Ακινητοποίηση μεταλλο-οργανικών πλεγμάτων σε υφάσματα και εφαρμογή τους ως παθητικούς δειγματολήπτες για την απομάκρυνση οξυανιόντων As(V) και Se(IV) από υδατικά δείγματα
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Μωυσιάδης, Ηλίας
Τίτλος Εφημερίδας
Περιοδικό ISSN
Τίτλος τόμου
Εκδότης
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Περίληψη
Τύπος
Είδος δημοσίευσης σε συνέδριο
Είδος περιοδικού
Είδος εκπαιδευτικού υλικού
Όνομα συνεδρίου
Όνομα περιοδικού
Όνομα βιβλίου
Σειρά βιβλίου
Έκδοση βιβλίου
Συμπληρωματικός/δευτερεύων τίτλος
Περιγραφή
Η χρήση προσροφητικών υλικών σε διεργασίες καθαρισμού του νερού ή
επεξεργασίας λυμάτων είναι ιδιαίτερα συνηθισμένη πρακτική καθώς αυτά μπορούν
να ακινητοποιηθούν ή να ανακτηθούν μέσω συμβατικών τεχνικών διαχωρισμού
στερεών-υγρών. Αντιθέτως, η χρήση τέτοιων υλικών σε περιβαλλοντικά δείγματα δεν
είναι ακόμη εφικτή λόγω της ταχείας διασποράς και καθίζησης των υλικών αυτών
στο υδάτινο περιβάλλον. Για να αντιμετωπιστεί λοιπόν αυτό το ζήτημα, η εργασία
αυτή περιγράφει την ανάπτυξη ενός τροποποιημένου μεταλλο-οργανικού πλέγματος
που λειτουργεί σαν παθητικός δειγματολήπτης και μπορεί να εφαρμοστεί σε
περιβαλλοντικές ροές νερού. Το ροφητικό υλικό αποτελείται από ένα βαμβακερό
ύφασμα που λειτουργεί σαν υπόστρωμα πάνω στο οποίο ακινητοποιείται το
μεταλλικό-οργανικό πλέγμα ([Zr6O4(OH)4(NH2BDC)6]•H2O, με NH2-H2BDC = 2-
αμινο-τερεφθαλικό οξύ). Η διαδικασία παρασκευής πραγματοποιείται μέσω μιας
φθηνής και φιλικής προς το περιβάλλον συνθετικής πορείας δύο βημάτων σε νερό
που περιλαμβάνει αρχικά την ενεργοποίηση του υφάσματος με πολυντοπαμίνη και
στην συνέχεια τον σχηματισμό και την ακινητοποίηση του προσροφητικού MOF
πάνω σε αυτό. Το επεξεργασμένο αυτό υφασμάτινο MOF έχει υψηλή εκλεκτικότητα
για οξυανιόντα As (V) και Se (IV) εξαιτίας της σύνδεσης των οξυανιόντων αυτών με
τα ιόντα Zr4+ και παρέχει υψηλές τιμές προσροφητικής ικανότητας έως 169,5 mg g
-1
για As (V) και 48,4 mg g
-1 για Se (IV) κάτω από συνθήκες ανταγωνιστικής
προσρόφησης. Χρησιμοποιώντας μια πρωτότυπη συσκευή δειγματοληψίας, η
πρόσληψη As (V) και Se (IV) πραγματοποιήθηκε σε γνήσια δείγματα νερού
(ευτροφικά νερά λίμνης και νερό ποταμού) τα οποία ήταν εμβολιασμένα και με τα
δύο είδη οξυανιόντων, κάτω από διαφορετικές ταχύτητες ροής (αργή και γρήγορη
ανάδευση) για 20 συνεχόμενες ημέρες. Οι αντίστοιχοι ρυθμοί δειγματοληψίας (δλδ. ο
όγκος του νερού που εκχυλίζεται από το υλικό ανά μονάδα χρόνου) ήταν σημαντικά
υψηλότεροι από εκείνους που έχουν αναφερθεί στο παρελθόν για συμβατικές
συσκευές παθητικής δειγματοληψίας για μεταλλικά ιόντα. Επομένως, με κατάλληλη
προσαρμογή της συσκευής, τόσο η ικανότητα ρόφησης όσο και οι ρυθμοί
δειγματοληψίας μπορούν να αυξηθούν σημαντικά επιτρέποντας τη χρήση της ως
αυτόνομης συσκευής για καθαρισμό νερού μεγάλης κλίμακας υπό ρεαλιστικές
συνθήκες.
