Iskanje po katalogu digitalne knjižnice

Opis: Brez vode ni življenja. Njeno onesnaževanje danes predstavlja eno najresnejših ekoloških groženj. Sanacija onesnaženih voda je postala nujna. Zato tudi izbrana tema za doktorsko disertacijo Polielektrolitni polihipe hidrogeli za sanacijo onesnaženih voda nikakor ni naključna. Pripravili smo visoko porozne polimerne materiale, ki so sposobni iz vode hitro in učinkovito odstraniti različna onesnaževala, kot so npr. ionska organska barvila, težke kovine ali endokrine motilce, z adsorpcijo ali fotokatalitsko razgradnjo. V prvem delu disertacije smo z radikalsko polimerizacijo emulzij z visokim deležem notranje faze (HIP emulzije) sintetizirali visoko porozne poliamfolitne monolite ali kroglice (imenovane poliHIPE materiali) na osnovi 2-akrilamido-2-metilpropansulfonske kisline (AMPS), (3-akrilamidopropil) trimetilamonijevega klorida (AMPTMA) in N-vinilformamida (NVF). V primeru amfolitnih poliHIPE monolitov smo raziskali vpliv sestave in mešanja HIP emulzij na porozno morfologijo končnih monolitov, porazdelitev ionskih skupin (–SO3- oz. –NR3+) znotraj monolita ter učinkovitost odstranjevanja organskih barvil iz vode. Naš namen je bil uvesti različno nabite ionske skupine v strukturo poroznih monolitov, da bi iz vodnih raztopin lahko odstranjevali hkrati tako kationska kot anionska organska barvila / nečistoče z mehanizmom absorbcije. Porozni poliamfolitni monoliti so se izkazali kot zelo uspešni pri sočasni adsorpciji kationskega (metilensko modro) in anionskega (eritrozin) barvila iz vode. Pokazali smo, da z enostavnim pristopom mešanja HIP emulzij lahko pripravimo porozne monolitne adsorbente, ki imajo polimerno ogrodje sestavljeno iz različno prepletajočih se polikationskih in polianionskih mrež in imajo izjemne adsorpcijske sposobnosti. V nadaljevanju smo na poliHIPE monolitih iz N-vinilformamida raziskali vpliv vsebnosti zamreževalca in pogojev hidrolitske pretvorbe formamidnih skupin do aminskih skupin. Potrdili smo visoko konverzijo formamidnih skupin do primarnih aminskih skupin, saj sintetiziran poliHIPE material vsebuje ~10 mmol aminskih skupin na gram. Poliaminski poliHIPE ima odlične absorpcijske in adsorpcijske lastnosti, saj je sposoben absorbirati ~100 g vode na gram suhe mase. Poliaminski poliHIPE adsorbent smo testirali za odstranjevanje Cu2+ ionov iz vode, pri čemer je material po samo eni uri delovanja adsorbiral kar 43 % začetne (7,9·10-3 M) koncentracije Cu2+ ionov. V nadaljevanju smo s sedimentacijsko polimerizacijo pripravili polielektrolitne poliHIPE materiale v obliki kroglic iz multiplih emulzij. Kroglice smo pripravili na osnovi AMPS oz. AMPTMA ionskih monomerov v kombinaciji z akrilamidom (AAm) v različnih molskih razmerjih in raziskali vpliv kemijske sestave multiplih emulzij (vrsta in vsebnost monomerov, zamreževalca in iniciatorja) na obliko in morfologijo kroglic. Zaradi kombinacije polielektrolitnega značaja in porozne strukture, poliHIPE kroglice v vodi hitro nabreknejo do visoke stopnje, saj ravnotežno vsebnost absorbirane vode dosežejo že po 15 sekundah. Z večjo vsebnostjo ionskih skupin v strukturi kroglic je naraščala tudi ravnotežna vsebnost vode. Maksimalna količina absorbirane vode poliHIPE kroglic na osnovi PAMPS je med 21 in 38 g·g-1, medtem