Esponges impregnades amb carbons derivats de les xarxes metal·loorgàniques tipus ZIF-67 i MIL-100 per a l'extracció d'hidrocarburs

Abstract

[cat] En aquest treball s’han sintetitzat a temperatura ambient diverses xarxes metal·loorgàniques (MOFs) de les famílies ZIF-67 i MIL-100 i s’han obtingut els corresponents carbons porosos derivats mitjançant la calcinació en atmosfera inert del MOF i el posterior tractament amb àcid del carbó així obtingut. Els diferents materials preparatss’han caracteritzat a través de tècniques instrumentals adequades, tals com difracció de raigs X, microscòpia electrònica, anàlisi termogravimètrica i adsorció física de gasos a 77 K. Fent ús dels carbons derivats tractats amb àcid s’han preparat diverses esponges, les qualss’han caracteritzat cristal·logràfica i morfològicament, el que ha permès corroborar que el mètode de tinció utilitzat permet la correcta impregnació de les esponges comercials de melaminaformaldehid amb els carbons porosos. Les esponges obtingudes són altament hidrofòbiques i oliofíliques, amb angles de contacte pròxims als 140°. L’avaluació de les esponges preparades per a l’extracció d’hidrocarburs de l’aigua ha mostrat que aquests materials híbrids poden separar de forma efectiva i selectiva diferents hidrocarburs de l’aigua, presentant notables capacitats d’absorció, així com una bona reciclabilitat. A més, s’ha provat l’aplicabilitat a la separació d’hidrocarburs d’aigua de l’esponja MFS-c-MIL-100(Fe)-HCl mitjançant dos sistemes de separació diferents i en una mostra d’aigua real. Els estudis realitzats suggereixen que les esponges impregnades amb carbons derivats de MOFs poden constituir potencials candidats per a la separació d’hidrocarburs de l’aigua.

[eng] In this work, different metal-organic frameworks (MOFs) of the ZIF-67 and MIL-100 families have been synthetized at room temperature and their derived porous carbons have been obtained by calcination of the MOF in inert atmosphere and subsequent acid treatment of the carbon so obtained. These materials have been characterized by appropriate instrumental techniques such as X-ray diffraction, electron microscopy, thermogravimetric analysis and physical adsorption of gases at 77 K. Commercial melamine-formaldehyde sponges have been covered with the acid-treated MOFderived carbons. The crystallographic and morphological characterization has confirmed that the staining method used for their preparation allows the correct wetting of the sponges with the porous carbons. The obtained sponges are highly hydrophobic and oleophilic, with contact angles close to 140°. The evaluation of the prepared sponges for oil removal from water has shown that these hybrid materials can effectively and selectively separate different oils from water, showing remarkable absorption capacities as well as good recyclability. In addition, the applicability for oil/water separation of MFS-c-MIL-100(Fe)-HCl sponge using two different separation systems and a real water sample have been tested. Therefore, the obtained results suggest that sponges impregnated with MOF-derived carbons might be potential candidates for oil/water separation