પાણી ગુણવત્તા સેન્સર

સ્કોટલેન્ડ, પોર્ટુગલ અને જર્મનીની યુનિવર્સિટીઓના સંશોધકોની ટીમે એક સેન્સર વિકસાવ્યું છે જે પાણીના નમૂનાઓમાં ખૂબ જ ઓછી સાંદ્રતામાં જંતુનાશકોની હાજરી શોધવામાં મદદ કરી શકે છે.
પોલીમર મટીરીયલ્સ એન્ડ એન્જીનીયરીંગ જર્નલમાં આજે પ્રકાશિત થયેલા નવા પેપરમાં વર્ણવેલ તેમનું કાર્ય પાણીની દેખરેખને ઝડપી, સરળ અને સસ્તું બનાવી શકે છે.
પાકના નુકસાનને રોકવા માટે વિશ્વભરમાં કૃષિમાં જંતુનાશકોનો વ્યાપક ઉપયોગ થાય છે.જો કે, સાવધાની રાખવી જરૂરી છે, કારણ કે માટી, ભૂગર્ભજળ અથવા દરિયાઈ પાણીમાં નાના લીક થવાથી પણ માનવ, પ્રાણી અને પર્યાવરણીય સ્વાસ્થ્યને નુકસાન થઈ શકે છે.

પાણીના દૂષણને ઘટાડવા માટે નિયમિત પર્યાવરણીય દેખરેખ જરૂરી છે જેથી જ્યારે પાણીના નમૂનાઓમાં જંતુનાશકો મળી આવે ત્યારે તાત્કાલિક પગલાં લઈ શકાય.હાલમાં, જંતુનાશક પરીક્ષણ સામાન્ય રીતે ક્રોમેટોગ્રાફી અને માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી જેવી પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને પ્રયોગશાળાની સ્થિતિમાં કરવામાં આવે છે.
જ્યારે આ પરીક્ષણો વિશ્વસનીય અને સચોટ પરિણામો પ્રદાન કરે છે, ત્યારે તે કરવા માટે સમય માંગી અને ખર્ચાળ હોઈ શકે છે.એક આશાસ્પદ વિકલ્પ એ રાસાયણિક વિશ્લેષણ સાધન છે જેને સરફેસ-એન્હાન્સ્ડ રમન સ્કેટરિંગ (SERS) કહેવાય છે.
જ્યારે પ્રકાશ પરમાણુને અથડાવે છે, ત્યારે તે પરમાણુના પરમાણુ બંધારણના આધારે વિવિધ ફ્રીક્વન્સીઝ પર વિખેરાય છે.SERS વૈજ્ઞાનિકોને પરમાણુઓ દ્વારા છૂટાછવાયા પ્રકાશના અનન્ય "ફિંગરપ્રિન્ટ"નું વિશ્લેષણ કરીને ધાતુની સપાટી પર શોષાયેલા પરીક્ષણ નમૂનામાં અવશેષ પરમાણુઓની માત્રા શોધવા અને ઓળખવાની મંજૂરી આપે છે.
આ અસરને ધાતુની સપાટીને સંશોધિત કરીને વધારી શકાય છે જેથી તે પરમાણુઓને શોષી શકે, જેનાથી નમૂનામાં પરમાણુઓની ઓછી સાંદ્રતા શોધવાની સેન્સરની ક્ષમતામાં સુધારો થાય છે.
સંશોધન ટીમે એક નવી, વધુ પોર્ટેબલ ટેસ્ટ પદ્ધતિ વિકસાવવાનું નક્કી કર્યું જે ઉપલબ્ધ 3D પ્રિન્ટેડ સામગ્રીનો ઉપયોગ કરીને પાણીના નમૂનાઓમાં પરમાણુઓને શોષી શકે અને ક્ષેત્રમાં ચોક્કસ પ્રારંભિક પરિણામો પ્રદાન કરી શકે.
આમ કરવા માટે, તેઓએ પોલીપ્રોપીલીન અને મલ્ટી-વોલ્ડ કાર્બન નેનોટ્યુબના મિશ્રણમાંથી બનાવેલ વિવિધ પ્રકારના કોષોની રચનાઓનો અભ્યાસ કર્યો.ઇમારતો પીગળેલા ફિલામેન્ટનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવી હતી, જે 3D પ્રિન્ટીંગનો સામાન્ય પ્રકાર છે.