ko je ta vrednost za kroglice na osnovi PAMPTMA med 25 in 43 g·g-1, odvisno od kemijske sestave kroglic. PAMPTAM poliHIPE kroglice smo nadalje testirali kot sušilno sredstvo za sušenje organskih topil in testiranja izvedli s toluenom, diklorometanom, N,N-dimetilformamidom in tetrahidrofuranom. Polielektrolitne poliHIPE kroglice so bile v organskih topilih, v odvisnosti od vrste topila, sposobne v manj kot uri odstraniti med 60 in 95 % začetne vode. V nadaljevanju smo z inovativno Sonogashira-Hagihara reakcijo navzkrižnega pripajanja v HIP emulzijah sintetizirali π-konjugirane poliHIPE materiale na osnovi poli(arilenetinilenov) (PAE) iz različnih substituiranih neionskih monomerov, kot so 1,4-dijodobenzen, 1,4-dijodo-2,5-dimetoksibenzen, 2,6-dij
Ključne besede: porozni polimeri, emulzije z visokim deležem notranje faze, polielektroliti, Sonogashira-Hagihara reakcija navzkrižnega pripajanja, π-konjugirani materiali, čiščenje vode
Objavljeno v DKUM: 30.09.2021; Ogledov: 1478; Prenosov: 201
Celotno besedilo (4,71 MB)

Opis: PoliHIPE polimeri so visoko porozne polimerne pene, sintetizirane iz emulzij z visokim deležem notranje faze (HIPE, ang. High internal phase emulsions). To so emulzije, v katerih notranja faza predstavlja več kot 74% volumna celotne emulzije. V kolikor pri polimerizaciji HIPE uporabimo monomere s funkcionalnimi skupinami z nabojem, dobimo visoko porozne polielektrolite katerih stene por so ionsko nabite. Visoko porozni poliHIPE polielektroliti imajo zaradi porozne strukture in polielektrolitske narave polimera sposobnost visoke absorpcije vode, poleg tega pa so sposobni nase adsorbirati ionsko nasprotno nabite vodne polutante in jih v svoji strukturi tudi zadržati. Porozni polielektroliti tako predstavljajo velik potencial pri razvoju novih materialov, še posebej za čiščenje odpadnih voda. V diplomskem delu smo preko O/V HIP emulzij sintetizirali visoko porozne, zamrežene polielektrolite na osnovi 2-akrilamido-2-metilpropansulfonske kisline (AMPS) in (3-akrilamidopropil) trimetilamonijevega klorida (AMPTMA), pri čemer smo osnovnima monomeroma dodali akrilno kislino (AAc) oziroma akril amid (AAm). S polimerizacijo v raztopini smo sintetizirali neporozne polielektrolite z enakimi razmerji monomerov, njihove lastnosti pa smo kasneje primerjali s poroznimi. Po končani sintezi smo porozne polielektrolite okarakterizirali ter analizirali z infrardečo spektroskopijo (FTIR) in vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), s čimer smo potrdili kemijsko sestavo vzorcev in tipično morfologijo poliHIPE polimerov. Izvedli smo test absorpcije pri različnih pH vrednostih, kjer smo ugotovili, da poliHIPE polielektroliti absorbirajo večjo količino tekočine kot neporozni. Potrdili smo, da s spremembo pH vrednosti raztopine ter s kombinacijo različnih monomerov lahko vplivamo na absorpcijsko kapaciteto poliHIPE polielektrolita. Najvišje absorpcije smo dosegli v deionizirani vodi, kot najboljši absorbent pa se je izkazal poliHIPE polielektrolit na osnovi AMPS, ki je absorbiral več kot 40g/g vode glede na suho maso.
Ključne besede: polielektroliti, templatiranje iz emulzij z visokim deležem noranje faze, absorpcija, kopolimeri, hidrogeli
Objavljeno v DKUM: 06.09.2018; Ogledov: 1546; Prenosov: 131
Celotno besedilo (2,26 MB)