Материалы портала «Научная Россия»

0 комментариев 692

Химики ТПУ превратили отходы из пластиковых бутылок в сорбент для инсектицидов

Ученые Томского политехнического университета предложили способ создания сорбента для удаления из воды инсектицида имидаклоприда

Ученые Томского политехнического университета предложили способ создания сорбента для удаления из воды инсектицида имидаклоприда. Сорбент относится к классу перспективных материалов — металлорганических каркасов. Химики ТПУ вырастили такой каркас прямо на полиэтилентерефталате (ПЭТ), из которого делают обычные пластиковые бутылки. Метод достаточно прост и позволяет превращать использованный пластик в полезный продукт. Результаты исследования опубликованы в журнале Applied Materials Today (IF: 8,352; Q1).

Образцы сорбента

Образцы сорбента

Металлорганические каркасы — это вещества с трехмерной структурой, в ней кластеры или ионы металла соединены между собой «мостиками» из органических молекул. Получается пористое вещество со свойствами и металлов, и органических соединений.

«За счет своей пористой структуры и ряда других свойств металлоорганические каркасы перспективны в качестве сорбентов. В частности, нас заинтересовала проблема сорбции инсектицидов, активно использующихся в современном сельском хозяйстве и накапливающихся в почве и воде. Мы предложили новый метод получения каркаса под названием UiO-66 с ионами циркония. Он интересен в первую очередь исходным материалом», — говорит научный руководитель работы, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Павел Постников.

Ученые экспериментировали на имидаклоприде. Это один из самых распространенных инсектицидов, который используют в сельском хозяйстве, в том числе для борьбы с колорадским жуком.

«Имидаклоприд накапливается в естественных водоемах, куда попадает из почвы. По данным канадских исследователей, имидаклоприд был найден в воде по всему миру в концентрациях от 0,001 до 320 микрограммов на литр, — поясняет один из авторов статьи, младший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Олег Семенов. — Обычно UiO-66 получают при высоких температурах и давлении с использованием коммерческой терефталевой кислоты. Мы же использовали ПЭТ, он состоит из этиленгликоля с терефталевой кислотой. Вот эта кислота — строительный материл для органических мостиков в каркасе, она уже есть в материале бутылки».

Для получения каркаса химики разрезали пластик на маленькие квадратики и подвергли их частичному разрушению в кислотном растворе. Затем в раствор добавили соли циркония.

Олег Семенов в лаборатории

Олег Семенов в лаборатории

«Из ПЭТ частично высвобождается терефталевая кислота. На поверхности пластиковых пластинок образовываются маленькие «якорьки» из нее, а часть кислоты оказывается в растворе. Ионы циркония прикрепляются к якорькам, а дальше происходит процесс самосборки, свойственный металлоорганическим каркасам. И на поверхности пластиковых пластинок образуется каркас. Этот каркас чувствителен к имидаклоприду и за счет своих пор и физико-химических свойств притягивает молекулы инсектецида, удаляя их из воды», — говорит ученый.

«Во время экспериментов мы пропускали через сорбент раствор с пестицидом. На эффективную очистку 1 литра воды потребовалось 15 граммов сорбента, это очень хороший показатель. При этом использовать сорбент можно несколько раз, в экспериментах мы доходили до пяти циклов. Но мы предполагаем, что сорбент не будет терять своих свойств намного больше», — говорит ученый.

В перспективе на практике такой сорбент может использоваться в фильтрационных системах, например, на сельскохозяйственных предприятиях.

«У нашего сорбента есть еще одно преимущество. Обычно металлоорганические каркасы порошкообразные. Они сами по себе забивают фильтры, и надо продумывать системы фильтрации с учетом этой особенности. Частицы нашего сорбента крупнее, и они не забивают фильтр. Также за счет более крупных частиц пропускная способность сорбента выше, жидкость проще проходит сквозь него. По нашим расчетам, для пропускания воды в нашем случае потребуется давление в сто раз меньше по сравнению с порошком. В конечном итоге это важно для разработки технологии и включения такого сорбента в реальный технологический процесс», — добавляет Олег Семенов. 

Сейчас ученые проводят эксперименты уже с другими металлорганическими каркасами, получаемыми на ПЭТ.

Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований.  

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Томского политехнического университета

Источник: news.tpu.ru

ТПУ имидаклоприд инсектициды отходы пластиковые бутылки сорбент

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.