నానో సిరియం ఆక్సైడ్ తయారీ మరియు నీటి చికిత్సలో దాని అప్లికేషన్

CeO2అరుదైన భూమి పదార్థాలలో ముఖ్యమైన భాగం. దిఅరుదైన భూమి మూలకం సిరియంఒక ప్రత్యేకమైన బాహ్య ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంది - 4f15d16s2. దీని ప్రత్యేక 4f పొర ఎలక్ట్రాన్‌లను సమర్థవంతంగా నిల్వ చేయగలదు మరియు విడుదల చేయగలదు, సిరియం అయాన్‌లు +3 వాలెన్స్ స్థితి మరియు +4 వాలెన్స్ స్థితిలో ప్రవర్తించేలా చేస్తుంది. అందువల్ల, CeO2 పదార్థాలు ఎక్కువ ఆక్సిజన్ రంధ్రాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఆక్సిజన్‌ను నిల్వ చేయడానికి మరియు విడుదల చేయడానికి అద్భుతమైన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. Ce (III) మరియు Ce (IV) యొక్క పరస్పర మార్పిడి కూడా CeO2 పదార్థాలకు ప్రత్యేకమైన ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాలను అందిస్తుంది. బల్క్ మెటీరియల్‌లతో పోలిస్తే, నానో CeO2, ఒక కొత్త రకం అకర్బన పదార్థంగా, దాని అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, అద్భుతమైన ఆక్సిజన్ నిల్వ మరియు విడుదల సామర్థ్యం, ​​ఆక్సిజన్ అయాన్ వాహకత, రెడాక్స్ పనితీరు మరియు అధిక-ఉష్ణోగ్రత వేగవంతమైన ఆక్సిజన్ ఖాళీ వ్యాప్తి కారణంగా విస్తృత దృష్టిని పొందింది. సామర్థ్యం. నానో CeO2ని ఉత్ప్రేరకాలు, ఉత్ప్రేరకాలు వాహకాలు లేదా సంకలనాలు, క్రియాశీల భాగాలు మరియు యాడ్సోర్బెంట్‌లుగా ఉపయోగించి ప్రస్తుతం పెద్ద సంఖ్యలో పరిశోధన నివేదికలు మరియు సంబంధిత అప్లికేషన్‌లు ఉన్నాయి.

1. నానోమీటర్ తయారీ విధానంసిరియం ఆక్సైడ్

ప్రస్తుతం, నానో సెరియా కోసం సాధారణ తయారీ పద్ధతులు ప్రధానంగా రసాయన పద్ధతి మరియు భౌతిక పద్ధతిని కలిగి ఉంటాయి. వివిధ రసాయన పద్ధతుల ప్రకారం, రసాయన పద్ధతులను అవపాతం పద్ధతి, హైడ్రోథర్మల్ పద్ధతి, సాల్వోథర్మల్ పద్ధతి, సోల్ జెల్ పద్ధతి, మైక్రోఎమల్షన్ పద్ధతి మరియు ఎలక్ట్రోడెపోజిషన్ పద్ధతిగా విభజించవచ్చు; భౌతిక పద్ధతి ప్రధానంగా గ్రౌండింగ్ పద్ధతి.

 
1.1 గ్రౌండింగ్ పద్ధతి

నానో సెరియా తయారీకి గ్రౌండింగ్ పద్ధతి సాధారణంగా ఇసుక గ్రౌండింగ్‌ను ఉపయోగిస్తుంది, ఇది తక్కువ ధర, పర్యావరణ అనుకూలత, వేగవంతమైన ప్రాసెసింగ్ వేగం మరియు బలమైన ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది. ఇది ప్రస్తుతం నానో సెరియా పరిశ్రమలో అత్యంత ముఖ్యమైన ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి. ఉదాహరణకు, నానో సిరియం ఆక్సైడ్ పాలిషింగ్ పౌడర్ తయారీ సాధారణంగా కాల్సినేషన్ మరియు ఇసుక గ్రౌండింగ్ కలయికను అవలంబిస్తుంది మరియు సిరియం ఆధారిత డీనిట్రేషన్ ఉత్ప్రేరకాల యొక్క ముడి పదార్థాలు కూడా ప్రీ-ట్రీట్‌మెంట్ కోసం మిళితం చేయబడతాయి లేదా ఇసుక గ్రైండింగ్ ఉపయోగించి గణన తర్వాత చికిత్స చేయబడతాయి. వివిధ కణ పరిమాణం ఇసుక గ్రౌండింగ్ పూసల నిష్పత్తులను ఉపయోగించడం ద్వారా, సర్దుబాటు ద్వారా పదుల నుండి వందల నానోమీటర్ల వరకు D50తో నానో సెరియాను పొందవచ్చు.

