Removal of micropollutants using MOF

Abstract

MİKROKİRLETİCİLERİN MOF KULLANILARAK ADSORPSİYON İLE GİDERİMİ Metal-organik çerçeveler (MOF'ler), üç boyutlu çerçeveler oluşturmak için organik moleküllerle bağlantılı metal iyonları tarafından üretilen bir kristal malzeme sınıfıdır. Geniş yüzey alanı ve gözenek hacmi gibi ilginç özelliklere sahiptirler. MOF'lar, hem organic maddelerin hem de inorganic maddelerin özelliklerinden en iyi şekilde yararlanıldığı yapılardır. MOF'lar, oldukça umut verici, gözenekli adsorbanlardan biri olarak araştırmacıların ilgisini çekmiştir. MIL-101(Cr), özel bir MOF grubudur. MIL kısaltması, ilk sentezlendiği yer olan Lavoisier Enstitüsü Malzemesi’nden gelir. Son zamanlarda, yüksek gözenek hacmi, daha büyük gözenek boyutu ve yüksek termal ve kimyasal kararlılığı nedeniyle birçok araştırmacının büyük ilgisini çekmiştir. Formülü (C13H18O2) olan ibuprofen, geçen yüzyılın ortalarında keşfedilen bir ilaçtır ve o zamandan beri ağrı kesici ve toksisitesi ile ilgili riskleri olan bazı hastalıkları tedavi etmek için ilaç olarak kullanılmaktadır. Diğer yandan, Bisfenol S, tıpta ve endüstride önemli yaygın bir şekilde kullanılan ve canlı organizmalar üzerinde olumsuz sağlık etkilere sebep olduğu düşünülen şüphelenilen Bisfenol sınıfından bir kimyasaldır. Bu çalışmada, sudaki krom metal-organik çerçeve MIL-101(Cr) üzerine Ibuprofen'in (IBP) ve Bisfenol-S’in (BPS) adsorpsiyonunu araştırdık. Adsorpsiyon mekanizmaları ise FTIR analizi ile belirlenmeye çalışıldı. Adsorpsiyon deneyleri, 200 rpm sabit hızda sıcaklık kontrollü bir çalkalayıcı (IKA, Almanya) kullanılarak kesikli modda gerçekleştirildi. 40 ml'lik cam şişelerde 10 ml sulu IBP numuneleri hazırlandı. Adsorban dozu 10 g/ L ve adsorpsiyon sıcaklığı 25 °C idi. Herhangi bir zamanda adsorbanın birim ağırlığına adsorbe edilen IBP veya BPS miktarı, t, hesaplandı. Adsorpsiyon öncesi ve sonrası numunelerdeki IBP veya BPS konsantrasyonları bir gaz kromatograf kütle spektrometresi (GCMS-QP2010, Shimadzu, Japonya) ile ölçülmüştür. Kullanılan yöntemin saptama sınırı, enjekte edilen 0,5 nanogram ibuprofen olarak belirlenmiştir.

REMOVAL OF MICROPOLLUTANTS USING MOF Metal–organic frameworks (MOFs) are a class of crystalline materials produced by metal ions linked with organic molecules to form three dimensional frameworks. They have interesting properties such as large surface area and pore volume. MOFs rely on making the best of the properties of both organics and inorganics. MOFs have attracted tremendous research interest as one of the most promising porous adsorbents. MIL-101(Cr) is a specific group of MOF. MIL stands for Material of Institute Lavoisier where it was originally synthesized. Recently, it attracted considerable attention of several researchers due to its high pore volume, larger pore size, and high thermal and chemical stability. Ibuprofen with the formula (C13H18O2) is a drug discovered during the mid-decades of last century and has been used since then as a pain killer and as a medicine to treat some diseases with risks related to its toxicity. Bisphenol S is a chemical of the Bisphenol class that plays a significant role in medicine and industry and is suspected to have adverse health impacts on living organisms. In this study, we investigated the adsorption of each Ibuprofen (IBP) and Bisphenol S (BPS) on chromium metal-organic framework MIL-101(Cr) in water. The adsorption mechanisms were investigated using FTIR analysis. The adsorption experiments were performed in batch mode in a temperature controlled environment. The amounts of IBP and BPS captured on unit weight of MOF were calculated. IBP and BPS concentrations in the samples before and after adsorption were measured by a GC-MS device. The detection limit of the method used was 0.5 nanogram ibuprofen injected.