Photodegradation
ફોટોડિગ્રેડેશન એ પ્રકાશ દ્વારા સામગ્રીમાં ફેરફાર છે. સામાન્ય રીતે, આ શબ્દનો ઉપયોગ સૂર્યપ્રકાશ અને હવાની સંયુક્ત ક્રિયાને સંદર્ભિત કરવા માટે કરવામાં આવે છે, જે ઓક્સિડેશન અને હાઇડ્રોલિસિસનું કારણ બને છે. ઘણીવાર ફોટોડિગ્રેડેશન ઇરાદાપૂર્વક ટાળવામાં આવે છે, કારણ કે તે ચિત્રો અને અન્ય કલાકૃતિઓનો નાશ કરે છે. જો કે, તે આંશિક રીતે બાયોમાસના પુનર્ધિરાણ માટે જવાબદાર છે અને તેનો ઉપયોગ કેટલીક જીવાણુ નાશકક્રિયા તકનીકોમાં ઇરાદાપૂર્વક થાય છે. ફોટોડિગ્રેડેશન ઇન્ફ્રારેડ પ્રકાશ અથવા ગરમી દ્વારા સામગ્રી કેવી રીતે વૃદ્ધ થઈ શકે છે અથવા અધોગતિ પામી શકે છે તેના પર લાગુ થતું નથી, પરંતુ તેમાં તમામ અલ્ટ્રાવાયોલેટ લાઇટ વેવબેન્ડ્સમાં અધોગતિ શામેલ છે. કાર્યક્રમો ખાદ્ય પદાર્થો ફોટોડિગ્રેડેશનથી ખોરાકનું રક્ષણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેટલાક પોષક તત્ત્વો જ્યારે સૂર્યપ્રકાશના સંપર્કમાં આવે છે ત્યારે અધોગતિથી પ્રભાવિત થાય છે. બીયરના કિસ્સામાં, યુવી કિરણોત્સર્ગ એક એવી પ્રક્રિયાનું કારણ બને છે જે હોપ કડવા સંયોજનોને 3-મિથાઈલ-2-બ્યુટેન-1-થિયોલમાં ઘટાડે છે અને તેથી સ્વાદમાં ફેરફાર કરે છે. એમ્બર રંગના કાચમાં યુવી કિરણોત્સર્ગને શોષવાની ક્ષમતા હોવાથી, આ પ્રક્રિયાને રોકવા માટે ઘણીવાર આવા કાચમાંથી બીયરની બોટલ બનાવવામાં આવે છે. પેઇન્ટ્સ, શાહીઓ અને રંગો પેઇન્ટ્સ, શાહીઓ અને રંગો જે કાર્બનિક હોય છે તે ફોટોડિગ્રેડેશન માટે વધુ સંવેદનશીલ હોય છે જે નથી. સિરામિક્સ લગભગ સાર્વત્રિક રીતે બિન-કાર્બનિક મૂળ સામગ્રી સાથે રંગીન હોય છે જેથી સામગ્રીને તેના રંગને જાળવી રાખીને, સૌથી અવિરત પરિસ્થિતિઓમાં પણ ફોટોડિગ્રેડેશનનો પ્રતિકાર કરવાની મંજૂરી મળે. જંતુનાશકો અને હર્બિસાઈડ્સ કૃષિના પ્રમાણ અને રસાયણોના સઘન ઉપયોગને કારણે જંતુનાશકોનું ફોટોડિગ્રેડેશન ખૂબ જ રસપ્રદ છે. જોકે જંતુનાશકોની પસંદગી આંશિક રીતે સૂર્યપ્રકાશમાં સહેલાઈથી ફોટોડગ્રેડ ન કરવા માટે કરવામાં આવે છે જેથી તેઓ તેમની બાયોસાઇડલ પ્રવૃત્તિ કરી શકે. આમ, તેમના ફોટોડિગ્રેડેશનને વધારવા માટે વધુ પદ્ધતિઓ અમલમાં મૂકવામાં આવે છે, જેમાં ફોટોસેન્સિટાઇઝર્સ, ફોટોકેટાલિસ્ટ્સ (દા. ત., ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ) નો ઉપયોગ અને હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ જેવા રીએજન્ટ્સનો ઉમેરો સામેલ છે જે હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ પેદા કરશે જે જંતુનાશકો પર હુમલો કરશે. ફાર્માસ્યુટિકલ્સ ફાર્માસ્યુટિકલ્સનું ફોટોડિગ્રેડેશન રસપ્રદ છે કારણ કે તે ઘણા પાણીના પુરવઠામાં જોવા મળે છે. તેઓ ઝેરી, અંતઃસ્ત્રાવી વિક્ષેપ, આનુવંશિક નુકસાન સહિત જળચર સજીવો પર હાનિકારક અસરો ધરાવે છે. પરંતુ પ્રાથમિક પેકેજિંગ સામગ્રીમાં પણ ફાર્માસ્યુટિકલ્સના ફોટોડિગ્રેડેશનને અટકાવવું પડશે. આ માટે, ફિઓલેક્સ એમ્બર અને કોર્નિંગ 51-એલ જેવા એમ્બર ગ્લાસનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફાર્માસ્યુટિકલને યુવી કિરણોત્સર્ગથી બચાવવા માટે થાય છે. આયોડિન (લુગોલના દ્રાવણના સ્વરૂપમાં) અને કોલોઇડલ સિલ્વરનો સાર્વત્રિક રીતે પેકેજિંગમાં ઉપયોગ થાય છે જે ખૂબ જ ઓછા યુવી પ્રકાશમાંથી પસાર થાય છે જેથી અધોગતિ ટાળી શકાય. પોલિમર સામાન્ય કૃત્રિમ પોલિમર કે જેના પર હુમલો કરી શકાય છે તેમાં પોલીપ્રોપીલીન અને એલ. ડી. પી. ઈ. નો સમાવેશ થાય છે, જ્યાં તેમના સાંકળ માળખામાં તૃતીય કાર્બન બોન્ડ હુમલાના કેન્દ્રો છે. અલ્ટ્રાવાયોલેટ કિરણો આ બંધ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરીને મુક્ત રેડિકલ બનાવે છે, જે પછી વાતાવરણમાં ઓક્સિજન સાથે વધુ પ્રતિક્રિયા આપે છે, મુખ્ય સાંકળમાં કાર્બોનિલ જૂથો ઉત્પન્ન કરે છે. ઉત્પાદનોની ખુલ્લી સપાટીઓ પછી રંગ અને તિરાડ પડી શકે છે, અને આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં, ઉત્પાદનનું સંપૂર્ણ વિઘટન થઈ શકે છે. યુવી ડિગ્રેડેશન પ્લાસ્ટિકમાંથી બનેલી વસ્તુઓ જેમ કે ઉપરોક્ત પોલીપ્રોપીલિન, તેમજ પોલિઇથિલિન અને પીવીસી (ખાસ કરીને સફેદ અથવા ન રંગેલું ઊની કાપડ રંગનું પ્લાસ્ટિક, તેમ છતાં તે રંગને ધ્યાનમાં લીધા વિના કહેવાતા પ્લાસ્ટિકને અસર કરી શકે છે), પીળો (અથવા કથ્થઈ, જો ખૂબ લાંબા સમય સુધી અધોગતિ માટે છોડી દેવામાં આવે તો), અથવા પીળા રંગનો રંગ પેદા કરવા માટે જાણીતું છે. જો પ્લાસ્ટિક ઊંચા તાપમાનના સંપર્કમાં આવે તો આ પ્રક્રિયાને વેગ આપી શકાય છે, અને વધુમાં, પીળા પડવાનું જોખમ અમુક ઉમેરણો દ્વારા વધારી શકાય છે, જેમ કે બ્યુટીલેટેડ હાઇડ્રોક્સિટોલુઈન (બી. એચ. ટી.), સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા એન્ટીઑકિસડન્ટ અથવા બ્રોમિનેટેડ ફ્લેમ રિટાર્ડન્ટ (બી. એફ. આર.), જેનો ઉપયોગ કેટલીક સામગ્રીઓના અગ્નિ પ્રતિકારને વધારવા માટે થાય છે. બાહ્ય ઉપયોગોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા દોરડા જેવા ફાઇબર ઉત્પાદનોમાં, ઉત્પાદનનું આયુષ્ય ઓછું હશે કારણ કે બાહ્ય તંતુઓ પર પહેલા હુમલો કરવામાં આવશે, અને ઉદાહરણ તરીકે ઘર્ષણ દ્વારા સરળતાથી નુકસાન થશે. દોરડાનો રંગ પણ બદલાઈ શકે છે, આમ સમસ્યાની વહેલી ચેતવણી આપે છે. સુગંધિત વીંટીઓ જેવા યુવી-શોષક જૂથો ધરાવતા પોલિમર પણ યુવી અધોગતિ માટે સંવેદનશીલ હોઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, કેવલર જેવા અરામિડ રેસા અત્યંત યુવી-સંવેદનશીલ હોય છે અને તેને સૂર્યપ્રકાશની હાનિકારક અસરોથી સુરક્ષિત રાખવા જોઈએ. ઘણા કાર્બનિક રસાયણો ઓક્સિજનની હાજરીમાં થર્મોડાયનેમિકલી અસ્થિર હોય છે; જો કે, ઓરડાના તાપમાને તેમના સ્વયંસ્ફુરિત ઓક્સિડેશનનો દર ધીમો હોય છે. ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રની ભાષામાં, આવી પ્રતિક્રિયાઓ ગતિશીલ રીતે મર્યાદિત હોય છે. આ ગતિ સ્થિરતા પર્યાવરણમાં જટિલ પર્યાવરણીય માળખાઓના સંચયને મંજૂરી આપે છે. પ્રકાશના શોષણ પર, ત્રિપાઇ ઓક્સિજન એકલ ઓક્સિજનમાં રૂપાંતરિત થાય છે, જે ગેસનું અત્યંત પ્રતિક્રિયાશીલ સ્વરૂપ છે, જે સ્પિન-માન્ય ઓક્સિડેશનને અસર કરે છે. વાતાવરણમાં, કાર્બનિક સંયોજનો હાઇડ્રોક્સિલ રેડિકલ દ્વારા અધોગતિ પામે છે, જે પાણી અને ઓઝોનમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે. ફોટોકેમિકલ પ્રતિક્રિયાઓ ફોટોનના શોષણ દ્વારા શરૂ થાય છે, સામાન્ય રીતે તરંગલંબાઇની શ્રેણી 290-700 nm (પૃથ્વીની સપાટી પર) માં. શોષાયેલા ફોટોનની ઊર્જા અણુમાં ઇલેક્ટ્રોનમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને ટૂંકમાં તેમની ગોઠવણીમાં ફેરફાર કરે છે (એટલે કે, પરમાણુને જમીનની સ્થિતિમાંથી ઉત્તેજિત સ્થિતિમાં પ્રોત્સાહન આપે છે). ઉત્તેજિત સ્થિતિ એ રજૂ કરે છે કે જે અનિવાર્યપણે એક નવો અણુ છે. ઘણીવાર ઉત્તેજિત અવસ્થાના અણુઓ O2 અથવા H2O ની હાજરીમાં ગતિશીલ રીતે સ્થિર હોતા નથી અને સ્વયંભૂ વિઘટન (ઓક્સિડાઇઝ અથવા હાઇડ્રોલાઇઝ) કરી શકે છે. કેટલીકવાર અણુઓ ઉચ્ચ ઊર્જા, અસ્થિર ટુકડાઓ ઉત્પન્ન કરવા માટે વિઘટિત થાય છે જે તેમની આસપાસના અન્ય અણુઓ સાથે પ્રતિક્રિયા કરી શકે છે. બે પ્રક્રિયાઓને સામૂહિક રીતે ડાયરેક્ટ ફોટોલિસિસ અથવા પરોક્ષ ફોટોલિસિસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, અને બંને પદ્ધતિઓ પ્રદૂષકોને દૂર કરવામાં ફાળો આપે છે. ફોટોડિગ્રેડેશન માટે પ્લાસ્ટિકના પરીક્ષણ માટે યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ફેડરલ સ્ટાન્ડર્ડ 40 સી. એફ. આર. સીએચ છે. I (7-1-03 આવૃત્તિ) ભાગ 238 ફોટોડિગ્રેડેશન સામે રક્ષણ પ્લાસ્ટિક અને અન્ય સામગ્રીના ફોટોડિગ્રેડેશનને પોલિમર સ્ટેબિલાઇઝર્સથી અટકાવી શકાય છે, જેનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આ ઉમેરણોમાં એન્ટીઑકિસડન્ટનો સમાવેશ થાય છે, જે અધોગતિ પ્રક્રિયાઓને અટકાવે છે. લાક્ષણિક એન્ટીઑકિસડન્ટો એનિલિનના વ્યુત્પન્ન છે. ઉમેરણનો બીજો પ્રકાર યુવી-શોષક છે. આ એજન્ટો ફોટોનને પકડે છે અને તેને ગરમીમાં રૂપાંતરિત કરે છે. લાક્ષણિક યુવી-શોષકો હાઇડ્રોક્સિ-અવેજી બેન્ઝોફેનોન છે, જે સનસ્ક્રીનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા રસાયણો સાથે સંબંધિત છે. અધોગતિ પ્રક્રિયાને ઉલટાવવા અને પીળા પ્લાસ્ટિકને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે સમય જતાં ઘણી પદ્ધતિઓ પણ શોધવામાં આવી છે. આનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે જૂના ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો પર પીળા રંગના બટનો, કેસ અથવા અન્ય પ્લાસ્ટિક ઘટકોને પુનઃસ્થાપિત કરવાના માર્ગ તરીકે થાય છે. આ પ્રક્રિયા (જેને ઘણીવાર "રેટ્રોબ્રાઇટ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે), તેમાં પ્લાસ્ટિકની સપાટી (યુવી પ્રકાશની સાથે) સાથે પ્રતિક્રિયા કરવા માટે બ્લીચિંગ એજન્ટ (સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન પેરોક્સાઇડ, જોકે ક્લોરિન બ્લીચ જેવા અન્ય રસાયણોનો પણ ઉપયોગ કરી શકાય છે) મેળવવાનો સમાવેશ થાય છે, પરિણામે પ્લાસ્ટિક સફેદ બને છે, સફળતાના વિવિધ સ્તરો સુધી. જ્યારે આ મોટાભાગે કામ કરવા માટે જાણીતું હોય છે, ત્યારે રીટ્રોબ્રિટિંગની ખામી એ છે કે, પ્રથમ, પરિણામો હંમેશા અપેક્ષા મુજબ બહાર આવતા નથી (ખાસ કરીને જીવંત રંગીન પ્લાસ્ટિક સાથે), અને બીજું, કેટલીક પદ્ધતિઓ અનિચ્છનીય અસરો પેદા કરી શકે છે, જેમ કે માર્બલિંગ (જ્યાં પ્લાસ્ટિક અન્ય કરતા કેટલાક સ્થળોએ હળવા અથવા ઘાટા હોય છે). પ્લાસ્ટિક બેગ પોલિમર ડિગ્રેડેશન યુવી ડિગ્રેડેશન સંદર્ભો બોલ્ટર્સ, બેટાઇન, "જ્યારે કાચ ફાર્માને મળે છે", ઇસીવી એડિટીયો કેન્ટોર, 2015, રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ પ્લાસ્ટિક અને પર્યાવરણ બાયોડિગ્રેડેબલ કચરો વ્યવસ્થાપન ફોટોકેમિસ્ટ્રી લાઇટ મોલેક્યુલર બાયોલોજી પર્યાવરણીય રસાયણશાસ્ત્ર જુઓ.