 
1.2 అవపాతం పద్ధతి

అవపాతం పద్ధతి అనేది అవపాతం, వేరు చేయడం, కడగడం, ఎండబెట్టడం మరియు తగిన ద్రావకాలలో కరిగిన ముడి పదార్థాలను లెక్కించడం ద్వారా ఘన పొడిని తయారు చేసే పద్ధతిని సూచిస్తుంది. సాధారణ తయారీ ప్రక్రియ, అధిక సామర్థ్యం మరియు తక్కువ ధర వంటి ప్రయోజనాలతో అరుదైన ఎర్త్ మరియు డోప్డ్ నానోమెటీరియల్స్ తయారీలో అవపాత పద్ధతి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. పరిశ్రమలో నానో సెరియా మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలను తయారు చేయడానికి ఇది సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. ఈ పద్ధతి అవపాతం ఉష్ణోగ్రత, పదార్థ ఏకాగ్రత, pH విలువ, అవపాతం వేగం, కదిలే వేగం, టెంప్లేట్ మొదలైనవాటిని మార్చడం ద్వారా వివిధ పదనిర్మాణ శాస్త్రం మరియు కణ పరిమాణంతో నానో సెరియాను సిద్ధం చేయవచ్చు. సాధారణ పద్ధతులు యూరియా కుళ్ళిపోవడం ద్వారా ఉత్పన్నమయ్యే అమ్మోనియా నుండి సిరియం అయాన్ల అవక్షేపణపై ఆధారపడతాయి. మరియు నానో సెరియా మైక్రోస్పియర్స్ తయారీ సిట్రేట్ అయాన్లచే నియంత్రించబడుతుంది. ప్రత్యామ్నాయంగా, సిరియం అయాన్‌లను OH ద్వారా అవక్షేపించవచ్చు - సోడియం సిట్రేట్ యొక్క జలవిశ్లేషణ నుండి ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఆపై నానో సెరియా మైక్రోస్పియర్‌ల వంటి ఫ్లేక్‌ను తయారు చేయడానికి పొదిగే మరియు లెక్కించబడుతుంది.

