FKKT

Povzetek projekta in cilji

V trenutni dobi antropocena sta prekomerno uživanje zdravil in vse večja uporaba farmacevtskih učinkovin v živalski industriji povzročili vnos novih onesnažil, ki jih je težko odstraniti s trenutno razpoložljivimi tehnologijami. Ena največjih groženj sistemom površinskih in podzemnih vod so tako imenovani novi farmacevtski onesnaževalci (angl. Contaminants of Emerging Concern, CEC) zaradi možnih škodljivih učinkov na ljudi in ekosisteme. V okolje vstopajo skozi proizvodno linijo, preko izpiranja iz komercialnih izdelkov ter njihovo (preveliko) domačo uporabo ali uporabo pri proizvodnji hrane. Njihova prisotnost, tudi v nizkih koncentracijah, je odgovorna za različne okoljske težave, vključno s strupenostjo, zmanjšanjem raznovrstnosti mikroflore, endokrinih motenj; v primeru antibiotikov pa za rast bakterij, odpornih na antibiotike. Čiščenje takih voda je bistvenega pomena za ohranjanje kakovosti površinskih voda za prihodnje generacije.

Študije so pokazale, da običajne mehanske, kemične, biološke in fizikalne metode čiščenja odpadnih vod (ali kombinacija le-teh) ne uspejo odstraniti ali razgraditi večine teh spojin. Znano pa je, da lahko z neselektivnostjo hidroksilnih radikalov, ki nastanejo pri fotokatalitskih procesih, odstranimo tudi najbolj obstojne organske spojine (vključno s farmacevtskimi).

Veliko mehanističnih študij je bilo narejeno na osnovi titanovega dioksida, manj pa na ZnO, ki tudi kaže dobro aktivnost – v nekaterih primerih tudi superiorno napram TiO2. Največji problem ZnO pa je njegova relativno slabša stabilnost. To pa smo uspeli rešiti v naših dosedanjih raziskavah z vgradnjo ZnO nanodelcev v silikatni nosilec. Tako smo uspeli dobiti stabilen katalizator z dobro aktivnostjo za razgradnjo barvil.

Ta projekt se bo osredotočal na sintezo mehansko stabilnih filmov ZnO, ki bodo oplastili penjen aluminijev oksid in jih bomo uporabili za odstranjevanje farmacevtskih spojin, ki vzbujajo zaskrbljenost. Jedro raziskav bodo predstavljale modifikacije površine ZnO z nanodelci kovin Ni in Zn (Slika 1), ki poskrbijo da je tak katalizator na koncu aktiven pod vidno svetlobo. V okviru projekta bodo raziskani tudi parametri, ki vplivajo na učinkovitost katalizatorjev, njihovo mehansko robustnost ter mehanizmi njihovega delovanja, vključno s študijem zastrupljanja površine katalizatorjev, ter posledično izboljšanjem njihovih obstojnosti.

 Slika 1: Predlagani mehanizem prenosa naboja v oksoklastrnih Ni/Zn ZnO

Faze

Projekt bo potekal v več fazah, in sicer:

• Sinteza ZnO nanodelcev (končano).
• Modifikacija površine ZnO nanodelcev s klastri kovin Ni in Zn (končano).
• Karakterizacija pridobljenih fotokatalizatorjev (končano).
• Nanašanje nanodelcev na različne površine (steklo, Al2O3,…) (končano).
• Testiranje fotokatalitskih aktivnosti (majhni batch reaktorji) (končano).
• Testiranje fotokatalitskih aktivnosti (večji pretočni reaktorj) (končano).

Rezultati

Rezultati projekta bodo sproti objavljeni in posodobljeni.

Rezultati

Rezultati projekta so do sedaj bili objavljeni v:

[1] M. Ravbar, A. Kunčič, L. Matoh, S. Smole Možina, M. Šala, A. Šuligoj, RSC Adv. 2022, 12, 31235–31245. [COBISS.SI-ID 128813059]

[2] V. Kermelj, U. Lavrenčič Štangar, Adsorpcija fenitoina in oksitetraciklina na nanodelce ZnO, Univerza v Ljubljani, 2021. [COBISS.SI-ID 79572995]

[3] U. Rupnik, Anja, Lavrenčič Štangar, Fotokatalitska razgradnja petih modelnih farmacevtskih učinkovin z Ni-oplaščenim ZnO, Univerza v Ljubljani, 2022. [COBISS.SI-ID 138746627]

[4] A. Šuligoj, R. Cerc Korošec, G. Žerjav, N. Novak Tušar, U. Lavrenčič Štangar, Top. Curr. Chem. 2022, 380, 51. [COBISS.SI-ID 124839939]

[5] A. Šuligoj, M. Ravbar, K. Maver, T. Knaflič, N. Novak Tušar, U. Lavrenčič Štangar, In preparation, 2023 (v pripravi)

Miha Ravbar je prejel nagrado za najboljši poster v okviru konference EMEC22 v Ljubljani 5–8. decembra 2022.