नॅनो सिरियम ऑक्साईडची तयारी आणि जल उपचारात त्याचा वापर

CeO2दुर्मिळ पृथ्वी सामग्रीचा एक महत्त्वाचा घटक आहे. ददुर्मिळ पृथ्वी घटक सेरिअमएक अद्वितीय बाह्य इलेक्ट्रॉनिक संरचना आहे - 4f15d16s2. त्याचा विशेष 4f लेयर इलेक्ट्रॉन्स प्रभावीपणे साठवू शकतो आणि सोडू शकतो, ज्यामुळे सेरिअम आयन +3 व्हॅलेन्स स्थिती आणि +4 व्हॅलेन्स स्थितीत वर्तन करतात. म्हणून, CeO2 सामग्रीमध्ये अधिक ऑक्सिजन छिद्रे असतात आणि ऑक्सिजन संचयित करण्याची आणि सोडण्याची उत्कृष्ट क्षमता असते. Ce (III) आणि Ce (IV) चे परस्पर रूपांतरण देखील अद्वितीय ऑक्सिडेशन-कपात उत्प्रेरक क्षमता असलेल्या CeO2 सामग्रीस अनुमती देते. मोठ्या प्रमाणात सामग्रीच्या तुलनेत, नॅनो सीओ2, नवीन प्रकारचे अजैविक साहित्य म्हणून, त्याच्या उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, उत्कृष्ट ऑक्सिजन साठवण आणि सोडण्याची क्षमता, ऑक्सिजन आयन चालकता, रेडॉक्स कार्यप्रदर्शन आणि उच्च-तापमान जलद ऑक्सिजन रिक्तता प्रसार यामुळे व्यापक लक्ष वेधले गेले आहे. क्षमता नॅनो CeO2 हे उत्प्रेरक, उत्प्रेरक वाहक किंवा ॲडिटीव्ह, सक्रिय घटक आणि शोषक म्हणून वापरणारे संशोधन अहवाल आणि संबंधित अनुप्रयोग सध्या मोठ्या संख्येने आहेत.

1. नॅनोमीटर तयार करण्याची पद्धतसिरियम ऑक्साईड

सध्या, नॅनो सेरियासाठी सामान्य तयारी पद्धतींमध्ये प्रामुख्याने रासायनिक पद्धत आणि भौतिक पद्धतींचा समावेश होतो. वेगवेगळ्या रासायनिक पद्धतींनुसार, रासायनिक पद्धतींना पर्जन्य पद्धत, हायड्रोथर्मल पद्धत, सॉल्व्होथर्मल पद्धत, सोल जेल पद्धत, मायक्रोइमल्शन पद्धत आणि इलेक्ट्रोडपोझिशन पद्धत अशी विभागली जाऊ शकते; भौतिक पद्धत प्रामुख्याने पीसण्याची पद्धत आहे.

 
1.1 ग्राइंडिंग पद्धत

नॅनो सेरिया तयार करण्यासाठी ग्राइंडिंग पद्धतीमध्ये सामान्यतः वाळू पीसण्याचा वापर केला जातो, ज्यामध्ये कमी खर्च, पर्यावरण मित्रत्व, जलद प्रक्रिया गती आणि मजबूत प्रक्रिया क्षमता हे फायदे आहेत. सध्या नॅनो सेरिया उद्योगातील ही सर्वात महत्त्वाची प्रक्रिया पद्धत आहे. उदाहरणार्थ, नॅनो सेरिअम ऑक्साईड पॉलिशिंग पावडर तयार करताना साधारणपणे कॅल्सीनेशन आणि सॅन्ड ग्राइंडिंगच्या मिश्रणाचा अवलंब केला जातो आणि सेरिअम आधारित डेनिट्रेशन उत्प्रेरकांचा कच्चा माल देखील पूर्व-उपचारासाठी मिसळला जातो किंवा सँड ग्राइंडिंगचा वापर करून कॅल्सीनेशन नंतर उपचार केला जातो. वेगवेगळ्या कणांच्या आकाराचे वाळू ग्राइंडिंग बीड रेशो वापरून, D50 सह दहा ते शेकडो नॅनोमीटरपर्यंतचे नॅनो सेरिया समायोजनाद्वारे मिळवता येतात.

