IIT BHU शोध: गंगा मिट्टी और बेंटोनाइट के सांचे का किया उपयोग, कॉपर-निकेल व जिंक के निष्कासन में पाई सफलता

अनुज तिवारी
वाराणसी: भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (काशी हिन्दू विश्वविद्यालय) स्थित स्कूल ऑफ बायोकेमिकल इंजीनियरिंग के शोधकर्ताओं ने दूषित पानी से हानिकारक कॉपर, निकेल और जिंक आयनों को साफ करने का आसान तरीके के शोध पर सफलता पाई है। शोधकर्ताओं ने अध्ययन में वाराणसी स्थित सामने घाट से गंगा मिट्टी और बेंटोनाइट मिट्टी का उपयोग करके सांचा तैयार किया। तांबे, निकल और जस्ता आयनों को सोखने की क्षमता के लिए सांचे का परीक्षण किया गया था। 

सोखने की प्रक्रिया से पता चला कि प्रक्रिया के आधे घंटे के भीतर संतुलन हासिल कर लिया गया था। इस अध्ययन के लिए इष्टतम पैरामीटर 6 का पीएच, 50 मिलीग्राम/लीटर की प्रारंभिक धातु आयन एकाग्रता, 30 मिनट का संपर्क समय और 35°C का तापमान था। लैंगमुइर की अधिकतम सोखने की क्षमता 0.086 mg/g, 0.045 mg/g, और 0.021 mg/g Ni2+, Cu2+ और Zn2+ क्रमशःआयनों के लिये पाई गई। यह शोध इंटरनेशनल जर्नल ऑफ एनवायरमेंटल साइंस एंड टेक्नोलॉजी (IJEST) में प्रकाशित हुआ है, जिसका प्रकाशक स्प्रिंगर है। इस पत्रिका का प्रभाव कारक 3.083 है।

बेंटोनाइट क्ले है बेहतर विकल्प
इस शोध के बारे में जानकारी देते हुए स्कूल ऑफ बॉयोकेमिकल इंजीनियरिंग के प्रमुख शोधकर्ता सहायक प्रोफेसर डॉ विशाल मिश्रा ने बताया कि कार्बनिक अपशिष्ट अधिशोषक बनाना अकार्बनिक अधिशोषक की तुलना में अधिक महंगा है। मोंटमोरिलोनाइट एक 2:1 खनिज है, जो एक अष्टफलकीय शीट और एक परत में व्यवस्थित दो सिलिका शीट से बना है। यह बेंटोनाइट्स का एक महत्वपूर्ण घटक है। इन परतों को वैन डेर वाल्स बलों द्वारा एक साथ रखा जाता है। कमजोर ताकतों के कारण पानी इन परतों में तेजी से प्रवेश करता है, जिससे धनायनों को संतुलित करने में मदद मिलती है। बेंटोनाइट प्रकृति में पाया जाने वाला एक स्मेटाइट-समूह मिट्टी का खनिज है। इसमें एक व्यापक सक्रिय सतह क्षेत्र, विशिष्ट जलयोजन गुण और मजबूत कटियन विनिमय क्षमताएं हैं। यह कम खर्चीला, व्यापक रूप से उपलब्ध और अशुद्धियों और धातु आयनों की एक विस्तृत श्रृंखला के खिलाफ प्रभावी है। इन गुणों के कारण, भारी धातु आयन को थोक समाधानों से हटाने के लिए बेंटोनाइट क्ले एक उत्कृष्ट विकल्प है। धनायनों को सोखने के लिए बेंटोनाइट की क्षमता इसके मूल्यवान गुणों में से एक है।

मिट्टी के कणों में हैं चिपकते
उन्होंने आगे बताया कि मिट्टी में सोखना तब होता है जब घोल के घटक मिट्टी के कणों की सतह से चिपक जाते हैं। यह प्रक्रिया मिट्टी की सतह के अकार्बनिक और कार्बनिक घटकों के साथ-साथ संबंधित पर्यावरणीय परिस्थितियों से प्रभावित होती है। मिट्टी के कणों में मिट्टी के घटकों, पौधों के पोषक तत्व, सर्फेक्टेंट, कीटनाशक और मिट्टी के घोल में पाए जाने वाले पर्यावरण प्रदूषकों सहित कई तरह के यौगिक शामिल हो सकते हैं। मिट्टी उभयधर्मी है, जिसमें नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज और परिमाण का एक व्यापक स्पेक्ट्रम है। आयन प्रतिस्थापन या क्रिस्टलीय मिट्टी के खनिजों में साइट रिक्तियों और सिलिका, लोहा और एल्यूमीनियम के गैर-क्रिस्टलीय हाइड्रस ऑक्साइड के कारण संरचनात्मक दोषों के कारण मिट्टी एक स्थिर नकारात्मक चार्ज बनाए रखती है। स्थालीय वातावरण में मिट्टी के अकार्बनिक और कार्बनिक घटकों द्वारा उद्धरणों को स्पष्ट रूप से या गैर-विशिष्ट रूप से अधिशोषित किया जाता है।

