English Romana


 

MATERIALE TEXTILE SPECIALIZATE PENTRU AUTOCURATARE (Textile fotocatalitice)


Tip de program si proiect: CAPACITATI, Modul III, proiect bilateral (Romania-Turcia)

Nr. contractului: 381/26.04.2010

Anul finalizarii: 2011

Durata proiectului: 1 an si 7 luni

Partener roman: Institutul National de Cercetare Dezvoltare pentru Textile si Pielarie

Partener turc: Universitatea Ege, Departamentul de Inginierie Textila

Autoritate Contractanta
pentru partea romana - Autoritatea Naţională pentru Cercetare Stiintifica (ANCS)
pentru partea turca - The Scientific and Technological Research Council Of Turkey (TUBITAK)

Obiectivele:

Obiectivul principal al proiectului il constituie realizarea de materiale textile fotocatalitice pentru articole sport, interior, medicale.
Obiectivele specifice proiectului, pentru indeplinirea scopului propus sunt:
1. Dezvoltarea de noi compusi fotocatalitici cu activitate marita in domeniul UV-VIZ; 
2. Dezvoltarea tehnologiilor de aplicare a acestora pe substraturi textile din bumbac, poliamida, poliester;
3. Caracterizarea proprietatilor fizice, chimice si microbiologice ale compusilor fotocatalitici si a materialelor textile realizate

Rezultatele obtinute si scurta descriere

1. Studiu privind eficienta fotodecolorarii colorantului metilorange indusa de fotocatalizatorii pe baza de TiO2/Ag
- In absenta fotocatalizatorilor, dupa 585 minute, numai 52,5% din metiloranjul expus radiatiilor UV este degradat;
- Fotodegradarea metiloranjului creste pe masura cresterii timpului de iradiere, indiferent de concentratia argintului in fotocatalizator;
- Eficienta fotodegradarii creste proportional cu cresterea concentratiei de fotocatalizator. La concentratii ridicate de fotocatalizator eficienta fotodegradarii scade datorita aglomerarii nanoparticulelor si a reducerii suprafetei expusa la lumina;
- Sedimentarea nanoparticulelor si absenta oxigenului conduce la reducerea activitatii fotocatalitice;
- Acoperirea suprafatei particulelor de TiO2 cu un numar mare de particule de Ag incarcate negativ, contribuie la reducerea eficientei fotocatlitice;
- Cea mai intensa fotodegradare se regaseste la fotocatalizatorul cu un continut in ioni de argint de 0,00012%Ag.

2. Studiu privind cinetica fotodegradarii metiloranjului in prezenta compusilor fotocatalitici
Decolorarea fotocatalitica a MO in solutii apoase de TiO2 poate fi descrisa cu ajutorul unui model cinetic de ordinul I, ln(A0/A) = kt, unde A0 este absorbanta initiala si A este absorbanta in orice moment, t. 
Fotodegradarea decurge dupa un model in trei trepte: initiala-lenta (datorita concentratiei ridicate de metiloranj care impiedica in mare masura patrunderea luminii la stratul de fotocatalizator), urmata de o etapa rapida(datorita numarului ridicat de specii reactive formate), urmata de etapa III, decurgand cu o viteza extrem de mica datorita dezactivarii fotocatalizatorului prin blocarea treptata a centrilor activi de catre produsii de reactie formati la suprafata catalizatorului. O alta explicatie a cineticii lente de reactie, dupa un anumit timp de fotodegradare, ar fi competitia intre fotodegradarea colorantului si a compusilor intermediari formati in urma fotodegradarii. Prezenta unei cantitati prea mari de argint scade eficienta catalitica a TiO2 datorita efectului de bariera, blocand atat difuzia cat si patrunderea luminii la suprafata oxidului de titan.

3. Studiu privind fotodegradarea metiloranjului prin spectrometrie FT-IR 
Compusii care rezulta in urma procesului de fotodegradare a metiloranjului de catre fotocatalizatorii pe baza de Ag/TiO2, s-au determinat prin spectrometrie FT-IR, pe domeniul 400–4000 cm− 1, in solutii alcoolice, pe pastile de KBr si pe cristale de CaF2. 
Dupa o ora de expunere la radiatii UV, se observa pastrarea structurii azoice a metiloranjului, indicata de prezenta frecventelor caracteristice inelelor benzenice (1411, 860cm-1), a legaturii caracteristice gruparii –N=N-, situata la 1657cm-1 si a gruparii sulfonice, SO3- situata la 1042cm-1.
Dupa 3 ore de expunere la radiatii UV, benzile specifice metiloranjului dispar, aparand benzii specifice produselor de fotodegradare, precum p-dimetilanilina.
Dupa 4 ore de expunere la UV se observa disparitia benzilor caracteristice compusilor organici si prezenta benzilor specifice fotocatalizatorilor folositi, respectiv a 
nanoparticulelor de Ag/TiO2.

