Разработан метод получения недорогих материалов для очистки воды из пластиковых отходов
Ученые предложили технологию, позволяющую создавать пористые материалы из отходов полиэтилентерефталата (ПЭТ) для очистки воды и газов. Эти металлорганические каркасы по своим характеристикам не уступают коммерческим аналогам, однако стоят значительно меньше, как сообщили в Минобрнауки РФ. Об этом сообщает сайт ТАСС.
ПЭТ считается одним из наиболее перерабатываемых видов пластика. Существующие технологии обычно либо разлагают его до исходных молекул с последующим производством нового ПЭТ, либо механически перерабатывают. Однако многократная переработка приводит к снижению прочности и вязкости, а экономическая ценность получаемых продуктов увеличивается незначительно.
Ученые из Томского политехнического университета в рамках международного сотрудничества разработали метод получения пористых каркасов для очистки воды и газов из отходов ПЭТ. Эта новая технология позволяет одновременно перерабатывать пластик и создавать полезные материалы. По расчетам, свойства получаемых материалов аналогичны коммерческим, но они стоят в 5-80 раз дешевле.
Пластик измельчали до фракции менее 1 мм и помещали в реакционную среду, что приводило к образованию 2-нитротерефталевой и 2-йодтерефталевая кислот. Из этих кислот были синтезированы MOF-материалы - трехмерные молекулярные губки с множеством микроскопических пор, которые могут использоваться для очистки воды и газов, разделения веществ и катализа.
Обычно переработка и химические изменения терефталевой кислоты происходят последовательно: сначала полимер разрушается, затем выделяется и очищается промежуточный продукт, после чего в него вводится нужная функциональная группа. В данной технологии оба процесса объединены, что позволяет сократить количество операций, отказаться от выделения и очистки промежуточных соединений и уменьшить объем необходимого оборудования, что, в свою очередь, снижает стоимость технологии, отметила научный сотрудник ТПУ Ольга Гусельникова.
Метод был протестирован на пищевых контейнерах, бутылочном пластике, промышленных отходах, полиэстровых тканях и смесях ПЭТ с полиэтиленом. Подобрав оптимальные параметры реакции, ученые достигли высокого выхода целевых соединений, из которых синтезировали MOF. По расчетам, стоимость нитросодержащих соединений снизилась в 5-7 раз, а йодсодержащих - в 75-80 раз по сравнению с коммерческими аналогами. Полученные MOF сохранили кристалличность, микропористость и термостойкость на уровне коммерческих образцов.
В будущем исследователи планируют сосредоточиться на масштабировании технологии и анализе всего технологического процесса - от сбора и переработки отходов до получения и использования конечных MOF-материалов, чтобы оценить экологические преимущества нового метода.
В исследовании участвовали ученые из Томского политеха, Венского технического университета (Австрия), Университета Страны Басков (Испания) и Новосибирского института органической химии имени Н. Н. Ворожцова. Результаты опубликованы в журнале Materials Horizons (Q1, IF: 11,4). Исследования были поддержаны Минобрнауки России.