जल प्रदूषण में किया योगदान
डॉ विशाल मिश्रा ने बताया कि वाराणसी में एक आर्द्र उपोष्णकटिबंधीय जलवायु है, जिसमें गर्मी और सर्दियों के बीच महत्वपूर्ण तापमान अंतर है। बेसिन की वार्षिक औसत वर्षा 39 से 200 सेमी, औसत 110 सेमी के बीच होती है। मानसून के मौसम के दौरान 80% वर्षा होती है, जो जून से अक्टूबर तक चलती है। साल भर में वर्षा में बड़े अस्थायी बदलाव के कारण, नदी के प्रवाह की विशेषताएं काफी भिन्न होती हैं। डाउन-स्ट्रीम सैंपलिंग स्टेशनों में सभी भारी धातुओं (Cd, Cr, Cu, Ni, और Pb) की सांद्रता बढ़ गई थी। इन तत्वों के प्राथमिक स्रोत निकटवर्ती शहरी और औद्योगिक क्षेत्रों से उत्सर्जन हैं। वाहन उत्सर्जन शहरी पार्टिकुलेट मैटर का प्राथमिक स्रोत है। भूमि-जमा किए गए कणों का पुन: निलंबन भारी धातु लोडिंग के लिए अतिरिक्त सबूत प्रदान कर सकता है। वास्तविक समय स्टेशनों पर सीडी, नी और पीबी का स्तर अंतरराष्ट्रीय स्तर पर अनुशंसित (डब्ल्यूएचओ) अधिकतम अनुमेय सांद्रता (मैक) से अधिक है। सामने घाट उन स्थलों में से एक था जहां से नमूने एकत्र किए गए थे। सामने घाट का चयन करने का एकमात्र कारण इसका उच्च जनसंख्या घनत्व है, जो अनुपचारित औद्योगिक और घरेलू कचरे को जल निकायों में छोड़े जाने से जल प्रदूषण में योगदान देता है। घरों और आसपास की औद्योगिक इकाइयों से प्रदूषक उत्सर्जित होते हैं। अपशिष्ट जल से भारी धातुओं के सोखने की एक सस्ती तकनीक की व्यापक जांच की गई है।

स्थित पानी में स्वयं को साफ रखने का अभाव
भारी धातुओं में उच्च परमाणु क्रमांक, परमाणु भार, परमाणु घनत्व होते हैं और यदि इनका सेवन अधिक मात्रा में किया जाए तो ये जहरीली होती हैं। हालांकि भारी धातु विषाक्तता आमतौर पर उपचार योग्य होती है, लेकिन लंबे समय तक संपर्क में रहने से जानलेवा और दुर्बल करने वाली बीमारियां हो सकती हैं। जिन तरीकों से भारी धातुएं जोखिम पैदा करती हैं उनमें से एक उनकी जैव-संचय की प्रवृत्ति है। इस तरह, वे पारिस्थितिकी तंत्र को अस्थिर करने और खाद्य श्रृंखला को दूषित करने की बड़ी क्षमता रखते हैं, जो सभी जीवों के लिए खतरनाक है। झीलों, तालाबों, तालाबों जैसे स्थिर पानी में नदियों के विपरीत, स्वयं को साफ करने की क्षमता का अभाव होता है। इन जल निकायों में भारी धातु सांद्रता अवांछनीय शैवाल की अधिकता में योगदान कर सकती है, जो ऑक्सीजन की आपूर्ति में बाधा डालकर समुद्री जीवन के अधिकांश हिस्से का दम घोंट देती है। कुछ भारी धातुओं, जैसे कि तांबा और जस्ता, की कम मात्रा में आवश्यकता होती है और अन्य, जैसे आर्सेनिक और क्रोमियम कम मात्रा में भी अत्यंत विषैले हो सकते हैं। मिट्टी में भारी धातुओं की उपस्थिति क्षेत्र की पर्यावरणीय परिस्थितियों और चट्टानों के प्रकारों से काफी प्रभावित होती है। ज्वालामुखी विस्फोट, हवा की धूल, जैविक और अकार्बनिक उर्वरक, कवकनाशी, कीटनाशक आदि भारी धातुओं के स्रोत हैं। भारी धातुएँ विभिन्न मार्गों से पानी तक पहुँचती हैं, जिनमें मिट्टी का क्षरण, अपवाह, कृषि खेतों से कटाव या अन्य क्षेत्रों में भारी धातु वाली मिट्टी और औद्योगिक अपशिष्ट का निर्वहन शामिल है। थर्मल पावर प्लांट, बैटरी उद्योग, गलाने के संचालन, खनन और इलेक्ट्रोप्लेटिंग से तांबे, निकल और जस्ता जैसी भारी धातुओं को पानी की आपूर्ति में शामिल किया जाता है।

भारी घातुओं के सेवन से कई रोगों की होती है समस्या 
निकल, कॉपर और जिंक की मौखिक सीमा क्रमशः 0.25 मिलीग्राम/दिन, 2.5 मिलीग्राम/दिन और जस्ता 11 मिलीग्राम/दिन है। दस्त, सांस लेने में कठिनाई, बुखार, दौरे, उल्टी और पीलिया जिंक विषाक्तता के कारण होते हैं। अत्यधिक मात्रा में कॉपर के सेवन से सिरदर्द, बुखार, रक्तगुल्म, दस्त, पेट में ऐंठन, केसर-फ्लेशर रिंग्स और पीलिया हो जाता है। यह उन लोगों के लिए विशेष रूप से हानिकारक है जिन्हें विल्सन की बीमारी है। निकेल के लंबे समय तक संपर्क को संपर्क जिल्द की सूजन, फेफड़ों के कैंसर, तंत्रिका संबंधी समस्याओं, बचपन के विकास संबंधी मुद्दों, हृदय रोग, गुर्दे और यकृत की विफलता से जोड़ा गया है। जल निकायों में भारी धातु की उपस्थिति इसका उपभोग करने वाले सभी जीवों के लिए एक गंभीर खतरा है। निकेल, कॉपर और जिंक के लिए WHO द्वारा अनुशंसित अधिकतम अनुमेय सीमा 0.2 mg/L, 2 mg/L और 5 mg/L है। 

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