4. Studiu privind fotodegradarea metiloranjului de catre compusii fotocatalitici tip Ag/TiO2
prin cromatografie pe strat subtire s-a efectuat prin diazotarea si cuplarea cu β –naftol a compusilor de degradare. Spoturile decelate, diferit colorate si cu diferite distante de migrare, sunt atribuite aminelor rezultate in urma fotodegradarii metiloranjului, p-dimetilanilina si acidul sulfanilic.

5. Studiu privind fotodegradarea metiloranjului in prezenta compusilor fotocatalitici prin cromatografie pe coloana lichida
S-au evidentiat picurile apartinand produselor de fotodegradare care dupa 120 de minute dispar ca urmare a mineralizarii tuturor produsilor existenti in solutie. 

6. Studiu privind structura morfologica a materialelor tratate 
Imaginile SEM releva depunerea particulelor de TiO2/Ag pe materialele textile. Gradul de incarcare este de 0,94% pentru compusul continand 75ppm Ag, de 1,05% -750ppm Ag si 0,68% -1500ppm Ag.
Coreland efectul fotocatalitic cu cresterea de masa, se poate spune ca fotocatalizatorul continand 750ppm Ag este cel mai eficient din punct de vedere al fotodegradarii compusilor organici.

7. Studiu privind efectul fotocatalitic al materialelor textile tratate cu compusi pe baza de TiO2/Ag
Eficienta fotocatalitica a materialelor textile tratate cuTiO2/Ag s-a testat prin descompunerea metiloranjului sub actiunea luminii solare si a luminii artificiale (standard – SR EN ISO 105-B06:4; lampa de Xenon,1000 W; 100 ore de expunere ). Materialele tratate, expuse la lumina artificiala, se decoloreaza mai rapid fata de martorul netratat, cea mai intensa fotodecolorare intalnindu-se la materialul tratat cu solutia continand 750ppm.

8. Metode de tratare material cu solutii fotocatalizatori si agenti de hidrofobizare 
Pentru cresterea eficientei fotocatalitice, materialele textile, s-au tratat cu un agent de hidrofobizare, NUVA TCC, in trei variante: fulardare cu fotocatalizator-uscare-fulardare cu NUVA TCC-condensare; fulardare cu NUVA TCC-uscare-condensare-fulardare cu fotocatalizator-uscare; fulardare cu fotocatalizator simultan cu NUVA TCC-uscare-condensare.

9. Studiu privind caracteristicile fizico-mecanice ale tesaturilor tratate cu fotocatalizatori si agent de hidrofobizare 
Materialele tratate au caracterizate fizico-mecanic ( masa, grosime, desime, permeabilitate aer/apa, forta de rupere, rezistenta termica si conductivitate termica). S-a observat ca fotocatalizatorii nu modifica esential proprietatile fizico-mecanice. Toate materialele prezinta o rezistenta ridicata la umectare. Metoda 3 permite depunerea unei cantitati mai ridicate de polimer (si/sau nanoparticule) pe suprafata materialului.
Imaginile SEM demonstreaza depunerea polimerului si particulelor pe material.

10. Studiu privind comportamentul microbiologic al materialelor textile tratate cu fotocatalizatori pe baza de TiO2/Ag
Materialele textile tratate cu fotocatalizatori Ag/TiO2 inhiba in proportie de 100% dezvoltarea coloniilor de Candida albicans.

Posibilitati de continuare a colaborarii in viitor:
Acest proiect reprezinta o diversificare si dezvoltare a temelor de cercetare efectuate alaturi de echipa turca de la Departamentul de Inginerie Textila a Universitatii Ege din Izmir, initiate intre INCDTP si Universitatea Ege in cadrul proiectelor bilaterale finantate de ANCS si TUBITAK si genereaza noi oportunitati de dezvoltare a unor teme de cercetare de maxima actualitate, care pot fi derulate atat prin proiecte nationale cat si prin alte colaborari internationale. 
De asemenea, proiectul este in spiritul strategiei de cercetare INCDTP de a dezvolta noi materiale si tehnologii textile.

Persoane de contact:
- Director General, Dr.Ing. Pyerina Carmen Ghituleasa, certex@ns.certex.ro 
- Director de proiect, biol. Clara Radulescu, clara.radulescu@certex.ro
- Investigator principal din partea romana, dr.ing. Iuliana Dumitrescu, iuliana.dumitrescu@certex.ro
- Director din partea turca: Aysegul Korlu, aysegul.ekmekci@ege.edu.tr