 
1.3 హైడ్రోథర్మల్ మరియు సాల్వోథర్మల్ పద్ధతులు

ఈ రెండు పద్ధతులు క్లోజ్డ్ సిస్టమ్‌లో క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధిక-ఉష్ణోగ్రత మరియు అధిక-పీడన ప్రతిచర్య ద్వారా ఉత్పత్తులను తయారు చేసే పద్ధతిని సూచిస్తాయి. ప్రతిచర్య ద్రావకం నీరు అయినప్పుడు, దానిని హైడ్రోథర్మల్ పద్ధతి అంటారు. తదనుగుణంగా, ప్రతిచర్య ద్రావకం సేంద్రీయ ద్రావకం అయినప్పుడు, దానిని సాల్వోథర్మల్ పద్ధతి అంటారు. సంశ్లేషణ చేయబడిన నానో కణాలు అధిక స్వచ్ఛత, మంచి వ్యాప్తి మరియు ఏకరీతి కణాలను కలిగి ఉంటాయి, ప్రత్యేకించి నానో పౌడర్‌లు వివిధ పదనిర్మాణాలు లేదా బహిర్గతమైన ప్రత్యేక క్రిస్టల్ ముఖాలను కలిగి ఉంటాయి. స్వేదనజలంలో సిరియం క్లోరైడ్‌ను కరిగించి, కదిలించు మరియు సోడియం హైడ్రాక్సైడ్ ద్రావణాన్ని జోడించండి. బహిర్గతమైన (111) మరియు (110) క్రిస్టల్ ప్లేన్‌లతో సిరియం ఆక్సైడ్ నానోరోడ్‌లను సిద్ధం చేయడానికి 12 గంటల పాటు 170 ℃ వద్ద హైడ్రోథర్మల్‌ను చర్య చేయండి. ప్రతిచర్య పరిస్థితులను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, బహిర్గతమైన క్రిస్టల్ ప్లేన్‌లలో (110) క్రిస్టల్ ప్లేన్‌ల నిష్పత్తిని పెంచవచ్చు, వాటి ఉత్ప్రేరక చర్యను మరింత మెరుగుపరుస్తుంది. ప్రతిచర్య ద్రావకం మరియు ఉపరితల లిగాండ్‌లను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా ప్రత్యేక హైడ్రోఫిలిసిటీ లేదా లిపోఫిలిసిటీతో నానో సెరియా కణాలను కూడా ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. ఉదాహరణకు, సజల దశకు అసిటేట్ అయాన్లను జోడించడం వలన నీటిలో మోనోడిస్పెర్స్ హైడ్రోఫిలిక్ సిరియం ఆక్సైడ్ నానోపార్టికల్స్‌ను తయారు చేయవచ్చు. నాన్-పోలార్ ద్రావకాన్ని ఎంచుకోవడం ద్వారా మరియు ప్రతిచర్య సమయంలో ఒలేయిక్ యాసిడ్‌ను లిగాండ్‌గా పరిచయం చేయడం ద్వారా, నాన్-పోలార్ ఆర్గానిక్ ద్రావకాలలో మోనోడిస్పెర్స్ లిపోఫిలిక్ సెరియా నానోపార్టికల్స్‌ను తయారు చేయవచ్చు. (చిత్రం 1 చూడండి)

మూర్తి 1 మోనోడిస్పెర్స్ గోళాకార నానో సెరియా మరియు రాడ్-ఆకారపు నానో సెరియా

1.4 సోల్ జెల్ పద్ధతి

సోల్ జెల్ పద్ధతి అనేది కొన్ని లేదా అనేక సమ్మేళనాలను పూర్వగాములుగా ఉపయోగించే ఒక పద్ధతి, ఇది ద్రవ దశలో జలవిశ్లేషణ వంటి రసాయన ప్రతిచర్యలను నిర్వహిస్తుంది, సోల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది, ఆపై వృద్ధాప్యం తర్వాత జెల్‌ను ఏర్పరుస్తుంది మరియు చివరకు అల్ట్రాఫైన్ పౌడర్‌లను తయారు చేయడానికి పొడి చేసి కాల్సిన్ చేస్తుంది. సిరియం ఐరన్, సిరియం టైటానియం, సిరియం జిర్కోనియం మరియు ఇతర మిశ్రమ నానో ఆక్సైడ్‌ల వంటి అధిక చెదరగొట్టబడిన బహుళ-భాగాల నానో సెరియా మిశ్రమ సూక్ష్మ పదార్ధాలను తయారు చేయడానికి ఈ పద్ధతి ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటుంది, ఇవి అనేక నివేదికలలో నివేదించబడ్డాయి.

 
1.5 ఇతర పద్ధతులు

పై పద్ధతులతో పాటు, మైక్రో లోషన్ పద్ధతి, మైక్రోవేవ్ సంశ్లేషణ పద్ధతి, ఎలక్ట్రోడెపోజిషన్ పద్ధతి, ప్లాస్మా జ్వాల దహన పద్ధతి, అయాన్-ఎక్స్ఛేంజ్ మెమ్బ్రేన్ ఎలక్ట్రోలిసిస్ పద్ధతి మరియు అనేక ఇతర పద్ధతులు కూడా ఉన్నాయి. నానో సెరియా పరిశోధన మరియు అనువర్తనానికి ఈ పద్ధతులు గొప్ప ప్రాముఖ్యతను కలిగి ఉన్నాయి.

