जल जीवन का स्रोत है और दुनिया में सभी चीजों के अस्तित्व का आधार है। हालाँकि जिस पृथ्वी पर हम रहते हैं उसका 70% से अधिक जल कवरेज है, मीठे पानी के संसाधन 3% से कम हैं। इस ताजे पानी का वितरण अत्यंत असमान है। यह झीलों, नदियों, भूमिगत और अंटार्कटिक बर्फ में मौजूद है। मानव उपभोग के लिए 1% से भी कम ताज़ा पानी उपलब्ध है।
इसके अलावा, पर्यावरण प्रदूषण और जनसंख्या वृद्धि जैसी समस्याओं की एक श्रृंखला से प्रभावित होकर, मीठे पानी के संसाधनों की वैश्विक कमी भविष्य में और अधिक गंभीर हो जाएगी। इसलिए, ताजे जल संसाधनों की कमी की समस्या को हल करना सर्वोच्च प्राथमिकता है।
13 सितंबर, 2023 को चीनी वैज्ञानिकों ने "नेचर" पत्रिका में नई फोटोथर्मल रूपांतरण सामग्री पर एक लेख प्रकाशित किया। इस सामग्री के आगमन से मानव जाति के लिए ताजे जल संसाधनों की एक स्थिर धारा लाने और ताजे पानी की सुरक्षित और पर्याप्त आपूर्ति सुनिश्चित करने की उम्मीद है!
छवि स्रोत: नेचर पत्रिका।
नई सामग्री की तैयारी और सिद्धांत
सौर ऊर्जा एक नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत है जिसका व्यापक रूप से हीटिंग और ऊर्जा भंडारण के लिए उपयोग किया जाता है।सौर ऊर्जा चालित इंटरफेशियल जल वाष्पीकरण तकनीक लगभग दस वर्षों से प्रस्तावित है। अर्थात्, सौर ऊर्जा अवशोषित होती है और ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, जो पानी के अणुओं के वाष्पीकरण को जल वाष्प में बढ़ावा देती है। जलवाष्प को एकत्र किया जाता है और बाद के प्रसंस्करण के लिए उपयोग किया जाता है। स्वच्छ ताज़ा पानी का उत्पादन करने के लिए समुद्री जल अलवणीकरण के क्षेत्र में इस तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग की संभावनाएँ हैं। सौर ऊर्जा के उपयोग से जीवाश्म ऊर्जा की खपत और पर्यावरण प्रदूषण की कई समस्याओं को कम किया जा सकता है।
इस तकनीक का मूल यह है कि सौर तापीय ऊर्जा की रूपांतरण दक्षता में सुधार कैसे किया जाए। चीनी वैज्ञानिकों द्वारा नव विकसित नई उच्च दक्षता वाली फोटोथर्मल रूपांतरण सामग्री इस तकनीक के व्यापक उपयोग की आशा लाती है!
सूर्य के प्रकाश और पदार्थ के बीच परस्पर क्रिया के कारण होने वाली ऊष्मा उत्पादन की प्रकृति से शुरू करते हुए, वैज्ञानिकों ने रसायन विज्ञान, भौतिकी, गणना और अन्य संबंधित प्रयोगों का उपयोग करके यह पता लगाया कि टाइटेनियम सबऑक्साइड (TinO2n-1) में एक Ti-Ti डिमर संरचना है। यह संरचना टीआई परमाणु नाभिक के बाहर इलेक्ट्रॉनिक संरचना के 3 डी परत इलेक्ट्रॉन आंदोलन की वितरण सीमा को सीमित कर देगी, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनों का वास्तविक स्थान स्थानीयकरण होगा और फर्मी स्तर के पास फ्लैट-बैंड इलेक्ट्रॉनिक राज्यों की शुरूआत होगी, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉनिक संक्रमणों की संयुक्त राज्य घनत्व में वृद्धि होगी।
उपरोक्त सिद्धांतों के आधार पर आगे के प्रयोगों से यह पाया गया किटाइटेनियम सबऑक्साइड के एक पदार्थ के रूप में, λ-Ti3O5 में 95% से अधिक सूर्य के प्रकाश का अवशोषण होता है।
परावर्तन स्पेक्ट्रा और इलेक्ट्रॉनिक संरचना। छवि स्रोत: संदर्भ [1]
वैज्ञानिकों ने बाष्पीकरणकर्ताओं को संसाधित करने के लिए λ-Ti3O5 और पॉलीविनाइल अल्कोहल सामग्री का उपयोग किया। जल वाष्पीकरण की दक्षता में सुधार करने के लिए, बाष्पीकरणकर्ता को त्रि-आयामी छिद्रपूर्ण कनेक्टेड संरचना में डिजाइन किया गया था।
