Forskare vid Tomsk Polytechnic University föreslog en metod för att skapa en sorbent för att avlägsna imidakloprid-insekticid från vatten. Absorbenten tillhör metallorganiska ramverk, en klass av icke-konventionella material. TPU-kemisterna odlade ett sådant ramverk på polyetylentereftalat (PET), ett material som används för att tillverka vanliga plastflaskor. Metoden är ganska enkel och gör det möjligt att omvandla använda material till en användbar produkt. Forskningsresultaten publiceras i Tillämpade material idag .

Metallorganiska ramverk är ämnen med en tredimensionell struktur, där kluster eller metalljoner överbryggas av organiska ligander. Resultatet är ett poröst material med egenskaperna hos både metaller och organiska föreningar.

"På grund av deras porösa struktur och ett antal andra egenskaper, metall-organiska ramverk har en hög potential som sorbenter. Vi är särskilt intresserade av problemet med sorption av insektsmedel. Insecitider används i stor utsträckning i modernt jordbruk och ackumuleras i mark och vatten.

Vi har föreslagit en ny metod för att syntetisera ett metallorganiskt ramverk som heter UiO-66 med zirkoniumjoner. Källmaterialet är det som intresserar oss först och främst, "Pavel Postnikov, forskningshandledaren och docenten vid TPU:s forskarskola för kemi och tillämpad biomedicin, säger.

Forskarna experimenterade med imidakloprid. Detta är en av de mest utbredda insekticiderna som används inom jordbruket, bland annat mot Colorado-potatisbaggar.

"Imidakloprid ackumuleras i naturliga vattendrag som tränger in från marken. Enligt kanadensiska forskare, imidakloprid upptäcktes i vatten runt om i världen i koncentrationer från 0,001 till 320 mikrogram per liter. UiO-66 härleds vanligtvis vid höga temperaturer och tryck med användning av kommersiell tereftalsyra. Dock, vi använde PET bestående av etylenglykol med tereftalsyra. Denna syra är ett strukturmaterial för organiska länkar i ramar och plastflaskmaterial innehåller det redan, "Oleg Semyonov, en av artikelförfattarna och juniorforskare vid TPU Research School of Chemistry and Applied Biomedical Sciences, förklarar.

För att skapa ett ramverk, kemisterna skar plasten i små rutor och förstörde dem delvis i en sur lösning. Sedan, zirkoniumsalter sattes till lösningen.

"Tereftalsyra frigörs delvis från PET och bildar små "ankare" på ytan av plastbitarna medan en del av syran blir kvar i lösningen. Zirkoniumjoner fäster vid "ankare" och sedan, processen för självmontering som är inneboende för metallorganiska ramverk inträffar och resulterar vidare i ett ramverk som bildas på plastytan. Detta ramverk är känsligt för imidakloprid och på grund av dess porositet och fysikalisk-kemiska egenskaper, det attraherar insekticidmolekyler och tar bort dem från vattnet, " säger forskaren.

"Under experimenten, vi körde insekticidlösningen genom sorbenten. Den effektiva vattenreningen tog 15 gram sorbent per 1 liter, vilket är en mycket bra indikator. Förutom, sorbenten kan återanvändas flera gånger. Vi nådde upp till fem cykler under våra experiment. Dock, vi förväntar oss att sorbenten kommer att behålla sina egenskaper mycket längre, " säger forskaren.

I framtida praktik, denna sorbent kan användas i filtreringssystem, till exempel, vid lantbruksföretag.

"Vår sorbent har också ytterligare en fördel. Vanligtvis, metall-organiska ramverk är pulverliknande. De stryper filter så att filtreringssystem bör utformas med tanke på denna funktion. Partiklarna i vår sorbent är större och de kväver inte ett filter.

Dessutom, på grund av större partiklar, genomströmningen av sorbenten är högre och vätskor tränger in lättare. Enligt våra beräkningar, i detta fall kräver vattenpassage hundra gånger mindre tryck jämfört med pulver. I sista hand, det är viktigt för den tekniska utvecklingen och användningen av denna sorbent i en verklig teknisk process, ", tillägger Oleg Semyonov.

Forskarna genomför för närvarande experiment med andra metallorganiska ramverk som härrör från PET.