Turtă Constantin, academician, dr. hab., prof. _____________
(numele, prenumele, grad, titlu ştiinţific)(semnătura)
Anexa 1.2.
Fişa proiectului din cadrul Programului de Stat
I. Codul şi denumirea proiectului
Codul: 11.832.08.06A
Denumirea proiectului: Difuzia moleculelor de apă şi captarea ionilor paramagnetici din soluţii acvatice de către formele polimorfe ale carbonatului de calciu.
II. Denumirea Programului de stat, Denumirea direcţiei strategice
Cercetări ştiinţifice şi de management ale calităţii apelor.
Programul 16.18. Cercetări ştiinţifice aplicative în domeniul valorificarea resurselor umane, naturale şi informaţionale pentru dezvoltarea durabilă a economiei ţării.
III. Obiectivele proiectului
1. Cercetări fundamentale în domeniul structurii moleculare a apei.
2. Cercetări aplicative referitor la autodifuzia moleculelor de apă şi difuzia lor în soluţii acvatice în dependenţă de concentraţia cationilor.
3. Elaborarea metodei de captare a ionilor metalelor grele din soluţii acvatice de către vaterit în stare metastabilă ca una dintre metodele alternative de purificare a apelor, cu utilizarea spectroscopiei RES.
IV. Termenul executării
02.01.2011 - 31.12.2012
V. Volumul total planificat al finanţării
180 mii lei
VI. Volumul finanţării pe perioada evaluată (mii lei)
Finanţarea planificată 90 mii lei
Executată 90 mii lei
VII. Volumul cofinanţării (mii lei)
0 lei
VIII. Organizaţiile, subdiviziunile - executori ai proiectului (institut, laborator, secţie, sector etc.)
Institutul de Chimie al AŞM, Centrul Chimie Fizică şi Nanocompozite, Laboratorul Rezonanţa Magnetică şi Spectroscopia Laser
Colesnic Igor, inginer coordonator (eliberat din 01.08.2012)
X. Sumarul activităţilor realizate pînă în prezent
Activităţi planificate
Activităţi realizate şi rezultate noi obţinute în cadrul proiectului (150 cuvinte)
1.
Studiul diferitor tipuri de apă prin metoda DOSY 2D RMN
A fost evidenţiată dependenţa anomală a coeficientului de difuzie D al apei de concentraţie (creşterea valorii D cu mărirea concentraţiei) pentru ionii de bariu în soluţie acvatică a clorurii de bariu la temperatura t = 25 0C într-un interval îngust de concentraţie (până la c = 12 mg/ml.
2.
Sintetizarea formelor polimorfe ale carbonatului de calciu şi atestarea prin RES a prezenţei ionilor paramagnetici ai metalelor de tranziţie în soluţiile apoase cercetate
Au fost determinate condiţiile experimentale convenabile de obţinere a vateritului - faza metastabilă a carbonatului de calciu - la iradiere cu unde ultrasonore la 20 KHz, timp de 2 min, la temperatura camerei, fără surfactant, pe baza soluțiilor de clorură de calciu şi carbonat de potasiu de concentraţie 1M. Metoda de sinteză efectuată furnizează cu randament de 90-95% amestecul de vaterit/calcit = 3/2, conform datelor spectroscopiei IR si analizei prin difracție cu raze X. Testarea probelor pe baza spectroscopiei RES a demonstrat că acestea, în limita sensibilităţii metodei RES, nu conţin impurităţi paramagnetice. Deasemenea s-a stabilit, că intensitatea spectrelor RES creşte liniar cu mărirea concentraţiei ionilor metalelor grele impregnaţi de către vaterit în stare metastabilă.
3.