 
నీటి చికిత్సలో 2-నానోమీటర్ సిరియం ఆక్సైడ్ యొక్క అప్లికేషన్

అరుదైన ఎర్త్ ఎలిమెంట్స్‌లో సెరియం అత్యంత సమృద్ధిగా లభించే మూలకం, తక్కువ ధరలు మరియు విస్తృత అప్లికేషన్లు ఉన్నాయి. నానోమీటర్ సెరియా మరియు దాని మిశ్రమాలు వాటి అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, అధిక ఉత్ప్రేరక చర్య మరియు అద్భుతమైన నిర్మాణ స్థిరత్వం కారణంగా నీటి శుద్ధి రంగంలో ఎక్కువ దృష్టిని ఆకర్షించాయి.

 
2.1 అప్లికేషన్నానో సిరియం ఆక్సైడ్శోషణ పద్ధతి ద్వారా నీటి చికిత్సలో

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమ వంటి పరిశ్రమల అభివృద్ధితో, హెవీ మెటల్ అయాన్లు మరియు ఫ్లోరిన్ అయాన్లు వంటి కాలుష్య కారకాలతో కూడిన పెద్ద మొత్తంలో మురుగునీరు విడుదల చేయబడింది. ట్రేస్ ఏకాగ్రత వద్ద కూడా, ఇది జల జీవులకు మరియు మానవ జీవన వాతావరణానికి గణనీయమైన హానిని కలిగిస్తుంది. సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతులలో ఆక్సీకరణ, ఫ్లోటేషన్, రివర్స్ ఆస్మాసిస్, అధిశోషణం, నానోఫిల్ట్రేషన్, బయోసోర్ప్షన్ మొదలైనవి ఉన్నాయి. వాటిలో, శోషణ సాంకేతికత దాని సాధారణ ఆపరేషన్, తక్కువ ఖర్చు మరియు అధిక చికిత్స సామర్థ్యం కారణంగా తరచుగా అవలంబించబడుతుంది. నానో CeO2 పదార్థాలు అధిక నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం మరియు అధిక ఉపరితల కార్యాచరణను అధిశోషకాలుగా కలిగి ఉంటాయి మరియు పోరస్ నానో CeO2 మరియు నీటి నుండి హానికరమైన అయాన్‌లను శోషించడానికి మరియు తొలగించడానికి వివిధ స్వరూపాలతో దాని మిశ్రమ పదార్థాల సంశ్లేషణపై అనేక నివేదికలు ఉన్నాయి.

నానో సెరియా బలహీనమైన ఆమ్ల పరిస్థితులలో నీటిలో F - కోసం బలమైన శోషణ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని పరిశోధనలో తేలింది. F - 100mg/L మరియు pH=5-6 ప్రారంభ సాంద్రత కలిగిన ద్రావణంలో, F కోసం అధిశోషణం సామర్థ్యం 23mg/g, మరియు F - తొలగింపు రేటు 85.6%. ఒక పాలీయాక్రిలిక్ యాసిడ్ రెసిన్ బాల్‌లో (లోడింగ్ మొత్తం: 0.25g/g) లోడ్ చేసిన తర్వాత, F - సజల ద్రావణం యొక్క 100mg/L సమాన పరిమాణాన్ని చికిత్స చేసినప్పుడు F - యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం 99% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది; 120 రెట్లు వాల్యూమ్‌ను ప్రాసెస్ చేస్తున్నప్పుడు, 90% కంటే ఎక్కువ F - తీసివేయవచ్చు. ఫాస్ఫేట్ మరియు అయోడేట్‌లను శోషించడానికి ఉపయోగించినప్పుడు, శోషణ సామర్థ్యం సంబంధిత సరైన శోషణ స్థితిలో 100mg/g కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఉపయోగించిన పదార్థాన్ని సాధారణ నిర్జలీకరణ మరియు తటస్థీకరణ చికిత్స తర్వాత తిరిగి ఉపయోగించవచ్చు, ఇది అధిక ఆర్థిక ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంటుంది.

