The protection and efficient use of water resources is of primary importance for the preservation of ecosystems, the health and quality of life of the population. Despite significant progress in water treatment methods, there are a number of challenges that have not been satisfactorily resolved. Among them are purification of water from organic substances that are released by industry and households (for example, petroleum products, household waste, medicines, etc.). The goal of this project is to use a new class of biosurfactants, known as antennary oligoglycines, and their self-assembled structures, also known as tectomers, to clean specific sparsely soluble pollutants from wastewater. The realization of this goal is related to solving the following tasks: (1) finding suitable conditions under which tectomers interact with polluting organics or their colloidal particles and form mixed aggregates; (2) by subsequent coagulation and flocculation, to form larger aggregates/clusters/precipitates that can be effectively separated from wastewater; (3) evaluation of the performance of the proposed method for certain organic pollutants. The expected result is the demonstration of a proof-of-concept method for purifying specific organic substances from wastewater. The main activities for the implementation of these goals include modeling of the systems by means of molecular dynamics and a wide range of physicochemical and analytical methods for studying the properties of antennary oligoglycines in aqueous media and at the phase boundary and their interactions with specific pollutants. The results obtained in the course of the research will be distributed as widely as possible in specialized scientific journals (including with open access), conferences, etc. The results will also be presented to interested industrial partners specialized with water treatment.
Activities
Activity
Contracted Amount
Reported Amount
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
Notes:
Elements in light blue allow detailed view when selected
All amounts are in Bulgarian lev (BGN) / 1 EUR = 1,95583 BGN
