصل کی، جو کہ اصل جھلی کے بالترتیب 78%، 6% اور 4 سے نمایاں طور پر زیادہ ہے۔ ہٹانے کا طریقہ کار مندرجہ ذیل ہے: الکلائن حالات میں، جھلی کی سطح پر منفی چارج اور کیشنک کرسٹل وایلیٹ الیکٹرو سٹیٹک کشش پیدا کرتے ہیں۔ اس کے ساتھ ہی، نینو پارٹیکلز چھیدوں کو بھرتے ہیں، چھیدوں کے سائز کو کم کرتے ہیں اور جھلی کی ٹارٹوسٹی میں اضافہ کرتے ہیں، جو سطح جذب اور سائز کے اخراج کے ہم آہنگی کے اثر کے ساتھ مل کر ہوتے ہیں۔ جھلی کو پانچ بار ری سائیکل کیا جا سکتا ہے، پانچویں سائیکل کے بعد بھی 86% ہٹانے کی شرح کو برقرار رکھتا ہے۔ 450 ڈگری پر کیلسنیشن کے ذریعے دوبارہ تخلیق حاصل کی جا سکتی ہے۔ تاہم، بڑھتی ہوئی لوڈنگ کے ساتھ بہاؤ کم ہو جاتا ہے، ہٹانے کی کارکردگی اور بہاؤ کے درمیان توازن کی ضرورت ہوتی ہے۔ FCM@0.50 بہترین نمونہ ہے۔

اینٹی بیکٹیریل کارکردگی: آئی ایس او 22196 معیاری طریقہ استعمال کرتے ہوئے اینٹی بیکٹیریل سرگرمی کا جائزہ لیا گیا، جس میں سالمونیلا ٹائفی بطور نمونہ بیکٹیریم ہے۔ نتائج نے اینٹی بیکٹیریل اثر اور Ag-ZnO لوڈنگ کے درمیان ایک مثبت تعلق ظاہر کیا: FCM@0.25، FCM@0.50، اور FCM@0.75 کی بیکٹیریل غیر فعال ہونے کی شرح بالترتیب 75%، 89%، اور 92% تک پہنچ گئی، Ag+ کے ہم آہنگی کے اثر کی وجہ سے جو کہ فوٹو گرافی اور ZnO کو چھوڑتا ہے۔ جھلیوں اور میٹابولک عمل، مؤثر طریقے سے جھلی بائیوفولنگ کو روکتا ہے۔

اس تحقیق نے ٹھوس فضلہ جیسے فلائی ایش اور قدرتی ریت کے وسائل کے استعمال کو حاصل کیا۔ سبز ترکیب کے عمل نے نینو میٹریل تیاری کی ماحولیاتی لاگت کو کم کیا۔ ترقی یافتہ بائلیئر جھلی روایتی سیرامک ​​جھلیوں کی حدود کو اپنے واحد فنکشن کے ساتھ دور کرتی ہے، بیک وقت موثر ڈائی ہٹانے اور اینٹی بیکٹیریل اور اینٹی فاؤلنگ خصوصیات کو حاصل کرتی ہے، پائیدار ترقی کے اہداف کے ساتھ ہم آہنگ ہوتی ہے۔ فعال پرت کی موٹائی کو بہتر بنا کر، نینو پارٹیکل کی تقسیم کو کنٹرول کرکے، اور بہاؤ کو مزید بڑھانے کے لیے ایک درجہ بندی کے تاکنا ڈھانچے کی تعمیر کے ذریعے مزید بہتری لائی جا سکتی ہے۔ اصل گندے پانی کے مسلسل بہاؤ کے ساتھ توثیق اس کے صنعتی استعمال کو فروغ دے گی۔

یہ تحقیق کم لاگت، ملٹی فنکشنل سیرامک ​​جھلیوں کے ڈیزائن کے لیے ایک قابل نقل تکنیکی فریم ورک فراہم کرتی ہے، جس میں رنگنے اور پرنٹنگ کے گندے پانی کی صفائی اور پینے کے پانی کی وکندریقرت جیسے شعبوں میں وسیع اطلاق کے امکانات ہیں۔