Ένα νέο MOF Zr (IV) με εξαιρετική ικανότητα ρόφησης Pb(II) από υδατικά διαλύματα
Φόρτωση...
Ημερομηνία
Συγγραφείς
Μακρή, Ελένη
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 ρύπανση των υδάτων αποτελεί παγκόσμια ανησυχία λόγω της ταχείας αστικοποίησης και της εκβιομηχάνισης. Τα ιόντα βαρέων μετάλλων αποτελούν σημαντικό ρύπο ως αποτέλεσμα ανθρωπογενών δραστηριοτήτων. Ο μόλυβδος είναι ένα εξαιρετικά τοξικό, μη βιοδιασπώμενο μέταλλο, το οποίο εμπλέκεται σε βιομηχανικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής μπαταριών, της καύσης ορυκτών καυσίμων καθώς και στην κατασκευή άλλων προϊόντων. Ως συστατικό των βιομηχανικών λυμάτων, καταλήγει να ρυπαίνει τους υδάτινους πόρους και μέσω αυτών τα έμβια όντα. Στον άνθρωπο, ο μόλυβδος εισέρχεται με κατάποση ή εισπνοή και μέσω της κυκλοφορίας του αίματος επηρεάζει πολλαπλά συστήματα, όπως το κεντρικό νευρικό σύστημα, όπου προκαλεί τα σοβαρότερα προβλήματα, το αναπνευστικό σύστημα, τα νεφρά, ενώ σε περιπτώσεις χρόνιας μόλυνσης οδηγεί σε θάνατο. Η επιστημονική κοινότητα έχει διεξάγει ενδελεχή έρευνα για την αντιμετώπιση αυτής της απειλής. Τα μεταλλο-οργανικά πλέγματα (MOFs) είναι πολλά υποσχόμενα για την απορρύπανση του νερού από τον Pb(II) χάρη στις εξαιρετικά κρυσταλλικές δομές τους, τους μεγάλους πόρους, τη δομική ποικιλομορφία, την ποικιλία των λειτουργικών ομάδων κ.λπ. Ειδικότερα, τα MOFs Zr(IV) παρουσιάζουν υψηλή υδρολυτική/θερμική σταθερότητα, χαρακτηριστικά που είναι επιθυμητά για το σκοπό αυτό. Επιπρόσθετα, επιτρέπουν την ενσωμάτωση διαφόρων λειτουργικών ομάδων που θα μπορούσαν να αυξήσουν την αποτελεσματικότητα της απομάκρυνσης.
Στην παρούσα μεταπτυχιακή διπλωματική περιγράφεται ένα νέο μεταλλοργανικό πλέγμα (MOF) Zr(IV), που φέρει την κωδική ονομασία MOR-3, βασιζόμενο σε ένα νέο δικαρβοξυλικό υποκαταστάτη 2-((thiophene-2-ylmethyl) amino) terephthalic acid (H2TATP). Το υλικό MOR-3 παρουσιάζει μια 8-συνδεδεμένη δομή και παρουσιάζει εξαιρετική σταθερότητα στο νερό, υψηλή κρυσταλλικότητα και σχετικά μεγάλη επιφάνεια. Αυτό το MOF επιτυγχάνει γρήγορη (1 λεπτό) και σχεδόν ποσοτική (>99%) απομάκρυνση του Pb(II) από υδατικά διαλύματα. Επιπλέον, παρουσιάζει υψηλή ικανότητα απορρόφησης (250mg Pb g-1 MOR-3) και είναι εξαιρετικός ροφητής σε ένα ευρύ φάσμα pH καθώς και παρουσία άλλων ανταγωνιστικών ιόντων, όπως Ca2+, Na+ και Mg2+. Η ικανότητα απορρόφησης του Pb(II) είναι αποτελεσματική τόσο σε πειράματα διαλείποντος έργου όσο και σε πειράματα συνεχούς ροής υπό μορφή σφαιριδίων μετά από τροποποίηση με αλγινικό ασβέστιο. Η αναγέννηση του υλικού πραγματοποιείται με χρήση όξινου διαλύματος, επιτρέποντας την επαναχρησιμοποίηση του MOF σε διάφορους κύκλους.
