आयन क्रोमैटोग्राफी, या एक लंबे कॉलम के माध्यम से इसे पारित करके एक नमूने से आयनों को अलग करने की प्रक्रिया, आमतौर पर महंगे, परिष्कृत उपकरणों का उपयोग करके एक प्रयोगशाला में किया जाता है। अब, ऑस्ट्रेलिया में तस्मानिया विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने क्षेत्र में तकनीक का प्रदर्शन करने के लिए एक सरल तरीका तैयार किया है – एक जो विज्ञान कक्षाओं को भी लाभान्वित कर सकता है।
दूसरे वर्ष के स्नातक छात्रों के साथ काम करते हुए, वैज्ञानिकों ने मिट्टी के कणों के बीच मिट्टी के छिद्र के पानी, या पानी का विश्लेषण करने में मदद की, तुरंत इसे एक्वामोनिट्रिक्स नामक एक पोर्टेबल आयन क्रोमैटोग्राफ का उपयोग करके इकट्ठा करने के बाद। छात्रों ने इसका उपयोग नमूने में नाइट्रेट और नाइट्राइट आयनों की सांद्रता को अलग करने और विश्लेषण करने के लिए किया क्योंकि इन दोनों आयनों को उच्च सांद्रता में पर्यावरण के लिए हानिकारक माना जाता है। फिर उन्होंने नमूनों को वापस प्रयोगशाला में ले लिया और एक पारंपरिक क्रोमैटोग्राफ का उपयोग करके उनका विश्लेषण किया।
उनके निष्कर्षों के आधार पर, में प्रकाशित रासायनिक शिक्षा जर्नलपोर्टेबल क्रोमैटोग्राफ ने प्रयोगशाला में एक पारंपरिक उपकरण की तुलना में परिणाम उत्पन्न किए।
प्रयोगशाला से बाहर रसायन विज्ञान
“जिन चीजों में हम हमेशा रुचि रखते हैं, उनमें से एक हमारे रसायन विज्ञान को प्रयोगशाला से बाहर ले जा रहा है [and] मैदान में, “ब्रेट पुल ने कहा, तस्मानिया विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान के एक प्रोफेसर और अध्ययन के वरिष्ठ लेखक।” इसलिए कि छात्र केवल यह नहीं सीखते हैं कि विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान आप प्रयोगशाला में करते हैं, लेकिन यह कुछ ऐसा है जो आप कहीं भी कर सकते हैं। “
स्नातक रसायन विज्ञान कार्यक्रमों के लिए 2023 एसीएस दिशानिर्देश कहते हैं कि अलगाव और क्रोमैटोग्राफी में “हैंड्स-ऑन” अनुभव को स्नातक रसायन विज्ञान प्रयोगशाला पाठ्यक्रम में शामिल किया जाना चाहिए। लैब उपकरण का उपयोग करके आयन क्रोमैटोग्राफी का प्रदर्शन करते समय छात्रों को प्रयोगों को संभालने के साथ अनुभव प्राप्त करने में मदद करता है, यह अभी भी उन्हें वास्तविक दुनिया के परिदृश्य में अपने विश्लेषणात्मक कौशल को लागू करने के लिए लैस नहीं करता है।
Paull और उनकी टीम ने एक्वामोनिट्रिक्स के साथ सहयोग किया, कंपनी जो इसी नाम के पोर्टेबल आयन क्रोमैटोग्राफ का निर्माण करती है, युवा स्नातक छात्रों को क्षेत्र में नमूनों का विश्लेषण करने में मदद करती है।
“पोर्टेबल इंस्ट्रूमेंट्स हमें क्षेत्र में बाहर जाने और वहां वास्तविक माप करने का अवसर देते हैं,” डॉ। पुल ने कहा।
इसके लाभ के लिए सादगी
छात्रों ने पहले एक पोर्टेबल वैक्यूम पंप का उपयोग करके मिट्टी से इसे निकालकर मिट्टी के छिद्र का पानी प्राप्त किया। फिर उन्होंने पानी को साइट पर फ़िल्टर किया और सीधे इसे क्रोमैटोग्राफ में इंजेक्ट किया।
एक्वामोनिट्रिक्स एक सरल, कम दबाव आयन क्रोमैटोग्राफ के रूप में काम करता है जो अपेक्षाकृत कम कॉलम के साथ आयनों को अलग कर सकता है। नमूना को क्रोमैटोग्राफ में ले जाने के लिए उपयोग किया जाने वाला समाधान और स्तंभ के साथ आयनों के आदान -प्रदान को सुविधाजनक बनाने में केवल सोडियम क्लोराइड होता है, इस प्रकार प्रक्रिया को पर्यावरण के अनुकूल बनाए रखा जाता है।
सभी आयनों के बीच विशेष रूप से नाइट्रेट और नाइट्राइट आयनों का पता लगाने के लिए, डिवाइस में एक कम लागत वाली अवशोषण डिटेक्टर होता है जो यूवी प्रकाश का उपयोग करता है। क्योंकि ये दोनों आयनों यूवी प्रकाश को अवशोषित करते हैं, छात्र दो आयनों की उपस्थिति के अनुरूप क्रोमैटोग्राम में दो चोटियों को देखने में सक्षम थे।