 
1.2 पर्जन्य पद्धत

पर्जन्य पद्धत म्हणजे योग्य सॉल्व्हेंट्समध्ये विरघळलेल्या कच्च्या मालाचे पर्जन्य, वेगळे करणे, धुणे, कोरडे करणे आणि कॅल्सीनेशन करून घन पावडर तयार करण्याच्या पद्धतीचा संदर्भ देते. साधी तयारी प्रक्रिया, उच्च कार्यक्षमता आणि कमी खर्च यासारख्या फायद्यांसह, दुर्मिळ पृथ्वी आणि डोप केलेले नॅनोमटेरियल तयार करण्यासाठी पर्जन्य पद्धतीचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. उद्योगात नॅनो सेरिया आणि त्याची संमिश्र सामग्री तयार करण्यासाठी ही एक सामान्यतः वापरली जाणारी पद्धत आहे. ही पद्धत पर्जन्य तापमान, सामग्री एकाग्रता, pH मूल्य, पर्जन्य गती, ढवळण्याचा वेग, टेम्पलेट इ. बदलून भिन्न आकारविज्ञान आणि कणांच्या आकारासह नॅनो सेरिया तयार करू शकते. सामान्य पद्धती युरियाच्या विघटनाने निर्माण होणाऱ्या अमोनियापासून सिरियम आयनच्या वर्षाववर अवलंबून असतात, आणि नॅनो सेरिया मायक्रोस्फेअर्सची तयारी सायट्रेट आयनद्वारे नियंत्रित केली जाते. वैकल्पिकरित्या, सेरिअम आयन OH द्वारे अवक्षेपित केले जाऊ शकतात - सोडियम सायट्रेटच्या हायड्रोलिसिसमधून तयार केले जातात, आणि नंतर नॅनो सेरिया मायक्रोस्फेअर्ससारखे फ्लेक तयार करण्यासाठी उष्मायन आणि कॅल्साइन केले जाऊ शकतात.

 
1.3 हायड्रोथर्मल आणि सॉल्व्होथर्मल पद्धती

या दोन पद्धती उच्च-तापमान आणि उच्च-दबाव प्रतिक्रियांद्वारे उत्पादने तयार करण्याच्या पद्धतीचा संदर्भ घेतात ज्यामध्ये बंद प्रणालीमध्ये गंभीर तापमान असते. जेव्हा प्रतिक्रिया दिवाळखोर पाणी असते तेव्हा त्याला हायड्रोथर्मल पद्धत म्हणतात. तदनुसार, जेव्हा प्रतिक्रिया दिवाळखोर एक सेंद्रीय सॉल्व्हेंट असते तेव्हा त्याला सॉल्व्होथर्मल पद्धत म्हणतात. संश्लेषित नॅनो कणांमध्ये उच्च शुद्धता, चांगले फैलाव आणि एकसमान कण असतात, विशेषत: नॅनो पावडरमध्ये वेगवेगळ्या आकाराचे किंवा उघडलेले विशेष क्रिस्टल चेहरे असतात. डिस्टिल्ड पाण्यात सेरिअम क्लोराईड विरघळवा, हलवा आणि सोडियम हायड्रॉक्साईड द्रावण घाला. सेरिअम ऑक्साईड नॅनोरोड्स एक्सपोज्ड (111) आणि (110) क्रिस्टल प्लेनसह तयार करण्यासाठी 12 तासांसाठी 170 ℃ वर हायड्रोथर्मल प्रतिक्रिया द्या. प्रतिक्रिया परिस्थिती समायोजित करून, उघडलेल्या क्रिस्टल विमानांमध्ये (110) क्रिस्टल विमानांचे प्रमाण वाढवता येते, ज्यामुळे त्यांची उत्प्रेरक क्रिया आणखी वाढते. रिॲक्शन सॉल्व्हेंट आणि पृष्ठभाग लिगँड्स समायोजित केल्याने विशेष हायड्रोफिलिसिटी किंवा लिपोफिलिसिटीसह नॅनो सेरिया कण देखील तयार होऊ शकतात. उदाहरणार्थ, जलीय टप्प्यात एसीटेट आयन जोडल्याने पाण्यात मोनोडिस्पर्स हायड्रोफिलिक सेरियम ऑक्साईड नॅनोकण तयार होऊ शकतात. नॉन-ध्रुवीय सॉल्व्हेंट निवडून आणि प्रतिक्रियेदरम्यान लिगँड म्हणून ओलिक ऍसिडचा परिचय करून, मोनोडिस्पर्स लिपोफिलिक सेरिया नॅनोपार्टिकल्स नॉन-ध्रुवीय सेंद्रिय सॉल्व्हेंट्समध्ये तयार केले जाऊ शकतात. (चित्र 1 पहा)