प्रयोगों में पाया गया है कि इस उपकरण के माध्यम से सूर्य के प्रकाश (1kWm-2) की स्थिति में, प्रति घंटे वाष्पित होने वाले पानी की मात्रा 6.09kgm-2 तक हो सकती है, जो कि वर्तमान में सौर-संचालित इंटरफ़ेस जल वाष्पीकरण तकनीक द्वारा प्राप्त जल वाष्पीकरण का सबसे तेज़ स्तर है। वैज्ञानिकों ने आगे इस उपकरण का उपयोग समुद्री जल अलवणीकरण प्रयोगों में किया, और प्रति दिन एकत्र किए गए ताजे पानी की मात्रा 23Lm-2 तक पहुंच सकती है।
यह देखा जा सकता है कि यदि इस उपकरण को समुद्री जल अलवणीकरण के क्षेत्र में लगाया जाता है, तो बड़े पैमाने पर ताजे पानी की तैयारी हासिल की जा सकती है, जो ताजे पानी के संसाधनों की कमी की समस्या को काफी हद तक हल कर देगा और सीवेज और अपशिष्ट जल के शुद्धिकरण उपचार के लिए नए विचार लाएगा।
त्रि-आयामी झरझरा कनेक्टेड संरचना बाष्पीकरणकर्ता के काम करने का योजनाबद्ध आरेख (ए। बाहरी समुद्री जल विलवणीकरण उपकरण; बी। समय के साथ सौर ऊर्जा, ताजा पानी संग्रह दर और एकत्रित ताजे पानी की कुल मात्रा में परिवर्तन; सी। समय के साथ तापमान और आर्द्रता में परिवर्तन; डी। दैनिक औसत प्रकाश प्रवाह और ताजा पानी संग्रह दर)। छवि स्रोत: संदर्भ [1]
मीठे पानी के संरक्षण के बारे में हम क्या कर सकते हैं?
नई सामग्रियों की खोज से अब हमें यह डर नहीं रह गया है कि भविष्य में पीने के लिए पानी नहीं होगा। हालाँकि, हमें पानी भी बचाना चाहिए और मीठे पानी के संसाधनों की सुरक्षा के बारे में अपनी जागरूकता बढ़ानी चाहिए।
सबसे पहले, सरकार ने मीठे पानी के संसाधनों की सुरक्षा से संबंधित कानूनों और विनियमों को क्रमिक रूप से प्रख्यापित और सुधार किया है, उन्हें कानूनों के माध्यम से प्रतिबंधित किया है, और सभी को मीठे पानी की रक्षा के महत्व की याद दिलाई है।मीठे जल संरक्षण से संबंधित नीतियों का प्रचार-प्रसार बढ़ाएँ और जल संरक्षण के प्रति सभी को जागरूक करें। साथ ही, कृषि और उद्योग में ताजे पानी के उपयोग को अनुकूलित करें और ताजे पानी की उपयोग दर में सुधार करें।
जीवन में हममें से प्रत्येक को पानी बचाने पर भी ध्यान देना चाहिए।सावधान रहें कि अपशिष्ट पदार्थों, रसायनों, दवाइयों आदि को सीवरों में न फेंकें, जो आसानी से ताज़ा जल प्रदूषण का कारण बन सकते हैं।
आइए हम ताजे पानी के संसाधनों की रक्षा के लिए मिलकर काम करें, पानी का तर्कसंगत उपयोग करें और पृथ्वी पर पानी की आखिरी बूंद को हमारे आँसू न बनने दें!
संदर्भ
[1] यांग, बी., झांग, जेड., लियू, पी. एटल। फ्लैटबैंडλ-Ti3O5 असाधारण सौर टीम निर्माण की ओर। प्रकृति (2023)।
[2] ली ज़ुएकिन। नया सौर संग्राहक और समुद्री जल अलवणीकरण में इसका अनुप्रयोग [जे]। सामान्य मशीनरी, 2012। डीओआई: सीएनकेआई: सन: टीवाईजेएस.0.2012-03-037।
[3] ज़ी लिक्सिन, ली पिंगली, वांग शिचांग। समुद्री जल अलवणीकरण प्रौद्योगिकी की वर्तमान स्थिति और विभिन्न अलवणीकरण विधियों की समीक्षा [जे]। रासायनिक उद्योग में प्रगति, 2003, 22(10): 4. डीओआई: 10.3321/जे.आईएसएसएन: 1000-6613.2003.10.011।
[4] लू झू। जल संरक्षण और जल संसाधन पुनर्जनन और पुन: उपयोग प्रौद्योगिकी की संभावनाएँ [जे]। जल शुद्धिकरण प्रौद्योगिकी, 2002(एस1):5.डीओआई:सीएनकेआई:सन:जेडएसजेएस.0.2002-एस1-013।