The use of sorbent materials is common in water and wastewater treatment facilities where the sorbents can be immobilized or retrieved via conventional solid liquid separation techniques. In contrast, the use of sorbents in environmental systems is not yet feasible due to the fast dispersion and sedimentation of the materials in the environmental water medium. To address this issue, this work describes the development of a sorption-based, passive sampling-like sorbent system that can be applied in environmental water streams. The system is composed of a bulk material (i.e. cotton textiles) which act as a solid support of a highly efficient sorbent made up from a metal-organic framework ([Zr6O4(OH)4(NH2BDC)6]·xH2O, with NH2-H2BDC = 2-amino-terephthalic acid). The fabrication process is performed via a two-step green synthetic route in water that involves the initial functionalization of the cotton textiles with polydopamine and the subsequent in-situ formation and immobilization of the MOF sorbent. The prepared MOF@fabric sorbent has high selectivity for As(V) and Se(IV) oxyanions due to the ligation of the oxyanions with Zr4+ ions and affords high sorption capacities up to 169.5 mg g-1 for As(V) and 48.4 mg g-1 for Se(IV) under competitive sorption conditions. Using a prototype sampling-like device, the uptake of As(V) and Se(IV) was modelled in genuine water samples (eutrophicated lake water and river water) fortified with both oxyanion species, under variable linear water flow velocities (simulating medium and high turbulent water streams) for 20 consecutive days. The corresponding sampling rates (i.e. the equivalent volume of water extracted by the device per unit of time) was significantly higher than those reported for conventional passive sampling devices for metal ions. Therefore, by scaling-up the device, both sorption capacity and sampling rates can be significantly increased enabling its use as a stand-alone device for large-scale water purification under realistic conditions.
The use of sorbent materials is common in water and wastewater treatment facilities where the sorbents can be immobilized or retrieved via conventional solid liquid separation techniques. In contrast, the use of sorbents in environmental systems is not yet feasible due to the fast dispersion and sedimentation of the materials in the environmental water medium. To address this issue, this work describes the development of a sorption-based, passive sampling-like sorbent system that can be applied in environmental water streams. The system is composed of a bulk material (i.e. cotton textiles) which act as a solid support of a highly efficient sorbent made up from a metal-organic framework ([Zr6O4(OH)4(NH2BDC)6]·xH2O, with NH2-H2BDC = 2-amino-terephthalic acid). The fabrication process is performed via a two-step green synthetic route in water that involves the initial functionalization of the cotton textiles with polydopamine and the subsequent in-situ formation and immobilization of the MOF sorbent. The prepared MOF@fabric sorbent has high selectivity for As(V) and Se(IV) oxyanions due to the ligation of the oxyanions with Zr4+ ions and affords high sorption capacities up to 169.5 mg g-1 for As(V) and 48.4 mg g-1 for Se(IV) under competitive sorption conditions. Using a prototype sampling-like device, the uptake of As(V) and Se(IV) was modelled in genuine water samples (eutrophicated lake water and river water) fortified with both oxyanion species, under variable linear water flow velocities (simulating medium and high turbulent water streams) for 20 consecutive days. The corresponding sampling rates (i.e. the equivalent volume of water extracted by the device per unit of time) was significantly higher than those reported for conventional passive sampling devices for metal ions. Therefore, by scaling-up the device, both sorption capacity and sampling rates can be significantly increased enabling its use as a stand-alone device for large-scale water purification under realistic conditions.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
Πορώδη Υλικά, Προσρόφηση, Ρόφηση, Σύνθεση βαμβακερού υφάσματος, Απορρύπανση του νερού
Θεματική κατηγορία
Νερό -- Καθαρισμός -- Προσρόφηση
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Γκιώκας, Δημοσθένης
Εξεταστική επιτροπή
Γκιώκας, Δημοσθένης
Μάνος, Εμμανουήλ
Τσόγκας, Γεώργιος
Μάνος, Εμμανουήλ
Τσόγκας, Γεώργιος
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Βιβλιογραφία: σ. 79-89
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
89 σ.
Λεπτομέρειες μαθήματος
item.page.endorsement
item.page.review
item.page.supplemented
item.page.referenced
Άδεια Creative Commons
Άδεια χρήσης της εγγραφής: Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 United States