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化学家将塑料瓶废料转化为杀虫剂吸附剂

托木斯克工业大学的科学家提出了一种制造吸附剂的方法,该吸附剂用于从水中去除吡虫啉杀虫剂。吸附剂属于金属有机骨架,一类非常规材料。TPU的化学家在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)(一种用于生产常规塑料瓶的材料)上建立了这样的框架。该方法非常简单,可以将用过的材料转换成有用的产品。研究成果发表在《今日应用材料》上。

金属有机骨架是具有三维结构的物质,其中簇或金属离子被有机配体桥接。结果是具有金属和有机化合物特性的多孔材料。

“由于金属-有机骨架具有多孔结构和许多其他特性,因此具有很高的吸附剂潜力。我们对杀虫剂吸附问题特别感兴趣。杀虫剂广泛用于现代农业中,并在土壤和水中积累。

我们提出了一种新的方法来合成具有锆离子的金属有机骨架UiO-66。TPU化学与应用生物医学科学研究院研究主管兼副教授Pavel Postnikov表示:“首先要使我们感兴趣的是原始材料。

研究人员对吡虫啉进行了实验。这是农业中使用最广泛的杀虫剂之一,包括对付科罗拉多马铃薯甲虫。

“吡虫啉在土壤中渗透的天然水体中积累。据加拿大研究人员称,吡虫啉在世界范围内的水中检出的浓度为每升0.001至320微克。UiO-66通常在高温高压下使用商业对苯二甲酸衍生而来。但是,我们使用了由乙二醇和对苯二甲酸组成的PET。这种酸是框架中有机连接基的结构材料,而塑料瓶材料中已经包含了这种材料。”作者之一Oleg Semyonov,TPU研究学院初级研究员化学和应用生物医学科学系解释。

为了创建框架,化学家将塑料切成小方块,并在酸性溶液中将其部分破坏。然后,将锆盐加入溶液中。

“对苯二甲酸从PET中部分释放出来,在塑料片的表面上形成小的“锚”,而一部分酸保留在溶液中。锆离子附着在“锚”上,然后固有的自组装过程金属有机骨架发生并进一步导致在塑料表面形成骨架。该骨架对吡虫啉敏感,由于其多孔性和理化特性,它会吸引杀虫剂分子将其从水中清除。”

“在实验过程中,我们将杀虫剂溶液通过了吸附剂。有效的水净化效果是每1升要吸收15克吸附剂,这是一个非常好的指标。此外,该吸附剂可以重复使用多次。我们进行了多达5个循环在我们的实验过程中。但是,我们希望吸附剂的性能保持更长的时间。”科学家说。

在将来的实践中,这种吸附剂可用于过滤系统中,例如在农业企业中。

“我们的吸附剂还具有另一个优势。通常,金属有机骨架呈粉末状。它们会阻塞过滤器,因此在设计过滤系统时应考虑到此功能。我们的吸附剂颗粒较大,不会阻塞过滤器。

此外,由于颗粒较大,吸附剂的通量更高,液体更容易渗透。根据我们的计算,在这种情况下,水通过所需的压力是粉末的一百倍。最终,对于在实际工艺流程中进行吸附剂的技术开发和使用非常重要。” Oleg Semyonov补充说。

科学家们目前正在使用衍生自PET的其他金属有机骨架进行实验。

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