مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : آلاینده هایی مانند یونهای فلزات سنگین یا گازهای سمی اثرات مضری بر محیط زیست و سلامت انسان وارد کرده‌اند. غلبه بر این اثرات نامطلوب همچنان یک وظیفه جدی و مهم است. چارچوب‌های فلزی-آلی متخلخل بلورین جدید (MOFs)، با شیمی تطبیق پذیر و پایداری شیمیایی عالی، خواص امیدوار کننده‌ای را در زمینه حذف آلاینده‌های خطرناک مختلف نشان داده‌اند. این بررسی بر پیشرفتهای اخیر MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF و بهره برداری از آنها در کاربردهای زیست محیطی شامل؛ تصفیه آب، ذخیره سازی و جداسازی گازهای آلاینده متمرکز است. در نهایت، چالش‌ها و روندهای تکاملی MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF در آینده مورد بحث و بررسی قرار می‌گیرند.
نتیجه گیری و چشم انداز
در این بررسی، استراتژی‌های مصنوعی MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF خلاصه شده است؛ این مواد به عنوان جاذب در کاربردهای زیست محیطی، به‌ویژه برای تصفیه آب و پالایش هوا، بسیار نویدبخش هستند. در سال‌های اخیر، تعداد زیادی از مقالات، جذب یونهای فلزی سمی از محلول‌های آبی و ذخیره‌سازی گازهای خطرناک جوی با استفاده از MOFs را گزارش کرده‌اند که نشان دهنده اهمیت این مواد در کاربردهای محیطی است. در بیشتر موارد، MOFها دارای سطح ویژه بزرگ (1000–10000 m2 g−1) و تخلخل بالا هستند. علاوه بر این، نرخ جذب و راندمان حذف را میتوان با عامل‌دار کردن یا تولید کامپوزیتهایی بر پایه MOF افزایش داد. به عنوان نتیجه‌گیری، برای MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF، عملکرد جذب موثر عمدتاً به دلیل ترکیب عاملی MOFها و هدف جذب شونده است، ساختار متخلخل بسیار منظم و انعطاف‌پذیر این مواد نفوذ جذب شونده ها را بهبود میدهد و همچنین کنترل میکند. بنابراین، هنگام طراحی جاذبها، تمام پارامترها (به عنوان مثال، ظرفیت جذب، سنتیک، انتخاب پذیری، چرخه پذیری و پایداری ساختاری) باید در نظر گرفته شوند تا عملکرد جذب بهینه به دست آید. با وجود دستاوردهای قابل توجه در سال‌های اخیر، مسائل و چالش‌های حل نشدهای نیز باقی مانده‌اند، که در میان آنها، پایداری ساختاری ضعیف (در شرایط اسیدی، خنثی و بازی) و بازده کم، کاربردهای عملی را به شدت محدود میکند. برای تصفیه آب، 1) به‌طور‌کلی، شرایط محلول، به ویژه pH و همزیستی ماده جذب شده تأثیر قابل توجهی بر رفتار جذب MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF دارند. 2) محدوده pH فعال برخی از MOFها نسبتاً کم است، بنابراین به شدت لازم است که پایداری عملکردی بیشتر MOFها یا کامپوزیتهای بر پایه MOF در محدوده pH وسیع‌تر در آینده مورد مطالعه قرار گیرد. 3) باید برای کاربردهای عملی، MOFها یا کامپوزیتهایی با ساختار پایدارتر (در محیط آبی اسیدی، خنثی و بازی) مورد تحقیق قرار گیرند. 4) برای جلوگیری از آلودگی ثانویه، بازسازی[1] و پایداری طولانی مدت MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF باید در تحقیقات آینده بهبود یابد. 5) جذب همزمان یونهای رقابتی متعدد به سمت MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF از اهمیت زیادی برخوردار است و برای کاربردهای عملی، نیاز به بررسی بیشتری دارد. 6) تبدیل کاتالیستی برخی از یونهای فلزی محلول به انواع نامحلول برای حذف و غنی سازی یونهای فلزی سمی موثر است (شماتیک 2).
شماتیک 2. خلاصه‌ای از چهار جنبه در نظر گرفته شده برای طراحی MOF¬ها و کامپوزیت¬های بر پایه MOF در جاذب¬های با کارایی بالا.
برای پالایش هوا، 1) قابلیت تطبیق MOFها، اصلاح پیوندهای آلی و SBU[1] را تسهیل میکند که بر روی هدف قرار دادن فعل و انفعالات با گازهای سمی مختلف موثر است. 2) همچنان ویژگی بازسازی و پایداری ساختاری چالش برانگیز است که به ندرت در اکثر آثار گزارش شده مورد بحث قرار گرفته است. 3) طبیعت آبدوست و مراکز بسیار فعال، رویکردی کم- انرژی را برای حذف موثر گازهای خطرناک ارائه می دهد.
در دهه گذشته، MOFها به عنوان یک ماده فوق‌العاده برای کاربردهای چندگانه مطرح شده‌اند و تعداد فزاینده‌ای از نشریات آشکار می‌کنند که MOFها و کامپوزیتهای بر پایه MOF می‌توانند در تصفیه آب و پالایش هوا عملکردی نزدیک به مواد متداول و یا حتی فراتر داشته باشند. بر همین اساس، بررسی‌های نظری کامل‌تری در مورد رفتارها و مکانیسم‌های جذب، ضرورت دارد. برای کاربردهای گسترده محیطی، ظرفیت جذب بالا، سینتیک سریع، انتخاب پذیری عالی، بازسازی و قابلیت استفاده مجدد بهتر و تولید انبوه نیز باید در نظر گرفته شوند.
Metal–Organic Frameworks[1]
Regeneration[2]
[3] واحدهای سازندهی ثانویه
ترجمه و ویرایش : مریم مهاجر
source : Composites for Environmental Applications. Adv. Sci. 2022, 2204141.
https://doi.org/10.1002/advs.202204141
