Опазването и ефективното използване на водните ресурси е от първостепенно значение за съхраняване на екосистемите, здравето и качеството на живот на населението. Въпреки значителният прогрес на методите за пречистване на води, съществуват редица предизвикателства, които не са намерили задоволително решение. Сред тях са очистване на водата от органични вещества, които се отделят от промишлеността и домакинствата (например петролни продукти, домакински отпадъци , лекарства и др.). Целта на този проект е използването нов клас биосърфактанти, каквито са антенните олигоглицини, и техните самоорганизирани структури, известни още като тектомери, за очистване на специфични малко разтворими замърсители от отпадни води. Осъществяването на тази цел е свързано с решаването на следните задачи: (1) намирането на подходящи условия, при които тектомерите взаимодействат със замърсяващите органични вещества или техни колоидни частици и образуват смесени агрегати; (2) чрез последваща коагулация и флокулация, да се образуват по-големи агрегати/клъстери/преципитати, които могат ефективно да се сепарират от отпадните води; (3) оценка на ефективността на предложения метод към определени органични замърсители. Очакваният резултат е демонстрирането на ниво концепция на нов метод за очистване на специфични органични вещества от замърсени води. Основните дейности за изпълнението на поставените цели включват моделиране на системите със средствата на молекулната динамика и широк спектър от физикохимични и аналитични методи за изучаване на свойствата на антенни олигоглицини във водна среда и на фазова граница и техните взаимодействия със специфични замърсители. Получените в хода на изследванията резултати ще бъдат разпространени максимално широко в специализирани научни списания (включително със свободен достъп) конференции и др. Резултатите ще бъдат презентирани също и пред заинтересовани индустриални партньори занимаващи се с пречистването на води.
Дейности
Дейност
Договорена стойност
Отчетена стойност
Теоретично и експериметнално изследване на самоорганизацията на антенни олигоглицини във водна среда и на междуфазова граница с цел пречистването на води от органични замърсители: Въз основа на тяхната молекулярна структура, антенните олигоглицини се класифицират като дву-, три- и тетраантенни. През последните години има значителен научен интерес към двуантенните олигоглицини поради техните уникални свойства. Установено е, че тези съединения могат да се самоорганизират във водни среди и на границата въздух-вода и да образуват стабилни агрегати, наречени тектомери. Процесът на самоорганизация може да бъде фино регулиран чрез промяна на параметрите на околната среда, като рН, температура, йонна сила, концентрация и структурни вариации в използвания олигоглицин.
Поради техните специфични свойства, антенните олиглоглицини намират все по-широко приложение в различни области, включително подобряване на разтворимостта на хидрофобни вещества във вода. За постигане на по-задълбочено разбиране на свойствата на антенните олиглоглицини и разширяване на потенциалните им приложения за пречистване на води от органични замърсители са необходими комбинация от експериментални и теоретични изследвания.
Планира се използването на компютърно моделиране с молекулна динамика за изясняване на основните принципи, лежащи в основата на самоорганизацията на антенните олиглоглицини и характеризиране на образуваните тектомерни агрегати. Този метод е особено полезен при решаването на подобни проблеми, тъй като позволява моделирането на поведението на отделните молекули във времето и получаване на подробна информация за взаимодействията между тях, водещи до самоорганизация и образуването на сложни йерархични структури. Освен това молекулно-динамичните симулации дават възможност за изследване на широк диапазон от параметри на средата и предсказване на възможните структури в зависимост от условията на средата.