आकृती 1 मोनोडिस्पर्स गोलाकार नॅनो सेरिया आणि रॉड-आकाराचा नॅनो सेरिया

1.4 सोल जेल पद्धत

सोल जेल पद्धत ही एक पद्धत आहे जी काही किंवा अनेक संयुगे पूर्ववर्ती म्हणून वापरते, सोल तयार करण्यासाठी द्रव अवस्थेत हायड्रोलिसिस सारख्या रासायनिक अभिक्रिया करते आणि नंतर वृद्धत्वानंतर जेल बनवते आणि शेवटी अल्ट्राफाइन पावडर तयार करण्यासाठी कोरडे आणि कॅलसिन बनवते. ही पद्धत विशेषतः अत्यंत विखुरलेली बहु-घटक नॅनो सेरिया संमिश्र नॅनोमटेरियल्स तयार करण्यासाठी योग्य आहे, जसे की सिरियम आयरन, सिरियम टायटॅनियम, सेरियम झिरकोनियम आणि इतर संमिश्र नॅनो ऑक्साईड्स, ज्याची अनेक अहवालांमध्ये नोंद झाली आहे.

 
1.5 इतर पद्धती

वरील पद्धतींव्यतिरिक्त, मायक्रो लोशन पद्धत, मायक्रोवेव्ह संश्लेषण पद्धत, इलेक्ट्रोडपोझिशन पद्धत, प्लाझ्मा फ्लेम ज्वलन पद्धत, आयन-एक्सचेंज मेम्ब्रेन इलेक्ट्रोलिसिस पद्धत आणि इतर अनेक पद्धती आहेत. नॅनो सेरियाच्या संशोधन आणि वापरासाठी या पद्धतींना खूप महत्त्व आहे.

 
पाण्याच्या प्रक्रियेमध्ये 2-नॅनोमीटर सेरियम ऑक्साईडचा वापर

कमी किंमती आणि विस्तृत अनुप्रयोगांसह, दुर्मिळ पृथ्वीच्या घटकांमध्ये सेरियम हा सर्वात मुबलक घटक आहे. उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, उच्च उत्प्रेरक क्रियाकलाप आणि उत्कृष्ट संरचनात्मक स्थिरता यामुळे नॅनोमीटर सेरिया आणि त्याच्या संमिश्रांनी जल उपचार क्षेत्रात बरेच लक्ष वेधले आहे.

 
2.1 चा अर्जनॅनो सिरियम ऑक्साईडशोषण पद्धतीद्वारे जल उपचारात

अलिकडच्या वर्षांत, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगासारख्या उद्योगांच्या विकासासह, हेवी मेटल आयन आणि फ्लोरिन आयनसारख्या प्रदूषक असलेले सांडपाणी मोठ्या प्रमाणात सोडले गेले आहे. ट्रेस सांद्रता असतानाही, ते जलीय जीवांना आणि मानवी सजीवांच्या पर्यावरणाला लक्षणीय हानी पोहोचवू शकते. सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतींमध्ये ऑक्सिडेशन, फ्लोटेशन, रिव्हर्स ऑस्मोसिस, शोषण, नॅनोफिल्ट्रेशन, बायोसॉर्प्शन इत्यादींचा समावेश होतो. त्यापैकी, सोप्या ऑपरेशनमुळे, कमी खर्चात आणि उच्च उपचार कार्यक्षमतेमुळे शोषण तंत्रज्ञानाचा अवलंब केला जातो. नॅनो सीओ2 मटेरिअलमध्ये उच्च विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ आणि शोषक म्हणून उच्च पृष्ठभागाची क्रिया असते आणि सच्छिद्र नॅनो सीओ2 आणि त्यातील संमिश्र पदार्थांच्या संश्लेषणाबाबत अनेक अहवाल आले आहेत ज्यामध्ये पाण्यातील हानिकारक आयन शोषून घेण्यासाठी आणि काढून टाकण्यासाठी विविध आकृतिबंध आहेत.

