Skip to main content

Polimer inkluzivne mebrane

Polimer inkluzivne membrane (PIM) su tanki filmovi od polimera koji selektivno prenose određene kemijske tvari (najčešće metalne ione) iz jedne otopine u drugu.

Membrana djeluje kao selektivna barijera – propušta samo određene molekule ili ione, dok ostale zadržava.

Tipično se sastoji od tri komponente:

1️⃣ Polimer (matrica)daje mehaničku stabilnost membrani npr. PVC ili CTA
2️⃣ Ekstraktant / nosač (carrier) molekula koja selektivno veže određeni ion odgovorna je za selektivnost
3️⃣ Plastifikator povećava fleksibilnost i omogućuje difuziju kroz membranu

    Proces se može zamisliti kao selektivni transport kroz tanki film.

    Koraci:

    1️⃣ Ulazna otopina (onečišćena voda)
    Sadrži različite metalne ione (npr. Cu²⁺, Zn²⁺, Pb²⁺).

    2️⃣ Vezanje iona na nosač u membrani
    Ekstraktant u membrani prepoznaje i veže ciljani ion.

    3️⃣ Difuzija kroz membranu
    Kompleks ion + nosač difuzijom prolazi kroz membranu.

    4️⃣ Otpuštanje iona u prijemnoj fazi
    U drugoj otopini (čista faza ili strip faza) ion se oslobađa i skuplja.

    Rezultat:

    • ulazna otopina → pročišćena
    • prijemna otopina → obogaćena ciljanim ionom

    PIM tehnologija ima nekoliko prednosti:
    vrlo selektivna separacija
    niska potrošnja kemikalija
    jednostavan sustav
    mogućnost izdvajanja vrlo niskih koncentracija metala

    Najčešće primjene PIM-ova
    1️⃣ Pročišćavanje voda
    Uklanjanje teških metala kao što su Pb²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Cr⁶⁺ iz industrijskih otpadnih voda, rudarskih voda, galvanizacijskih kupki
    2️⃣ Oporaba vrijednih metala
    PIM-ovi mogu izdvajati i koncentrirati vrijedne metale poput:litija, kobalta, nikla, zlata, rijetkih zemnih elemenata itd. 
    3️⃣ Analitička kemija
    PIM se koristi za predkoncentraciju metala prije analize (npr. ICP-MS). Prednost: povećava se osjetljivost analitičke metode.
    4️⃣ Zelene separacijske tehnologije
    PIM se smatra ekološki prihvatljivijom alternativom klasičnoj tekućinsko-tekućinskoj ekstrakciji, jer: koristi manje otapala, stabilniji sustav i jednostavniji proces.


    Novosti

    Sažetak projekta i ciljevi

    | Dražan Jozić | O projektu
    Polimerne inkluzivne membrane (PIM) predstavljaju inovativnu alternativu konvencionalnim ekstrakcijskim metodama nudeći selektivnost, mogućnost ponovne uporabe i manji negativan utjecaj na okoliš zbog značajnog smanjenja uporabe organskih otapala. Znanstvena istraživanja u ovom području sve više se usmjeravaju prema razvoju ekološki prihvatljivih tehnologija za tretiranje otpadnih voda, posebice onih kontaminiranih metalima. Za pripravu PIM-ova najčešće se koriste bionerazgradivi polimeri poput poli(vinil-klorida), no novija istraživanja u fokus stavljaju biorazgradive polimere iz obnovljivih izvora poput polilaktidne kiseline čime se otvaraju mogućnosti još zelenijeg pristupa. Uslijed nedovoljnog broja znanstvenih istraživanja alternativnih PIM-ova znanstvena zajednica nije u mogućnosti izvršiti njihovu usporedbu s postojećim PIM-ovim te donijeti utemeljen zaključak o potencijalu ekoloških prihvatljivijih polimera za njihovu izradu. Osnovni cilj projekta je priprava unaprijeđenih postojećih i alternativnih PIM-ova uz iznalaženje ekološki prihvatljivijih rješenja kroz optimizaciju sastava i postupaka prerade polimernih materijala utemeljenih na podatcima o strukturi i svojstvima materijala, te stabilnosti i učinkovitosti ekstrakcije PIM-ova. Projektom se primarno želi potaknuti interdisciplinarni pristup razvoju PIM-ova uz uporabu širokog spektra dodataka te metoda karakterizacije materijala kako bi se izradila baza podataka PIM-ova temeljenih na biorazgradivim polimerima iz obnovljivih izvora koja će omogućiti daljnji razvoj održivih rješenja PIM-ova.

    Cilj projekta:

    1. Razviti postupke priprave i ispitati primjenjivost većeg broj bionerazgradivih i biorazgradivih polimera te različitih ekstraktanata, omekšavala, punila i otapala u preradi i primjeni polimernih inkluzivnih membrana.
    2. Optimizirati postupke prerade postojećih i alternativnih polimernih inkluzivnih membrana te ih usmjeriti prema ekološki prihvatljivijim rješenjima.
    3. Provesti karakterizaciju strukture i svojstava ekstrakcijski i transportno najučinkovitijih polimernih inkluzivnih membrana.
    4. Ispitati potencijal primjene polimernih inkluzivnih membrana u realnim vodenim sustavima.
    5. Izraditi web stranicu i bazu podataka za usporedbu svojstava i učinkovitosti postojećih i alternativnih polimernih inkluzivnih membrana.
    6. Povećanje kvalitete znanstvenih radova te broja prijava na kompetitivne izvore financiranja.
    7. Uspostavljanje većeg broja suradnji s inozemnim partnerima.