Томские ученые помогли найти метод получения дешевых материалов для очистки воды из отходов пластика
Ученые Томского политеха вместе с коллегами из Новосибирска, Испании и Австрии предложили способ получения пористых металлорганических каркасов для очистки воды и газов из отходов ПЭТ, сообщает пресс-служба вуза.
Исследователи научились получать из них MOF-материалы (особый класс гибридных кристаллических материалов — ред.). Ученые измельчили пластик до фракции меньше одного миллиметра и поместили его в реакционную среду. В результате образовывались 2-нитротерафталевая и 2-йодтерафталевая кислоты. Из них ученых изготовили металлоорганические каркасы — MOF-материалы. Это трехмерные молекулярные губки, которые содержат множество микроскопических пор. Благодаря этому они могут применяться для очистки воды и газов, разделения веществ, катализа.
— Электрофильная модификация ароматического фрагмента ПЭТ считает крайне сложным процессом. Из-за этого обычно переработка и химические изменения образующейся терефталевой кислоты выполняются последовательно. Сначала полимер разрушают, затем выделяют и очищают промежуточный продукт и только после этого вводят в его структуру нужную функциональную группу. Мы объединили два этих действия в одном реакционном процессе. Это позволило сократить число операций, отказаться от выделения и очистки нескольких промежуточных соединений и уменьшить количество необходимого оборудования. А, значит, удешевить технологию, — отмечает один из авторов исследования, научный сотрудник Международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» ТПУ Ольга Гусельникова.
Предложенный метод переработки ученые апробировали на пищевых контейнерах, бутылочном пластике, промышленных отходах, синих и красных полиэстровых тканях, а также смесях ПЭТ с полиэтиленом. Для переработки пластика подобрали температуру, продолжительность реакции и количество реагентов, чтобы получить высокий выход целевых соединений. Из них далее синтезировали MOF.
По расчетам ученых, предложенный метод позволил снизить стоимость нитросодержащих соединений примерно в 5–7 раз по сравнению с коммерческим аналогом и в 75-80 раз для йодсодержащих соединений. В свою очередь, полученные из отходов ПЭТ MOF сохранили кристалличность, микропористость и термическую устойчивость на уровне коммерческих аналогов.
— Применение дешевых компонентов из отходов ПЭТ может сделать MOF доступнее для очистки воды и химических производств. Например, йодсодержащие MOF-материалы обладают повышенной способностью улавливать хлорированные органические загрязнители, а нитросодержащие каркасы могут выступать эффективным катализатором, — отметила Ольга Гусельникова.
В будущем ученые планируют работать над масштабированием технологии и анализом всего технологического цикла — от сбора и измельчения отходов до получения и использования конечных MOF-материалов — для оценки экологического преимущества нового метода.
Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».