నానో సెరియా మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలను ఉపయోగించి ఆర్సెనిక్, క్రోమియం, కాడ్మియం మరియు సీసం వంటి విషపూరిత భారీ లోహాల శోషణ మరియు చికిత్సపై అనేక అధ్యయనాలు ఉన్నాయి. వివిధ వాలెన్స్ స్థితులతో హెవీ మెటల్ అయాన్ల కోసం సరైన శోషణం pH మారుతూ ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, తటస్థ పక్షపాతంతో బలహీనమైన ఆల్కలీన్ స్థితి As (III)కి ఉత్తమ శోషణ స్థితిని కలిగి ఉంటుంది, అయితే As (V) కోసం సరైన శోషణ స్థితి బలహీనమైన ఆమ్ల పరిస్థితులలో సాధించబడుతుంది, ఇక్కడ శోషణ సామర్థ్యం రెండింటిలోనూ 110mg/g కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. పరిస్థితులు. మొత్తంమీద, నానో సెరియా యొక్క ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన సంశ్లేషణ మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలు విస్తృత pH పరిధిలో వివిధ హెవీ మెటల్ అయాన్‌ల కోసం అధిక శోషణ మరియు తొలగింపు రేట్లను సాధించగలవు.

మరోవైపు, యాసిడ్ ఆరెంజ్, రోడమైన్ B, కాంగో రెడ్ వంటి మురుగునీటిలో ఆర్గానిక్‌లను శోషించడంలో సిరియం ఆక్సైడ్ ఆధారిత సూక్ష్మ పదార్ధాలు అత్యుత్తమ పనితీరును కలిగి ఉన్నాయి. ఉదాహరణకు, ఇప్పటికే నివేదించబడిన సందర్భాల్లో, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పద్ధతుల ద్వారా తయారు చేయబడిన నానో సెరియా పోరస్ గోళాలు ఎక్కువగా ఉంటాయి. సేంద్రీయ రంగుల తొలగింపులో శోషణ సామర్థ్యం, ​​ప్రత్యేకించి కాంగో ఎరుపును తొలగించడంలో, 60 నిమిషాలలో 942.7mg/g శోషణ సామర్థ్యం.

 
2.2 అధునాతన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలో నానో సెరియా యొక్క అప్లికేషన్

అధునాతన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ (సంక్షిప్తంగా AOPలు) ఇప్పటికే ఉన్న నిర్జల చికిత్స వ్యవస్థను మెరుగుపరచడానికి ప్రతిపాదించబడింది. లోతైన ఆక్సీకరణ సాంకేతికత అని కూడా పిలువబడే అధునాతన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ, బలమైన ఆక్సీకరణ సామర్థ్యంతో హైడ్రాక్సిల్ రాడికల్ (· OH), సూపర్ ఆక్సైడ్ రాడికల్ (· O2 -), సింగిల్ట్ ఆక్సిజన్ మొదలైన వాటి ఉత్పత్తి ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం, విద్యుత్, ధ్వని, కాంతి వికిరణం, ఉత్ప్రేరకం మొదలైన వాటి యొక్క ప్రతిచర్య పరిస్థితులలో. ఫ్రీ రాడికల్స్ మరియు ప్రతిచర్య పరిస్థితులను ఉత్పత్తి చేసే వివిధ మార్గాల ప్రకారం, వాటిని ఫోటోకెమికల్ ఆక్సీకరణ, ఉత్ప్రేరక తడి ఆక్సీకరణ, సోనోకెమిస్ట్రీ ఆక్సీకరణ, ఓజోన్‌గా విభజించవచ్చు. ఆక్సీకరణం, ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆక్సీకరణం, ఫెంటన్ ఆక్సీకరణం మొదలైనవి (మూర్తి 2 చూడండి).

మూర్తి 2 వర్గీకరణ మరియు అధునాతన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియ యొక్క సాంకేతిక కలయిక

నానో సెరియాఅధునాతన ఆక్సీకరణ ప్రక్రియలో సాధారణంగా ఉపయోగించే వైవిధ్య ఉత్ప్రేరకం. Ce3+మరియు Ce4+ల మధ్య వేగవంతమైన మార్పిడి మరియు ఆక్సిజన్ శోషణ మరియు విడుదల ద్వారా వేగవంతమైన ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ప్రభావం కారణంగా, నానో సెరియా మంచి ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది. ఉత్ప్రేరకం ప్రమోటర్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు, ఇది ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యం మరియు స్థిరత్వాన్ని కూడా సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది. నానో సెరియా మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలను ఉత్ప్రేరకాలుగా ఉపయోగించినప్పుడు, ఉత్ప్రేరక లక్షణాలు వాటి పనితీరు మరియు అనువర్తనాన్ని ప్రభావితం చేసే కీలక కారకాలైన పదనిర్మాణం, కణ పరిమాణం మరియు బహిర్గతమైన క్రిస్టల్ ప్లేన్‌లతో చాలా తేడా ఉంటుంది. చిన్న కణాలు మరియు పెద్ద నిర్దిష్ట ఉపరితల వైశాల్యం, మరింత సంబంధిత క్రియాశీల సైట్ మరియు బలమైన ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యం అని సాధారణంగా నమ్ముతారు. బహిర్గతమైన క్రిస్టల్ ఉపరితలం యొక్క ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యం, ​​బలమైన నుండి బలహీనమైన వరకు, (100) స్ఫటిక ఉపరితలం>(110) క్రిస్టల్ ఉపరితలం>(111) క్రిస్టల్ ఉపరితలం క్రమంలో ఉంటుంది మరియు సంబంధిత స్థిరత్వం విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

సిరియం ఆక్సైడ్ ఒక సెమీకండక్టర్ పదార్థం. నానోమీటర్ సిరియం ఆక్సైడ్ బ్యాండ్ గ్యాప్ కంటే ఎక్కువ శక్తితో ఫోటాన్‌ల ద్వారా వికిరణం చేయబడినప్పుడు, వాలెన్స్ బ్యాండ్ ఎలక్ట్రాన్‌లు ఉత్తేజితమవుతాయి మరియు పరివర్తన రీకాంబినేషన్ ప్రవర్తన ఏర్పడుతుంది. ఈ ప్రవర్తన Ce3+మరియు Ce4+ యొక్క మార్పిడి రేటును ప్రోత్సహిస్తుంది, దీని ఫలితంగా నానో సెరియా యొక్క బలమైన ఫోటోకాటలిటిక్ చర్య జరుగుతుంది. ఫోటోకాటాలిసిస్ ద్వితీయ కాలుష్యం లేకుండా సేంద్రీయ పదార్థం యొక్క ప్రత్యక్ష క్షీణతను సాధించగలదు, కాబట్టి దీని అప్లికేషన్ AOPలలో నానో సెరియా రంగంలో అత్యంత అధ్యయనం చేయబడిన సాంకేతికత. ప్రస్తుతం, అజో రంగులు, ఫినాల్, క్లోరోబెంజీన్ మరియు ఔషధ వ్యర్థ జలాల ఉత్ప్రేరక క్షీణత చికిత్సపై ప్రధానంగా దృష్టి కేంద్రీకరించబడింది, వివిధ పదనిర్మాణాలు మరియు మిశ్రమ కూర్పులతో ఉత్ప్రేరకాలు ఉపయోగించి. నివేదిక ప్రకారం, ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన ఉత్ప్రేరకం సంశ్లేషణ పద్ధతి మరియు ఉత్ప్రేరక నమూనా పరిస్థితులలో, ఈ పదార్ధాల క్షీణత సామర్థ్యం సాధారణంగా 80% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు టోటల్ ఆర్గానిక్ కార్బన్ (TOC) యొక్క తొలగింపు సామర్థ్యం 40% కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఓజోన్ మరియు హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ వంటి సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాల క్షీణతకు నానో సిరియం ఆక్సైడ్ ఉత్ప్రేరకము మరొక విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడిన సాంకేతికత. ఫోటోకాటాలిసిస్ మాదిరిగానే, ఇది సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలను ఆక్సీకరణం చేయడానికి మరియు క్షీణింపజేసేందుకు వివిధ స్వరూపాలు లేదా క్రిస్టల్ ప్లేన్‌లు మరియు విభిన్న సిరియం ఆధారిత మిశ్రమ ఉత్ప్రేరక ఆక్సిడెంట్‌లతో నానో సెరియా సామర్థ్యంపై కూడా దృష్టి పెడుతుంది. ఇటువంటి ప్రతిచర్యలలో, ఉత్ప్రేరకాలు ఓజోన్ లేదా హైడ్రోజన్ పెరాక్సైడ్ నుండి పెద్ద సంఖ్యలో క్రియాశీల రాడికల్స్ ఉత్పత్తిని ఉత్ప్రేరకపరుస్తాయి, ఇవి సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలపై దాడి చేస్తాయి మరియు మరింత సమర్థవంతమైన ఆక్సీకరణ క్షీణత సామర్థ్యాలను సాధిస్తాయి. ప్రతిచర్యలో ఆక్సిడెంట్ల పరిచయం కారణంగా, సేంద్రీయ సమ్మేళనాలను తొలగించే సామర్థ్యం బాగా మెరుగుపడుతుంది. చాలా ప్రతిచర్యలలో, లక్ష్య పదార్ధం యొక్క తుది తొలగింపు రేటు 100% చేరుకోవచ్చు లేదా చేరుకోవచ్చు మరియు TOC తొలగింపు రేటు కూడా ఎక్కువగా ఉంటుంది.