संशोधनात असे दिसून आले आहे की नॅनो सेरियामध्ये कमकुवत अम्लीय परिस्थितीत पाण्यामध्ये एफ साठी मजबूत शोषण क्षमता आहे. F - 100mg/L आणि pH=5-6 च्या प्रारंभिक एकाग्रता असलेल्या सोल्युशनमध्ये, F - साठी शोषण क्षमता 23mg/g आहे, आणि F - काढण्याचा दर 85.6% आहे. पॉलीॲक्रिलिक ॲसिड रेझिन बॉलवर लोड केल्यानंतर (लोडिंग रक्कम: 0.25g/g), F - 100mg/L समान प्रमाणात F - जलीय द्रावणाचा उपचार करताना F - काढण्याची क्षमता 99% पेक्षा जास्त पोहोचू शकते; व्हॉल्यूमच्या 120 पट प्रक्रिया करताना, F च्या 90% पेक्षा जास्त - काढले जाऊ शकते. फॉस्फेट आणि आयोडेट शोषण्यासाठी वापरल्यास, शोषण क्षमता संबंधित इष्टतम शोषण स्थितीत 100mg/g पेक्षा जास्त पोहोचू शकते. वापरलेली सामग्री साध्या डिसॉर्प्शन आणि न्यूट्रलायझेशन उपचारानंतर पुन्हा वापरली जाऊ शकते, ज्याचे उच्च आर्थिक फायदे आहेत.

आर्सेनिक, क्रोमियम, कॅडमियम आणि शिसे यासारख्या विषारी जड धातूंचे शोषण आणि उपचार यावर नॅनो सेरिया आणि त्याच्या संमिश्र सामग्रीचा वापर करून अनेक अभ्यास आहेत. वेगवेगळ्या व्हॅलेन्स अवस्थांसह हेवी मेटल आयनसाठी इष्टतम शोषण pH बदलते. उदाहरणार्थ, तटस्थ पूर्वाग्रह असलेल्या कमकुवत क्षारीय स्थितीमध्ये As (III) साठी सर्वोत्तम शोषण स्थिती असते, तर As (V) साठी इष्टतम शोषण स्थिती कमकुवत अम्लीय परिस्थितीत प्राप्त होते, जेथे शोषण क्षमता दोन्ही अंतर्गत 110mg/g पेक्षा जास्त पोहोचू शकते. परिस्थिती एकूणच, नॅनो सेरिया आणि त्याच्या संमिश्र सामग्रीचे ऑप्टिमाइझ केलेले संश्लेषण विस्तृत पीएच श्रेणीतील विविध जड धातूंच्या आयनांसाठी उच्च शोषण आणि काढण्याचे दर प्राप्त करू शकते.

दुसरीकडे, सेरिअम ऑक्साईडवर आधारित नॅनोमटेरिअल्सची देखील सांडपाण्यातील सेंद्रिय पदार्थ शोषून घेण्यात उत्कृष्ट कामगिरी आहे, जसे की ऍसिड ऑरेंज, रोडामाइन बी, काँगो रेड, इ. सेंद्रिय रंग काढून टाकताना शोषण क्षमता, विशेषत: कांगो लाल रंग काढून टाकताना 60 मिनिटांत 942.7mg/g ची शोषण क्षमता.