Резултатите от компютърното моделиране ще бъдат сравнени и допълнени с експериментални резултати, получени с помощта на комбинация от експериментални техники. Обемните тектомерни структури ще бъдат охарактеризирани с динамично светоразсейване. Свойствата на адсорбционните слоеве и тяхното дилатационно реологично поведение ще бъдат изследвани с помощта на тензиометър за профилен анализ (PAT) и везна на Лангмюр. Ще бъдат проведени и моделни експерименти с тънки течни филми (емисионни и пенни) за характеризиране на повърхностните сили и условията за образуване на стабилни/нестабилни емулсии от тип масло/вода. Тези изследвания имат за цел да дефинират оптималните условия, при които олигоглициновите тектомери могат да уловят органични замърсители, като маслени капки или отделни органични молекули, и да ги отстранят от водния разтвор чрез последващо коагулиране / флокулиране / преципитация. Различни органични замърсители, като например емулгирани нефтени продукти, феноли и др., ще бъдат изследвани по тази схема. Ефективността на процеса на пречистване на водата ще бъде оценена с помощта на спектроскопски методи, като UV-Vis и IR спектроскопия и др.
[1] N. V. Bovin et al., Nanotechnol Russ, 3, p. 291 (2008)
[2] D. Arabadzhieva et al., Coll. Surf. A, 630, p. 127591 (2021)
[3] R. Garriga et al., ACS Applied Materials and Interfaces 8(3), p.1913 (2016)
83 922.83
0.00
Разпространение на резултатите от научните изследвания, при неизключителни и недискриминационни условия, включително чрез публикации със свободен достъп и доклади на конференциии : Целта на проекта е да придобием нови познания относно възможността за използване на тектомери на антенни олигоглицини за пречистване на води. Очакваните резултати могат да се разделят на две основни категории – резултати с фундаментален характер и резултати с приложно значение. В този контекст, широкото разпространение на получените резултати и достигането до различни целеви групи, включващи учени в областта на зелените технологии и специалисти, разработващи технологии за пречистването на води, са от изключително значение за постигане на максимален възможен ефект от проекта във връзка с целите на зеления преход и ограничаване последствията от климатичните промени. Във връзка с това, предвиждаме различни стратегии за разпространение на резултатите: публикации в специализирани научни списания със свободен достъп; участие в международни и национални конференции; представяне на резюме на резултатите на интернет страницата на секция „Повърхности и колиди“ към Института по физикохимия на БАН; провеждане на работни срещи с потенциални индустриални партньори.
9 090.91
0.00
Закупуване на материаи и консумативи, необходими за изпълнението на проекта: Тази дейност включва закупуване на необходими за изпълнението на проекта консумативи и материали като лабораторни предпазни средства, лабораторна стъклария за приготвяне и съхранение на изследваните проби и необходимите за експериментите вещества. Предвижда се закупуването и на канцеларски материали като например лабораторни тетрадки, стикери за обозначение на европейското финасиране и др.
Основната чат от финансирането в тази дейност се предвижда да отиде за закупуването на няколко различни вида антенни олигоглицини и органични вещества, които ще бъдат тествани във връзка с очистването на водите. Точният избор на конкретните олигоглицини ще зависи от резултатие от компютърното моделиране с молекулна динамика и потенциала на получените структури да образуват смесени агрегати или да стабилизират емулсии.
Освен набор от различни олигоглицини, за нуждите на лабораторията ще се закупят различни органични разтворители като например спирт, хлороформ и др.; моделни органични замърсители като например толуен, хексан, хексадекан, феноли и др; консумативи за автоматични пипети; пипети за работа с органични разтворители, филтърна хартия, памук, безвласинкови кърпички, и други подобни, необходими при подготовката и провеждането на експериментите с различните апарати. Консумативи за поддържането на чистотата в лабораторията, измиването на лабораторната стъклария и др. Работата с органични разтворители, които са летливи изисква закупуването на лабораторни предпазни средства като например лабораторни ръкавици, лабораторни очила, лабораторни маски и др.
Една малка част от парите ще бъдат използвани за закупуване на канцеларски материали от първа необходимост. Например хартия А4, тонер касети за принтер, химикали, моливи, необходими за подготвяне на отчети и документация по проекта.
2 755.83
0.00
Забележки:
Елемент в светло синьо позволява показване на детайли при избирането му
Всички суми са в български лева (BGN) /1 EUR = 1,95583 BGN