ఎలెక్ట్రోక్యాటలిటిక్ అడ్వాన్స్‌డ్ ఆక్సీకరణ పద్ధతిలో, అధిక ఆక్సిజన్ ఎవల్యూషన్ ఓవర్‌పోటెన్షియల్‌తో యానోడ్ పదార్థం యొక్క లక్షణాలు సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలకు చికిత్స చేయడానికి ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ అడ్వాన్స్‌డ్ ఆక్సీకరణ పద్ధతి యొక్క ఎంపికను నిర్ణయిస్తాయి. కాథోడ్ పదార్థం H2O2 ఉత్పత్తిని నిర్ణయించే ఒక ముఖ్యమైన అంశం, మరియు H2O2 ఉత్పత్తి సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలకు చికిత్స చేయడానికి ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ అధునాతన ఆక్సీకరణ పద్ధతి యొక్క సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. నానో సెరియాను ఉపయోగించి ఎలక్ట్రోడ్ మెటీరియల్ సవరణ అధ్యయనం దేశీయంగా మరియు అంతర్జాతీయంగా విస్తృతంగా దృష్టిని ఆకర్షించింది. పరిశోధకులు ప్రధానంగా నానో సిరియం ఆక్సైడ్ మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలను వివిధ రసాయన పద్ధతుల ద్వారా వివిధ ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలను సవరించడానికి, వాటి ఎలెక్ట్రోకెమికల్ చర్యను మెరుగుపరచడానికి మరియు తద్వారా ఎలక్ట్రోక్యాటలిటిక్ చర్య మరియు తుది తొలగింపు రేటును పెంచడానికి పరిచయం చేస్తారు.

మైక్రోవేవ్ మరియు అల్ట్రాసౌండ్ తరచుగా పై ఉత్ప్రేరక నమూనాల కోసం ముఖ్యమైన సహాయక చర్యలు. అల్ట్రాసోనిక్ సహాయాన్ని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, సెకనుకు 25kHz కంటే ఎక్కువ పౌనఃపున్యాలు కలిగిన వైబ్రేషన్ సౌండ్ వేవ్‌లను ఉపయోగించి, ప్రత్యేకంగా రూపొందించిన క్లీనింగ్ ఏజెంట్‌తో రూపొందించబడిన ద్రావణంలో మిలియన్ల కొద్దీ అతి చిన్న బుడగలు ఉత్పన్నమవుతాయి. ఈ చిన్న బుడగలు, వేగవంతమైన కుదింపు మరియు విస్తరణ సమయంలో, నిరంతరం బబుల్ ఇంప్లోషన్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, ఉత్ప్రేరక ఉపరితలంపై పదార్థాలు త్వరగా మార్పిడి మరియు వ్యాప్తి చెందడానికి వీలు కల్పిస్తాయి, తరచుగా ఉత్ప్రేరక సామర్థ్యాన్ని విపరీతంగా మెరుగుపరుస్తాయి.

