Ученые создали материал‑поглотитель для улавливания бензола — токсичного соединения, повышающего риск онкологических заболеваний у работников химических производств. Как сообщила пресс-служба РНФ порталу Наука Mail, пористые кристаллы на основе цинка и органических молекул поглощают до 99,99% бензола, что позволит эффективно очищать продукты химических и фармацевтических производств от его примесей. Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в Journal of the American Chemical Society.
Циклогексан — углеводород в виде шестичленного кольца — используют для производства нейлона (тканей, пластмасс, автомобильных деталей). Его получают из бензола путем добавления атомов водорода. Из‑за схожих физических свойств отделить остатки токсичного бензола от циклогексана сложно, поэтому ученые ищут новые эффективные методы их разделения — чтобы защитить сотрудников производств и потребителей от его вредного воздействия.
Исследователи из Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН (Новосибирск) с коллегами из Даляньского технологического университета (Китай) синтезировали металл-органический каркас, который удерживает бензол за счет как физических, так и химических процессов.
Исследователи взяли соли цинка и две органические молекулы, смешали их и нагревали до 100°С в течение полутора суток. В результате получились мелкие кристаллы с узкими порами, которые они «захватывают» молекулы бензола: внутри пор находятся группы атомов, которые эффективно взаимодействуют с ним и удерживают в сорбенте.
Тестирование показало, что материал удаляет до 99,99% бензола из смесей с циклогексаном в разных пропорциях. При этом поглотитель сохраняет эффективность после трех циклов работы — его можно использовать многократно.
"Секрет избирательности материала заключается в том, что каждая узкая пора в нем идеально вмещает две молекулы бензола. Циклогексан несколько крупнее, поэтому он не влезает в такие щели. Компьютерное моделирование подтвердило, что присоединение бензола энергетически выгодно — в этом случае выделяется дополнительная энергия, тогда как захват циклогексана, наоборот, требовал бы энергетических затрат, поэтому он невыгоден", – рассказал Андрей Потапов, руководитель проекта, доктор химических наук, главный научный сотрудник лаборатории металл-органических координационных полимеров Института неорганической химии имени А.В. Николаева СО РАН
Новый материал можно использовать как детектор: металл‑органический каркас под действием ультрафиолета испускает зелено‑желтый свет, а в растворе с бензолом светится в полтора раза ярче — оттенок смещается к зеленому. Изменение заметно невооруженным глазом.
Материал чувствительнее аналогов: он выявляет концентрации бензола в три раза меньшие, чем другие поглотители. Это позволит своевременно обнаруживать утечки канцерогена на химических производствах и защищать работников.
"Разработанный нами материал поможет снизить риск профессиональных онкологических заболеваний у сотрудников химических и фармацевтических производств, связанных с воздействием бензола. Кроме того, он удешевит производство циклогексана за счет более простой и экономичной очистки этого продукта от опасной примеси. В дальнейшем мы планируем разработать способы получения сорбентов с увеличенным объемом пор, чтобы повысить производительность разделения, сохраняя при этом его высокую эффективность", - объяснил Андрей Потапов.
Изображение предоставила пресс-служба РНФ России
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии