Исследователи из Томского политехнического университета совместно с международной группой коллег разработали метод создания пористых металлорганических структур для очистки воды и воздуха от отходов ПЭТ. Новая технология позволяет одновременно утилизировать пластик и получать ценные материалы, как отмечается в пресс-релизе университета.
Согласно оценкам ученых, материалы, полученные с использованием этой методики, по своим характеристикам не уступают коммерческим аналогам, однако их стоимость ниже в 5‑80 раз.
ПЭТ считается одним из наиболее перерабатываемых пластиков. Однако текущие технологии позволяют либо разложить его до исходных компонентов и заново произвести, либо механически переработать. Многократная переработка снижает прочность и экономическую ценность материала.
Ученые Томского политеха создали метод получения MOF-материалов из отходов ПЭТ. Пластик измельчили до размера менее одного миллиметра и обработали в реакционной среде, получив 2‑нитротерафталевую и 2‑йодтерафталевую кислоты. Эти кислоты использовали для синтеза MOF-материалов, которые представляют собой трехмерные молекулярные губки с микроскопическими порами. Они применяются для очистки воды и газов, разделения веществ и катализа.
«Электрофильная модификация ПЭТ – сложный процесс, поэтому переработка и изменение терефталевой кислоты обычно выполняются последовательно. Мы объединили эти действия в одном реакционном процессе, что сократило число операций, устранило выделение и очистку промежуточных соединений и уменьшило количество оборудования, удешевив технологию», – сообщила Ольга Гусельникова, научный сотрудник лаборатории ТПУ.
Ученые апробировали метод переработки на пищевых контейнерах, бутылочном пластике, промышленных отходах и полиэстровых тканях. Для переработки подобрали оптимальные условия: температуру, время реакции и количество реагентов. Из полученного пластика синтезировали MOF, которые сохранили свои свойства: кристалличность, микропористость и термическую устойчивость. Метод снизил стоимость нитросодержащих соединений в 5‑7 раз, а йодсодержащих – в 75‑80 раз по сравнению с коммерческим аналогом.
Дешевые компоненты из отходов ПЭТ делают MOF доступнее для очистки воды и химических производств. Йодсодержащие MOF эффективно улавливают хлорированные органические загрязнители, а нитросодержащие MOF служат катализаторами. Ольга Гусельникова отметила это. В будущем ученые будут масштабировать технологию и анализировать весь цикл производства MOF для оценки его экологических преимуществ.
Исследование проводилось совместно с учеными из Международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов», которая является частью Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета, а также из Венского технического университета (Австрия), Университета Страны Басков (Испания) и Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова.
Источник: наука.рф
распечатать статью