 
3 ముగింపు

నానో సెరియా మరియు దాని మిశ్రమ పదార్థాలు నీటిలో అయాన్లు మరియు సేంద్రీయ కాలుష్య కారకాలను సమర్థవంతంగా చికిత్స చేయగలవు మరియు భవిష్యత్తులో నీటి శుద్ధి క్షేత్రాలలో ముఖ్యమైన అనువర్తన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. అయినప్పటికీ, చాలా పరిశోధనలు ఇంకా ప్రయోగశాల దశలోనే ఉన్నాయి మరియు భవిష్యత్తులో నీటి చికిత్సలో వేగవంతమైన అప్లికేషన్‌ను సాధించడానికి, ఈ క్రింది సమస్యలను ఇంకా తక్షణమే పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది:

(1) నానో యొక్క సాపేక్షంగా అధిక తయారీ ఖర్చుCeO2నీటి శుద్ధిలో చాలా వరకు వాటి అనువర్తనాల్లో ఆధారిత పదార్థాలు ముఖ్యమైన అంశంగా ఉన్నాయి, ఇవి ఇప్పటికీ ప్రయోగశాల పరిశోధన దశలో ఉన్నాయి. నానో CeO2 ఆధారిత పదార్థాల స్వరూపం మరియు పరిమాణాన్ని నియంత్రించగల తక్కువ-ధర, సరళమైన మరియు సమర్థవంతమైన తయారీ పద్ధతులను అన్వేషించడం ఇప్పటికీ పరిశోధన యొక్క కేంద్రంగా ఉంది.

(2) నానో CeO2 ఆధారిత పదార్థాల యొక్క చిన్న కణ పరిమాణం కారణంగా, ఉపయోగం తర్వాత రీసైక్లింగ్ మరియు పునరుత్పత్తి సమస్యలు కూడా వాటి అప్లికేషన్‌ను పరిమితం చేసే ముఖ్యమైన కారకాలు. రెసిన్ పదార్థాలు లేదా మాగ్నెటిక్ మెటీరియల్స్‌తో కూడిన మిశ్రమం దాని మెటీరియల్ తయారీ మరియు రీసైక్లింగ్ టెక్నాలజీకి కీలక పరిశోధన దిశగా ఉంటుంది.

(3) నానో CeO2 ఆధారిత మెటీరియల్ వాటర్ ట్రీట్‌మెంట్ టెక్నాలజీ మరియు సాంప్రదాయ మురుగునీటి శుద్ధి సాంకేతికత మధ్య ఉమ్మడి ప్రక్రియ అభివృద్ధి నీటి శుద్ధి రంగంలో నానో CeO2 ఆధారిత మెటీరియల్ ఉత్ప్రేరక సాంకేతికత యొక్క అనువర్తనాన్ని బాగా ప్రోత్సహిస్తుంది.

(4) నానో CeO2 ఆధారిత పదార్థాల విషపూరితంపై ఇంకా పరిమిత పరిశోధనలు ఉన్నాయి మరియు నీటి శుద్ధి వ్యవస్థలలో వాటి పర్యావరణ ప్రవర్తన మరియు విషపూరిత విధానం ఇంకా నిర్ణయించబడలేదు. అసలైన మురుగునీటి శుద్ధి ప్రక్రియలో తరచుగా బహుళ కాలుష్య కారకాల సహజీవనం ఉంటుంది మరియు సహజీవనం చేసే కాలుష్య కారకాలు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి, తద్వారా సూక్ష్మ పదార్ధాల ఉపరితల లక్షణాలు మరియు సంభావ్య విషపూరితం మారుతాయి. అందువల్ల, సంబంధిత అంశాలపై మరింత పరిశోధన చేయాల్సిన అవసరం ఉంది.