 
2.2 प्रगत ऑक्सिडेशन प्रक्रियेत नॅनो सेरियाचा वापर

प्रगत ऑक्सिडेशन प्रक्रिया (थोडक्यात AOPs) विद्यमान निर्जल उपचार प्रणाली सुधारण्यासाठी प्रस्तावित आहे. प्रगत ऑक्सिडेशन प्रक्रिया, ज्याला डीप ऑक्सिडेशन तंत्रज्ञान असेही म्हटले जाते, हे हायड्रॉक्सिल रॅडिकल (· OH), सुपरऑक्साइड रॅडिकल (· O2 -), सिंगल ऑक्सिजन इत्यादिंच्या निर्मितीद्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. उच्च तापमान आणि दाब, वीज, ध्वनी, प्रकाश विकिरण, उत्प्रेरक इ.च्या प्रतिक्रिया परिस्थितीनुसार मुक्त रॅडिकल्स आणि प्रतिक्रिया परिस्थिती निर्माण करण्याच्या विविध पद्धतींनुसार, ते फोटोकेमिकल ऑक्सिडेशन, उत्प्रेरक ओले ऑक्सीकरण, सोनोकेमिस्ट्री ऑक्सिडेशन, ओझोनमध्ये विभागले जाऊ शकतात. ऑक्सिडेशन, इलेक्ट्रोकेमिकल ऑक्सिडेशन, फेंटन ऑक्सिडेशन, इ. (आकृती पहा 2).

आकृती 2 प्रगत ऑक्सिडेशन प्रक्रियेचे वर्गीकरण आणि तंत्रज्ञान संयोजन

नॅनो सेरियाप्रगत ऑक्सीकरण प्रक्रियेत सामान्यतः वापरले जाणारे विषम उत्प्रेरक आहे. Ce3+आणि Ce4+मध्ये जलद रूपांतरण आणि ऑक्सिजन शोषून आणि सोडण्यामुळे होणाऱ्या जलद ऑक्सिडेशन-कपात परिणामामुळे, नॅनो सेरियाची उत्प्रेरक क्षमता चांगली आहे. उत्प्रेरक प्रवर्तक म्हणून वापरल्यास, ते उत्प्रेरक क्षमता आणि स्थिरता देखील प्रभावीपणे सुधारू शकते. जेव्हा नॅनो सेरिया आणि त्याची संमिश्र सामग्री उत्प्रेरक म्हणून वापरली जाते, तेव्हा उत्प्रेरक गुणधर्म आकारविज्ञान, कण आकार आणि उघडलेल्या क्रिस्टल विमानांसह मोठ्या प्रमाणात बदलतात, जे त्यांचे कार्यप्रदर्शन आणि अनुप्रयोगावर परिणाम करणारे प्रमुख घटक आहेत. सामान्यतः असे मानले जाते की कण जितके लहान आणि विशिष्ट पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ जितके मोठे तितके अधिक संबंधित सक्रिय साइट आणि उत्प्रेरक क्षमता अधिक मजबूत. उघडलेल्या क्रिस्टल पृष्ठभागाची उत्प्रेरक क्षमता, मजबूत ते कमकुवत, (100) क्रिस्टल पृष्ठभाग> (110) क्रिस्टल पृष्ठभाग> (111) क्रिस्टल पृष्ठभागाच्या क्रमाने आहे आणि संबंधित स्थिरता विरुद्ध आहे.

सिरियम ऑक्साईड एक अर्धसंवाहक सामग्री आहे. जेव्हा नॅनोमीटर सेरियम ऑक्साईड बँड गॅपपेक्षा जास्त ऊर्जा असलेल्या फोटॉनद्वारे विकिरणित होते, तेव्हा व्हॅलेन्स बँड इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होतात आणि संक्रमण पुनर्संयोजन वर्तन होते. हे वर्तन Ce3+ आणि Ce4+ च्या रूपांतरण दराला चालना देईल, परिणामी नॅनो सेरियाची मजबूत फोटोकॅटॅलिटिक क्रियाकलाप होईल. फोटोकॅटॅलिसिस दुय्यम प्रदूषणाशिवाय सेंद्रिय पदार्थांचे थेट ऱ्हास साध्य करू शकते, म्हणून त्याचा वापर AOPs मधील नॅनो सेरियाच्या क्षेत्रातील सर्वात अभ्यासलेले तंत्रज्ञान आहे. सध्या, मुख्य फोकस ॲझो डाईज, फिनॉल, क्लोरोबेन्झिन आणि फार्मास्युटिकल सांडपाणी यांच्या उत्प्रेरक विघटन प्रक्रियेवर विविध आकारविज्ञान आणि संमिश्र रचनांसह उत्प्रेरक वापरून आहे. अहवालानुसार, अनुकूल उत्प्रेरक संश्लेषण पद्धत आणि उत्प्रेरक मॉडेल परिस्थितीनुसार, या पदार्थांची ऱ्हास क्षमता सामान्यतः 80% पेक्षा जास्त पोहोचू शकते आणि एकूण सेंद्रिय कार्बन (TOC) काढण्याची क्षमता 40% पेक्षा जास्त पोहोचू शकते.

