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Fluorinated hypercrosslinked polymers for the adsorption of organic pollutants from wastewater
Le Tang
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Chemie
Betreuer*in
Robert Woodward
DOI
10.25365/thesis.77430
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-13744.02106.434324-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Hypervernetzte Polymere (HCPs) können aufgrund ihrer geringen Kosten, einfachen Synthese, großen spezifischen Oberfläche, permanenten und anpassbaren Porosität sowie ausgezeichneten chemischen und thermischen Stabilität als Adsorbentien zur Trennung organischer Schadstoffe aus Wasser und Abwasser verwendet werden. Die Einführung von Fluor in HCPs-Netzwerke verbessert die potenzielle Adsorption von Fluorchlorkohlenwasserstoffen durch Ausnutzung der Halogen-Halogen-Wechselwirkung sowie die Trennung von Öl (organischen Stoffen) von Wasser aufgrund der durch Fluor induzierten Hydrophobie. In dieser Arbeit haben wir eine Bibliothek fluorierter HCPs erstellt, wobei wir entweder 4,4′-Bis(chlormethyl)biphenyl (BCMBP) oder α,α′-Dichlor-p-xylol (pDCX) als Monomer und 4-Fluorbenzylchlorid (pFBC) oder Benzotrifluorid (BTF) als fluorhaltiges Monomer verwendet haben. Die Monomerverhältnisse wurden in den Polymeren, die mithilfe einer Friedel-Crafts-Alkylierungsreaktion synthetisiert wurden, systematisch variiert. Alle fluorierten HCPs wiesen hohe spezifische Oberflächen, gute thermische Stabilität und ausgezeichnete Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel und Wasser auf. Darüber hinaus ließ sich ihr Fluorgehalt leicht steuern durch einfaches Variieren die Konzentration des fluorhaltigen Monomers während der Polymerisation. Unter den HCPs wies jedoch das Produkt BFHCP100, das auf der Selbstkondensation von BCMBP basiert und kein Fluor enthält, die höchste spezifische Oberfläche (1748 m2/g) und die beste Öladsorptionskapazität gegenüber allen gemessenen organischen Lösungsmitteln auf (max. 15,23 g/g gegenüber 1,2-Dichlorethan) und erreichte eine Öl-/Wassertrennungseffizienz von über 99 %. Die Netzwerke zeigen Potenzial für die Behandlung von Abwässern mit organischen Schadstoffen und legen nahe, dass die Einbeziehung von Fluor in HCPs keinen Vorteil für die organische Adsorption brachte.
Abstract
(Englisch)
Hypercrosslinked polymers (HCPs) can be used as adsorbents to separate organic pollutants from water and wastewater due to their low cost, facile synthesis, high specific surface area, permanent and tunable porosity, and excellent chemical and thermal stability. The introduction of fluorine into HCPs networks enhances potential chlorofluorohydrocarbons adsorption, by utilizing the halogen-halogen interaction, as well as the separation of oil (organics) from water due to the fluorine-induced hydrophobicity. In this work, we prepared a library of fluorinated HCPs, using either 4,4′-bis(chloromethyl)biphenyl (BCMBP) or α,α′-dichloro-p-xylene (pDCX) as monomer, with 4-fluorobenzyl chloride (pFBC) or benzotrifluoride (BTF) as fluorine-containing monomer. Monomer ratios were varied systematically throughout the polymers, which were synthesized using a Friedel-Crafts alkylation reaction. All fluorinated HCPs exhibited high specific surface areas, good thermal stability and excellent resistance to organic solvents and water. Further, their fluorine contents were easily controlled by simply varying the concentration of fluorine-containing monomer upon polymerization. Among the HCPs, however, the product BFHCP100, based on the self-condensation of BCMBP and containing no fluorine, displayed the highest specific surface area (1748 m2/g) and best oil adsorption capacities toward all measured organic solvents (max. 15.23 g/g toward 1,2-dichloroethane), achieving an oil/water separation efficiency of over 99%. The networks show potential for the treatment of wastewater containing organic pollutants and suggest that the inclusion of fluorine in HCPs did not impart benefit for organic adsorption.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
fluorierte HCPs Öladsorption Wasseraufbereitung
Schlagwörter
(Englisch)
fluorinated HCPs oil adsorption water treatment
Autor*innen
Le Tang 
Haupttitel (Englisch)
Fluorinated hypercrosslinked polymers for the adsorption of organic pollutants from wastewater
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
52 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Robert Woodward
Klassifikationen
51 Werkstoffkunde > 51.70 Polymerwerkstoffe. Kunststoffe ,
58 Chemische Technik > 58.51 Abwassertechnik. Wasseraufbereitung
AC Nummer
AC17398108
Utheses ID
74060
Studienkennzahl
UA | 066 | 862 | |