Water pollution is a worldwide concern due to rapid urbanization and industrialization. Heavy metal ions are major contaminants as a result of anthropogenic activities. Lead is a highly toxic, non-biodegradable heavy metal, which participates in industrial processes, including battery manufacturing, fossil fuel combustion as well as in the manufacture of other products. As a component of industrial wastewater, it ends up polluting the water resources and through it living beings. In humans, lead enters by ingestion or inhalation and through bloodstream it affects multiple systems including the central nervous system, where it causes the most serious problems, respiratory system, kidneys, leading to death in cases of chronic contamination. Thorough research has been carried out by scientific community to address this threat. Metal Organic Frameworks (MOFs) are very promising in Pb(II) decontamination of water thanks to their highly crystalline structures, large pores, structural diversity, variety of functional groups etc. Especially, Zr4+ MOFs, presenting high hydrolytic / thermal stability are excellent candidates for this purpose. This type of MOFs also allows the incorporation of various functional groups that could increase the removal efficacy. Here we describe a new Zr(IV)-MOF, named MOR-3, based on a new dicarboxylic ligand, 2-((thiophene-2-ylmethyl) amino) terephthalic acid (H2TATP). MOR-3 shows an 8-connected structure and presents excellent water stability, high crystallinity and relatively large surface area. This MOF could achieve very fast (1 min) and almost quantitative (>99%) Pb(II) removal from aqueous solutions. Furthermore, it shows high sorption capacity (250mg Pb g-1 MOR-3) and it is excellent sorbent in a wide pH range as well as in the presence of other competitive ions, such as Ca2+, Na+ and Mg2+. The Pb(II) sorption capability was efficient in both batch and continuous flow experiments. The regeneration of starting material from Pb-loaded-MOR-3 was achieved through acidic treatment, enabling the reuse of MOF in several cycles.
Water pollution is a worldwide concern due to rapid urbanization and industrialization. Heavy metal ions are major contaminants as a result of anthropogenic activities. Lead is a highly toxic, non-biodegradable heavy metal, which participates in industrial processes, including battery manufacturing, fossil fuel combustion as well as in the manufacture of other products. As a component of industrial wastewater, it ends up polluting the water resources and through it living beings. In humans, lead enters by ingestion or inhalation and through bloodstream it affects multiple systems including the central nervous system, where it causes the most serious problems, respiratory system, kidneys, leading to death in cases of chronic contamination. Thorough research has been carried out by scientific community to address this threat. Metal Organic Frameworks (MOFs) are very promising in Pb(II) decontamination of water thanks to their highly crystalline structures, large pores, structural diversity, variety of functional groups etc. Especially, Zr4+ MOFs, presenting high hydrolytic / thermal stability are excellent candidates for this purpose. This type of MOFs also allows the incorporation of various functional groups that could increase the removal efficacy. Here we describe a new Zr(IV)-MOF, named MOR-3, based on a new dicarboxylic ligand, 2-((thiophene-2-ylmethyl) amino) terephthalic acid (H2TATP). MOR-3 shows an 8-connected structure and presents excellent water stability, high crystallinity and relatively large surface area. This MOF could achieve very fast (1 min) and almost quantitative (>99%) Pb(II) removal from aqueous solutions. Furthermore, it shows high sorption capacity (250mg Pb g-1 MOR-3) and it is excellent sorbent in a wide pH range as well as in the presence of other competitive ions, such as Ca2+, Na+ and Mg2+. The Pb(II) sorption capability was efficient in both batch and continuous flow experiments. The regeneration of starting material from Pb-loaded-MOR-3 was achieved through acidic treatment, enabling the reuse of MOF in several cycles.
Περιγραφή
Λέξεις-κλειδιά
MOFs, Heavy metals sorption, Pb, Water remediation
Θεματική κατηγορία
Μικροπορώδη μεταλλοργανικά υλικά για απομάκρυνση βαρέων μετάλλων από υδατικά διαλύματα
Παραπομπή
Σύνδεσμος
Γλώσσα
el
Εκδίδον τμήμα/τομέας
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών. Τμήμα Χημείας
Όνομα επιβλέποντος
Μάνος, Εμμανουήλ
Εξεταστική επιτροπή
Χατζηκακού, Σωτήριος
Κουρκουμέλης, Νικόλαος
Μάνος, Εμμανουήλ
Κουρκουμέλης, Νικόλαος
Μάνος, Εμμανουήλ
Γενική Περιγραφή / Σχόλια
Ίδρυμα και Σχολή/Τμήμα του υποβάλλοντος
Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Θετικών Επιστημών
Πίνακας περιεχομένων
Χορηγός
Βιβλιογραφική αναφορά
Ονόματα συντελεστών
Αριθμός σελίδων
119 σ.