Wetenschappers van de Tomsk Polytechnic University hebben een methode voorgesteld om een ​​sorptiemiddel te maken voor het verwijderen van imidacloprid-insecticide uit water. Het sorptiemiddel behoort tot metaal-organische raamwerken, een klasse van niet-conventionele materialen. De TPU-chemici groeiden zo'n raamwerk op polyethyleentereftalaat (PET), een materiaal dat wordt gebruikt om gewone plastic flessen te produceren. De methode is vrij eenvoudig en maakt het mogelijk om gebruikte materialen om te zetten in een bruikbaar product. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in Toegepaste materialen vandaag .

Metaal-organische raamwerken zijn stoffen met een driedimensionale structuur, waar clusters of metaalionen worden overbrugd door organische liganden. Het resultaat is een poreus materiaal met de eigenschappen van zowel metalen als organische verbindingen.

"Door hun poreuze structuur en een aantal andere eigenschappen, metaal-organische raamwerken hebben een hoog potentieel als sorptiemiddelen. We zijn vooral geïnteresseerd in het probleem van de sorptie van insecticiden. Insecitiden worden veel gebruikt in de moderne landbouw en hopen zich op in bodem en water.

We hebben een nieuwe methode voorgesteld om een ​​metaal-organisch raamwerk genaamd UiO-66 te synthetiseren met zirkoniumionen. Het bronmateriaal is wat ons in de eerste plaats interesseert, "Pavel Postnikov, de onderzoeksbegeleider en universitair hoofddocent van TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, zegt.

De onderzoekers experimenteerden met imidacloprid. Dit is een van de meest wijdverbreide insecticiden die in de landbouw worden gebruikt, onder meer tegen Coloradokevers.

"Imidacloprid hoopt zich op in natuurlijke waterlichamen die vanuit de bodem binnendringen. Volgens Canadese onderzoekers, imidacloprid werd aangetroffen in wateren over de hele wereld in concentraties variërend van 0,001 tot 320 microgram per liter. UiO-66 wordt gewoonlijk verkregen bij hoge temperaturen en druk met commercieel tereftaalzuur. Echter, we gebruikten PET bestaande uit ethyleenglycol met tereftaalzuur. Dit zuur is een structureel materiaal voor organische linkers in raamwerken en plastic flesmateriaal bevat het al, "Oleg Semyonov, een van de auteurs van het artikel en Junior Research Fellow bij TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, verklaart.

Om een ​​kader te creëren, de chemici sneden het plastic in kleine vierkantjes en vernietigden ze gedeeltelijk in een zure oplossing. Vervolgens, zirkoniumzouten werden aan de oplossing toegevoegd.

"Tereftaalzuur komt gedeeltelijk vrij uit PET en vormt kleine "ankers" op het oppervlak van de plastic stukjes, terwijl een deel van het zuur in de oplossing blijft. Zirkoniumionen hechten zich aan de "ankers" en dan, het proces van zelfassemblage dat inherent is aan metaal-organische raamwerken vindt plaats en resulteert verder in een raamwerk gevormd op het plastic oppervlak. Dit raamwerk is gevoelig voor imidacloprid en vanwege zijn porositeit en fysisch-chemische eigenschappen, het trekt insecticidemoleculen aan en verwijdert ze uit het water, ', zegt de onderzoeker.

"Tijdens de experimenten we hebben de insecticide-oplossing door het sorptiemiddel geleid. De effectieve waterzuivering kostte 15 gram sorptiemiddel per 1 liter, wat een zeer goede indicator is. Daarnaast, het sorptiemiddel kan meerdere keren worden hergebruikt. We bereikten maximaal vijf cycli tijdens onze experimenten. Echter, we verwachten dat het sorptiemiddel zijn eigenschappen veel langer zal behouden, ', zegt de wetenschapper.

In de toekomstige praktijk zal dit sorptiemiddel kan worden gebruikt in filtratiesystemen, bijvoorbeeld, bij agrarische bedrijven.

"Ons sorptiemiddel heeft nog een voordeel. Meestal metaal-organische raamwerken zijn poederachtig. Ze verstikken filters zodat filtratiesystemen moeten worden ontworpen met het oog op deze functie. De deeltjes van ons sorptiemiddel zijn groter en verstikken geen filter.

In aanvulling, door grotere deeltjes, de doorvoer van het sorptiemiddel is hoger en vloeistoffen dringen gemakkelijker door. Volgens onze berekeningen in dit geval vereist de waterdoorvoer honderd keer minder druk in vergelijking met poeders. uiteindelijk, het is belangrijk voor de technologische ontwikkeling en het gebruik van dit sorptiemiddel in een echt technologisch proces, " voegt Oleg Semyonov toe.

De wetenschappers voeren momenteel experimenten uit met andere metaal-organische raamwerken die zijn afgeleid van PET.