ओझोन आणि हायड्रोजन पेरोक्साईड सारख्या सेंद्रिय प्रदूषकांच्या ऱ्हासासाठी नॅनो सेरिअम ऑक्साईड उत्प्रेरक हे आणखी एक व्यापकपणे अभ्यासलेले तंत्रज्ञान आहे. फोटोकॅटॅलिसिस प्रमाणेच, ते सेंद्रिय प्रदूषकांचे ऑक्सिडायझेशन आणि डीग्रेड करण्यासाठी भिन्न आकारविज्ञान किंवा क्रिस्टल प्लेन आणि भिन्न सेरिअम आधारित संमिश्र उत्प्रेरक ऑक्सिडंटसह नॅनो सेरियाच्या क्षमतेवर देखील लक्ष केंद्रित करते. अशा प्रतिक्रियांमध्ये, उत्प्रेरक ओझोन किंवा हायड्रोजन पेरॉक्साइडपासून मोठ्या संख्येने सक्रिय रॅडिकल्सची निर्मिती उत्प्रेरित करू शकतात, जे सेंद्रीय प्रदूषकांवर हल्ला करतात आणि अधिक कार्यक्षम ऑक्सिडेटिव्ह डिग्रेडेशन क्षमता प्राप्त करतात. प्रतिक्रियेत ऑक्सिडंट्सच्या परिचयामुळे, सेंद्रिय संयुगे काढून टाकण्याची क्षमता मोठ्या प्रमाणात वाढविली जाते. बहुतेक प्रतिक्रियांमध्ये, लक्ष्यित पदार्थाचा अंतिम काढण्याचा दर 100% पर्यंत पोहोचू शकतो किंवा त्यापर्यंत पोहोचू शकतो आणि TOC काढण्याचा दर देखील जास्त असतो.

इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक प्रगत ऑक्सिडेशन पद्धतीमध्ये, उच्च ऑक्सिजन उत्क्रांती ओव्हरपोटेन्शियल असलेल्या एनोड सामग्रीचे गुणधर्म सेंद्रिय प्रदूषकांवर उपचार करण्यासाठी इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक प्रगत ऑक्सीकरण पद्धतीची निवडकता निर्धारित करतात. कॅथोड सामग्री हा H2O2 चे उत्पादन ठरवणारा एक महत्त्वाचा घटक आहे आणि H2O2 चे उत्पादन सेंद्रिय प्रदूषकांवर उपचार करण्यासाठी इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक प्रगत ऑक्सीकरण पद्धतीची कार्यक्षमता निर्धारित करते. नॅनो सेरिया वापरून इलेक्ट्रोड मटेरियल मॉडिफिकेशनच्या अभ्यासाकडे देशांतर्गत आणि आंतरराष्ट्रीय स्तरावर व्यापक लक्ष वेधले गेले आहे. संशोधक प्रामुख्याने नॅनो सेरिअम ऑक्साईड आणि त्यातील संमिश्र सामग्री वेगवेगळ्या रासायनिक पद्धतींद्वारे विविध इलेक्ट्रोड सामग्री सुधारण्यासाठी, त्यांची विद्युत रासायनिक क्रिया सुधारण्यासाठी आणि त्याद्वारे इलेक्ट्रोकॅटॅलिटिक क्रियाकलाप आणि अंतिम काढण्याचे प्रमाण वाढवण्यासाठी सादर करतात.