પરંપરાગત ભીની રસાયણશાસ્ત્ર તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને, ચાંદી અને સોનાના નેનોપાર્ટિકલ્સ કોષની રચનાની સપાટી પર જમા કરવામાં આવે છે જેથી સપાટી-ઉન્નત રમન સ્કેટરિંગ પ્રક્રિયાને સક્ષમ કરી શકાય.
તેઓએ કાર્બનિક ડાય મેથિલિન બ્લુના પરમાણુઓને શોષવા અને શોષવા માટે વિવિધ 3D પ્રિન્ટેડ સેલ મટિરિયલ સ્ટ્રક્ચર્સની ક્ષમતાનું પરીક્ષણ કર્યું, અને પછી પોર્ટેબલ રમન સ્પેક્ટ્રોમીટરનો ઉપયોગ કરીને તેનું વિશ્લેષણ કર્યું.
પ્રારંભિક પરીક્ષણોમાં શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શન કરતી સામગ્રી - સિલ્વર નેનોપાર્ટિકલ્સ સાથે બંધાયેલ જાળી ડિઝાઇન (સામયિક સેલ્યુલર સ્ટ્રક્ચર્સ) - પછી પરીક્ષણ સ્ટ્રીપમાં ઉમેરવામાં આવી હતી.દરિયાઈ પાણી અને તાજા પાણીના નમૂનાઓમાં વાસ્તવિક જંતુનાશકો (સિરામ અને પેરાક્વેટ)ની થોડી માત્રા ઉમેરવામાં આવી હતી અને SERS વિશ્લેષણ માટે પરીક્ષણ સ્ટ્રીપ્સ પર મૂકવામાં આવી હતી.
પોર્ટુગલના એવેરોમાં નદીના મુખમાંથી અને તે જ વિસ્તારના નળમાંથી પાણી લેવામાં આવે છે, જે પાણીના પ્રદૂષણને અસરકારક રીતે મોનિટર કરવા માટે નિયમિતપણે પરીક્ષણ કરવામાં આવે છે.
સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું હતું કે સ્ટ્રીપ્સ 1 માઇક્રોમોલ જેટલી ઓછી સાંદ્રતામાં બે જંતુનાશક પરમાણુઓ શોધવામાં સક્ષમ છે, જે પ્રતિ મિલિયન પાણીના અણુઓ પર એક જંતુનાશક અણુની સમકક્ષ છે.
યુનિવર્સિટી ઓફ ગ્લાસગોની જેમ્સ વોટ સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગના પ્રોફેસર ષણમુગમ કુમાર આ પેપરના લેખકોમાંના એક છે.આ કાર્ય અનન્ય ગુણધર્મો સાથે નેનોએન્જિનીયર્ડ માળખાકીય જાળીઓ બનાવવા માટે 3D પ્રિન્ટીંગ ટેક્નોલોજીના ઉપયોગ અંગેના તેમના સંશોધન પર આધારિત છે.
"આ પ્રારંભિક અભ્યાસના પરિણામો ખૂબ જ પ્રોત્સાહક છે અને દર્શાવે છે કે આ ઓછી કિંમતની સામગ્રીનો ઉપયોગ ખૂબ જ ઓછી સાંદ્રતામાં પણ, જંતુનાશકો શોધવા માટે SERS માટે સેન્સર બનાવવા માટે થઈ શકે છે."
પેપરના સહ-લેખક એવા એવેરો યુનિવર્સિટી ખાતે CICECO Aveiro મટિરિયલ્સ ઇન્સ્ટિટ્યૂટમાંથી ડૉ. સારા ફાટીક્સાએ SERS ટેક્નોલોજીને સપોર્ટ કરતા પ્લાઝ્મા નેનોપાર્ટિકલ્સ વિકસાવ્યા છે.જ્યારે આ પેપર ચોક્કસ પ્રકારના પાણીના દૂષકોને શોધવાની સિસ્ટમની ક્ષમતાની તપાસ કરે છે, ત્યારે પાણીના દૂષકોની હાજરીને મોનિટર કરવા માટે આ ટેકનોલોજી સરળતાથી લાગુ કરી શકાય છે.