“नाइट्राइट और नाइट्रेट उस कम यूवी क्षेत्र में काफी यथोचित रूप से अवशोषित करते हैं, और हमें किसी भी अन्य आयनों से कोई हस्तक्षेप नहीं मिलता है,” डॉ। पुल ने समझाया। “इसलिए [its] सादगी अपने लाभ के लिए है, क्योंकि हमें अन्य सभी सामग्री के साथ एक बड़ा गन्दा क्रोमैटोग्राम नहीं मिलता है। ”
एक सरल विशेषज्ञ
जब छात्रों ने नमूना को प्रयोगशाला में वापस लाया और एक पारंपरिक, वाणिज्यिक आयन क्रोमैटोग्राफ का उपयोग करके नाइट्रेट और नाइट्राइट के स्तर को मापा, तो उन्होंने पाया कि पोर्टेबल डिवाइस द्वारा उत्पादित संख्याएं समान थीं। इसने पोर्टेबल विधि को सटीक परिणाम प्रदान किए – और कम धन और समय के लिए।
लैब-आधारित आयन क्रोमैटोग्राफ “बहुत अधिक जटिल, बहुत अधिक महंगा और उन्नत है,” डॉ। पुल ने कहा, और लंबे कॉलम और उच्च दबाव वाले पंपों का उपयोग करके काम करता है। यह कई अन्य आयनों का भी पता लगा सकता है और अधिक जटिल क्रोमैटोग्राम का उत्पादन कर सकता है।
“हम सब कुछ नहीं करना चाहते हैं,” उन्होंने कहा। “यह $ 100,000 प्रयोगशाला उपकरण लेना संभव नहीं है और इसे ग्रीनहाउस में ले जाना और इसका उपयोग करना है। हम जो करते हैं वह एक $ 10,000 उपकरण विकसित करता है जो वास्तव में एक या दो चीजें बहुत अच्छी तरह से कर सकता है, एक बैटरी द्वारा चलाया जा सकता है, और एक छात्र द्वारा उपयोग किया जा सकता है, जो उच्च प्रशिक्षित या अत्यधिक कुशल नहीं है। हम कम कॉस्ट्रूमेंट्स को विकसित करने की कोशिश नहीं कर रहे हैं;
वैज्ञानिकों ने एक और समान उपकरण पर भी काम किया है जो वे कहते हैं कि क्षेत्र में अमोनिया के स्तर को माप सकते हैं।
“तो, नाइट्राइट, नाइट्रेट, और अमोनिया और फिर, [eventually] आप पूरी तरह से नाइट्रोजन चक्र को देख सकते हैं, कहते हैं, जल उपचार संयंत्र या मिट्टी के रसायन विज्ञान में, ”डॉ। पुल ने कहा।
टीम दूषित मिट्टी और कृषि क्षेत्रों में आर्सेनिक का पता लगाने के लिए एक समान साधन पर भी काम कर रही है। मिट्टी में इस विषाक्त तत्व की उपस्थिति भारत और बांग्लादेश जैसे देशों में एक बड़ी चिंता है, जहां भूजल निष्कर्षण अधिक है।
‘वे अधिक सीखते हैं’
लेकिन इस उपकरण पर काम करने वाले वैज्ञानिकों ने इसका मुख्य कारण इसे एक प्रभावी शिक्षण उपकरण के रूप में उपयोग करना है।
“छात्रों को क्षेत्र और प्रयोगशाला विश्लेषण दोनों करने की अनुमति देकर, [the portable device] एक व्यापक सीखने का अनुभव प्रदान करता है जो व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ सैद्धांतिक अवधारणाओं को जोड़ता है, “ऑस्ट्रेलिया के विक्टोरिया में डीकिन विश्वविद्यालय में रसायन विज्ञान में एक व्याख्याता विपुल गुप्ता ने कहा।” प्रयोग की हाथों पर प्रकृति, वास्तविक-विश्व पर्यावरणीय चुनौती को संबोधित करने के अवसर के साथ युग्मित, कोर में क्यूरियोसिटी और दिलचस्पी और रुचि के साथ।
डॉ। गुप्ता ने यह विश्वास व्यक्त किया कि व्यायाम को मैदान पर भी अधिक दीर्घकालिक निरंतर निगरानी तक बढ़ाया जा सकता है।
“इसके अलावा, मेरा मानना है कि इस तरह के पोर्टेबल सिस्टम का उपयोग भविष्य में छात्रों को अपने स्वयं के अभिनव विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान परियोजनाओं को विकसित करने के लिए प्रोत्साहित करेगा,” उन्होंने कहा।
“मुझे लगता है कि छात्रों को विश्लेषणात्मक रसायन विज्ञान के बारे में उत्साहित करना [is] यदि वे हमेशा लैब के भीतर संलग्न होते हैं, तो डॉ। पुल ने कहा। “यदि आप वास्तव में उन्हें लैब के बाहर ले जाते हैं और उन्हें दिखाते हैं कि आप वास्तव में उस वास्तविक दुनिया की स्थिति में विश्लेषणात्मक माप कर सकते हैं, तो पर्यावरण के बाहर, यह छात्रों के लिए बहुत अधिक सुखद स्थिति बनाता है।
“वे बहुत अधिक सीखते हैं।”
रोहिणी सुब्रह्मण्यम बेंगलुरु में एक स्वतंत्र पत्रकार हैं।
