ПЭТ (полиэтилентерефталат) — один из наиболее пригодных для переработки видов пластика. Его можно либо разложить до исходных молекулярных компонентов и снова произвести такой же ПЭТ, либо переработать механически. Но постоянная переработка снижает прочность и вязкость пластика, а экономическая ценность полученных материалов увеличивается незначительно.
В Томске получили дешевые материалы для очистки воды из отходов переработанного пластика
В Томске получили дешевые материалы для очистки воды из отходов пластика
Международная команда ученых в коллаборации с Томским политехническим университетом предложила метод получения пористых металлорганических каркасов из отходов ПЭТ. Новая технология позволяет одновременно переработать пластик и получить полезные материалы для очистки воды и газов.
Magnific
По расчетам ученых, материалы для очистки, полученные из отходов пластика, не уступают по свойствам аналогам и оказываются в несколько раз дешевле.
Чтобы получить больше выгоды из переработки ПЭТ, ученые предложили получать из отходов MOF-материалы.
В исследовании приняли участие ученые из Томского политеха (Россия), Венского технического университета (Австрия), Университета Страны Басков (Испания) и Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова (Россия).
MOF-материалы: зачем они нужны
MOF-материалы — особый класс гибридных кристаллических материалов. Это трехмерные молекулярные губки со множеством микроскопических пор, которые пригодны для очистки воды и газов, разделения веществ, катализа. Команда ученых нашла эффективный и наименее трудозатратный способ получать их из отходов ПЭТ.
Сначала пластик измельчили до фракции меньше одного миллиметра и поместили в реакционную среду. В результате образовывались 2-нитротерафталевая и 2-йодтерафталевая кислоты. Из них изготовили металлоорганические каркасы — те самые MOF-материалы. По своим свойствам — кристалличности, микропористости и термической устойчивости — они не отличались от коммерческих аналогов.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
«Электрофильная модификация ароматического фрагмента ПЭТ считает крайне сложным процессом. Из-за этого обычно переработка и химические изменения образующейся терефталевой кислоты выполняются последовательно. Сначала полимер разрушают, затем выделяют и очищают промежуточный продукт и только после этого вводят в его структуру нужную функциональную группу. Мы объединили два этих действия в одном реакционном процессе. Это позволило сократить число операций, отказаться от выделения и очистки нескольких промежуточных соединений и уменьшить количество необходимого оборудования. А, значит, удешевить технологию», — говорит Ольга Гусельникова, научный сотрудник Международной научно-исследовательской лаборатории «Невалентные взаимодействия в химии материалов» ТПУ.
Предложенный метод переработки ученые апробировали на пищевых контейнерах, бутылочном пластике, промышленных отходах, синих и красных полиэстровых тканях, а также смесях ПЭТ с полиэтиленом. Для переработки подобрали температуру, продолжительность реакции и количество реагентов, чтобы получить высокий выход целевых соединений, из которых потом синтезировали MOF.
По расчетам ученых, метод позволил снизить стоимость нитросодержащих соединений примерно в 5–7 раз по сравнению с коммерческим аналогом.
«Применение дешевых компонентов из отходов ПЭТ может сделать MOF доступнее для очистки воды и химических производств. Например, йодсодержащие MOF-материалы обладают повышенной способностью улавливать хлорированные органические загрязнители, а нитросодержащие каркасы могут выступать эффективным катализатором», — добавляет Ольга Гусельникова.
Ученые продолжат работать над масштабированием технологии и анализом технологического цикла — от сбора и измельчения отходов до получения и использования конечных MOF, — чтобы оценить все преимущества нового метода.
Загружаем