वरील उत्प्रेरक मॉडेल्ससाठी मायक्रोवेव्ह आणि अल्ट्रासाऊंड हे सहसा महत्त्वाचे सहायक उपाय असतात. अल्ट्रासोनिक सहाय्याचे उदाहरण म्हणून, प्रति सेकंद 25kHz पेक्षा जास्त फ्रिक्वेन्सी असलेल्या कंपन ध्वनी लहरींचा वापर करून, विशेषतः डिझाइन केलेल्या क्लिनिंग एजंटसह तयार केलेल्या सोल्युशनमध्ये लाखो अत्यंत लहान बुडबुडे तयार केले जातात. हे लहान बुडबुडे, जलद कॉम्प्रेशन आणि विस्तारादरम्यान, सतत बबल इप्लोशन तयार करतात, ज्यामुळे सामग्रीला उत्प्रेरक पृष्ठभागावर त्वरीत देवाणघेवाण आणि प्रसार करण्यास अनुमती मिळते, अनेकदा उत्प्रेरक कार्यक्षमतेत वेगाने सुधारणा होते.

 
3 निष्कर्ष

नॅनो सेरिया आणि त्याची संमिश्र सामग्री पाण्यातील आयन आणि सेंद्रिय प्रदूषकांवर प्रभावीपणे उपचार करू शकतात आणि भविष्यातील जल प्रक्रिया क्षेत्रांमध्ये महत्त्वपूर्ण उपयोगाची क्षमता आहे. तथापि, बहुतेक संशोधन अद्याप प्रयोगशाळेच्या टप्प्यात आहे, आणि भविष्यात जल उपचारात जलद वापर साध्य करण्यासाठी, खालील मुद्द्यांवर अद्याप तातडीने लक्ष देणे आवश्यक आहे:

(1) नॅनोच्या तयारीचा तुलनेने जास्त खर्चCeO2जल उपचारातील त्यांच्या बहुसंख्य अनुप्रयोगांमध्ये आधारित सामग्री हा एक महत्त्वाचा घटक आहे, जे अद्याप प्रयोगशाळेतील संशोधनाच्या टप्प्यात आहेत. कमी किमतीच्या, सोप्या आणि प्रभावी तयारी पद्धतींचा शोध लावणे ज्या नॅनो सीओ2 आधारित सामग्रीचे आकारविज्ञान आणि आकार नियंत्रित करू शकतात हे अजूनही संशोधनाचे केंद्र आहे.

(2) नॅनो CeO2 आधारित सामग्रीच्या लहान कणांच्या आकारामुळे, वापरानंतर पुनर्वापर आणि पुनरुत्पादन समस्या देखील त्यांचा वापर मर्यादित करणारे महत्त्वाचे घटक आहेत. राळ सामग्री किंवा चुंबकीय सामग्रीसह त्याचे मिश्रण हे त्याच्या सामग्रीची तयारी आणि पुनर्वापर तंत्रज्ञानासाठी प्रमुख संशोधन दिशा असेल.

(३) नॅनो CeO2 आधारित मटेरियल वॉटर ट्रीटमेंट टेक्नॉलॉजी आणि पारंपारिक सांडपाणी प्रक्रिया तंत्रज्ञान यांच्यातील संयुक्त प्रक्रियेचा विकास जल उपचार क्षेत्रात नॅनो CeO2 आधारित मटेरियल कॅटॅलिटिक तंत्रज्ञानाच्या वापरास मोठ्या प्रमाणात प्रोत्साहन देईल.

(4) नॅनो CeO2 आधारित सामग्रीच्या विषारीपणावर अद्याप मर्यादित संशोधन आहे आणि त्यांचे पर्यावरणीय वर्तन आणि जल उपचार प्रणालीमधील विषारीपणाची यंत्रणा अद्याप निश्चित केलेली नाही. वास्तविक सांडपाणी प्रक्रिया प्रक्रियेत अनेकदा अनेक प्रदूषकांचे सहअस्तित्व समाविष्ट असते आणि सहअस्तित्वातील प्रदूषक एकमेकांशी संवाद साधतात, ज्यामुळे पृष्ठभागाची वैशिष्ट्ये आणि नॅनोमटेरियल्सची संभाव्य विषारीता बदलते. त्यामुळे संबंधित बाबींवर अधिक संशोधन करण्याची नितांत गरज आहे.