Nanocompozite inovative core-shell pe bază de ferite/beta-ciclodextrină pentru îndepărtarea poluanților organici și anorganici din enfluenți aposi

(NanoFerDex)

PN-III-P2-2.1-PED-2016-0251

(49 PED/2017)

Adsorbția este o metodă eficientă în eliminarea anumitor substanțe dar o mare parte din poluanții organici și anorganici nu pot fi eliminați folosind adsorbenții existenți. În ultimii ani, nanotehnologiile au permis rezolvarea a numeroase probleme din domeniul energiei, mediului, sănătății și agriculturii la nivel mondial.

Scopul proiectului

Proiectul propune o clasă nouă și inovatoare de nanoadsorbenți cu morfologie de tip core-shell. Nanoadsorbanții sunt compuși din particule de ferită (core) și molecule de ciclodextrină (shell), în scopul de a beneficia de proprietățile remarcabile ale ambelor materiale: proprietățile magnetice ale nanoparticulelor de ferită (care permit separarea cu usurință din mediul apos) și capacitatea mare de adsorbție a moleculelor de ciclodextrină. Acești nanoadsorbenți pot fi folosiți în tratamentul apelor reziduale care conțin poluanți organici și anorganici.

Autoritate contractantă: Unitatea Executivă pentru Finanțarea Învățământului Superior, a Cercetării, Dezvoltării și Inovării

Perioada de implementare: 03/01/2017-02/07/2018

Buget total: 600.000 lei

Buget ICECHIM: 300.000 lei

Responsabil proiect: Dr. Chim. Irina Fierăscu

  • Parteneri
  • Rezumat
  • Etapa I
  • Etapa II
  • Rezultate obținute
  • Diseminarea rezultatelor
Parteneri


Coordonator:

Universitatea București,

Director proiect: Dr. chim. Sorin Marius Avramescu

Partener:

Institutul Național de Cercetare - Dezvoltare pentru Chimie și Petrochimie ICECHIM,

Responsabil proiect: Dr. chim. Irina Fierăscu

Mai multe detalii

Rezumat

O parte semnificativă a poluanților nu se pot elimina prin metodele curente de tratare și ajung în apele de suprafață și subterane. Prin urmare, în ciuda succesului mare în tratarea apei și a apelor reziduale, blocajele existente (costurile ridicate pentru obținerea adsorbanților, limitarea difuziei care împiedică procesul, cantitatea mare de deșeuri solide după utilizare) limitează aplicarea proceselor de adsorbție.

Pentru a îmbunătăți performanța procesului, este necesară o nouă abordare. În acest context, multe date de literatură arată că nanotehnologiile pot fi utilizate pentru a rezolva probleme critice de dezvoltare, inclusiv poluarea apelor reziduale. Astfel, proiectul propune o nouă tehnologie de tratare a apei bazata pe nanoadsorbenți pentru tratarea apei reziduale încărcate cu anorganici (metale grele, nitrați etc.) și compuși organici (pesticide, coloranți, compuși fenolici etc.).

Etapa I

Elaborarea protocoalelor de laborator pentru dezvoltarea de tehnologii inovatoare de depoluare; Dezvoltarea tehnologiei de laborator pentru sinteza și testarea nanocompozitelor inovatoare în eliminarea poluanților organici persistenți și a metalelor grele prin procedeul de adsorbție.

Perioada de desfășurare: 03/01/2017 - 15/12/2017

Activități prevăzute (partener ICECHIM):

  • Elaborarea protocoalelor de laborator pentru sinteza nanocompozitelor magnetice core-shell;
  • Protocoale de laborator privind caracterizarea nanoparticulelor de ferită și a nanocompozitelor ferită /β-ciclodextrină;
  • Caracterizarea nanoparticulelor de ferită și a nanocompozitelor;
  • Diseminarea rezultatelor.
Etapa II

Punerea in aplicare și modelarea tehnologiei de laborator pentru sinteza și testarea nanocompozitelor inovatoare în eliminarea poluanților organici persistenți și a metalelor grele prin procedeul de adsorbție. Validarea tehnologiei de laborator.

Perioada de desfasurare 16/12/2017 - 03/07/2018

Activități prevăzute (partener ICECHIM):

  • Cercetări privind influența parametrilor de operare (pH-ul, concentrația de substanțe poluante, doze adsorbent, temperatura, etc.);
  • Evidențierea eficienței tehnologiei propuse prin analiza apei și a adsorbentului pre și post-tratament;
  • Contribuții la dezvoltarea documentației tehnice pentru tehnologie și produs;
  • Diseminarea rezultatelor.
Rezultate obținute

În cadrul etapei I a proiectului au fost dezvoltate protocoale analitice aplicabile pentru caracterizarea nanoparticulelor de ferită și a nanocompozitelor, precum și protocoale de laborator pentru sinteza nanocompozitelor magnetice core-shell, conform planului de lucru.

Au fost, de asemenea, sintetizate și caracterizate analitic următoarele tipuri de materiale:

  • magnetită încapsulată în β ciclodextrină
  • magnetită funcționalizată cu β ciclodextrină
  • alte tipuri de materiale magnetice utilizabile ca adsorbenți

În cadrul etapei a II-a, partenerul ICECHIM a obținut următoarele rezultate:

  • raport privind influența parametrilor de operare (pH-ul, concentrația de substanțe poluante, doza de adsorbent, temperatura, etc.)
  • raport privind eficiența tehnologiei propuse prin analiza apei și a catalizatorului pre si post tratament.

De asemenea, a fost dezvoltată documentația tehnică pentru tehnologie și produs (în colaborare cu coordonatorul proiectului), precum și cererea de brevet - Adsorbenți de tip miez-coajă pe baza de ciclodextrina si aplicatii ale acestora în protecția mediului, Sorin Marius Avramescu, Irina Fierascu, Radu Claudiu Fierascu, Alina Elena Olaru, Corina Bradu, A00385/30.05.2018.

Diseminarea rezultatelor

Din proiect au rezultat patru lucrări publicate în reviste ISI (Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis, Farmacia, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology) .

De asemenea, rezultatele au fost prezentate în cadrul unor manifestări științifice internaționale de prestigiu (10th International Conference on Materials Science & Engineering – BraMat 2017, The

International Conference on Environmental Engineering and Management - ICEEM, Bologna, Italia, Simpozionul internațional “Prioritățile Chimiei pentru o Dezvoltare Durabilă - PRIOCHEM”, 17th International Balkan Workshop on Applied Physics, IBWAP-2017, 2nd International Conference on Chemical and Biochemical Engineering - ICCBE2 2017, Insulele Canare, Spania, Simpozionul Ştiinţific Tendinţe Actuale În Ştiinţele Naturii, Piteşti, International Scientific Symposium Current Trends in Natural Sciences 2018), precum și în cadrul unor târguri și expoziții de inventică (Euroinvent- European Exhibition of Creativity and Innovation, Iasi, 2018, Salonul Internațional de Invenții și Inovații ,,Traian Vuia '' Timișoara, 2018, The 22nd International Exhibition of Inventics Inventica 2018, Iasi).