Elaborarea metodei de obţinere a vateritului în cantităţi sufuciente cu randament satisfăcător (circa 80%) pentru efectuarea experimentelor de absorbţie a ionilor paramagnetici din apă
Vaterit de puritate înaltă a fost preparat prin precipitarea acestuia la agitarea energică a soluţiilor de CaCl2 şi K2CO3 la temperatura camerei, fără adaos de agenţi tenzioactivi, variind condițiile de reacţie, precum: 1. concentrația reactanților, 2. succesiunea adăugarii reactanților și 3. iradierea cu unde ultrasonore.
4.
Analiza cantitativă a formelor metastabile ale carbonatului de calciu, folosind metodele spectrale. Determinarea capacităţii de absorbţie a formelor polimorfe ale carbonatului de calciu în baza soluţiilor-model ale metalelor de tranziţie
Raporturile de masă ale vateritului în amestecurile conținând cei trei polimorfi ai CaCO3 (calcit, aragonit şi vaterit) au fost determinate pe baza metodei difracţiei cu raze X şi a spectrelor lor în IR. Prin metoda RES a fost demonstrat, că vateritul captează ionii metalelor grele de Cu(II) şi Mn(II) prezenţi în apa demineralizată. Aceste observaţii sunt favorabile utilizării vateritului în calitate de agent accesibil şi eficient pentru purificarea apelor ce conţin ioni metalici. S-a demonstrat că odată cu creşterea treptată a concentraţiei ionilor Mn2+ de la 10-4 M (cînd spectrul RES încă nu se observă) pînă la 10-1 M are loc dispariţia treptată a structurii hiperfine a spectrului RES, datorită interacţiunii magnetice dipol-dipolare dintre centrele paramagnetice.
XI. Sumarul activităţilor proiectului realizate în perioada evaluată
Activităţi planificate
Activităţi realizate şi rezultate noi obţinute în cadrul proiectului (150 cuvinte)
1.
Elaborarea metodei de obţinere a vateritului în cantităţi sufuciente cu randament satisfăcător (circa 80%) pentru efectuarea experimentelor de absorbţie a ionilor paramagnetici din apă
Vaterit de puritate înaltă a fost preparat prin precipitarea acestuia la agitarea energică a soluţiilor de CaCl2 şi K2CO3 la temperatura camerei, fără adaos de agenţi tenzioactivi, variind condițiile de reacţie, precum: 1. concentrația reactanților, 2. succesiunea adăugarii reactanților și 3. iradierea cu unde ultrasonore.
2.
Analiza cantitativă a formelor metastabile ale carbonatului de calciu, folosind metodele spectrale. Determinarea capacităţii de absorbţie a formelor polimorfe ale carbonatului de calciu în baza soluţiilor-model ale metalelor de tranziţie
Raporturile de masă ale vateritului în amestecurile conținând cei trei polimorfi ai CaCO3 (calcit, aragonit şi vaterit) au fost determinate pe baza metodei difracţiei cu raze X şi din spectrele lor în IR. Prin metoda RES a fost demonstrat, că vateritul captează ionii metalelor grele de Cu(II) şi Mn(II), prezenţi în apa demineralizată. Aceste observaţii sunt favorabile utilizării vateritului în calitate de agent accesibil şi eficient pentru purificarea apelor ce conţin ioni metalici.
XII. Lista lucrărilor ştiinţifice (monografii, articole, obiecte de proprietate intelectuală) cu referinţă la proiectul dat pe anul 2012 (conform formei 4 din structura raportului)
GERU, I.I.; GORINCHOY, N.; BALAN, I. Pseudo Jahn-Teller origin of the proton tunneling in Zundel cation containing water clusters. In: Укр. Физ. Журн., 2012, т. .57, №11, 1149- 1155.
GERU, I.I.; BARBA, A.N.; MANOLE, S.F. Study of the molecules diffusion in chloride aqueous solutions by means of 2D DOSY NMR method. In: The 9th Meeting “NMR in Heterogeneous Systems”, Saint Petersburg, Russia, 2012: Book of abstr. p. 34.
GERU, Ion; MANOLE, Stefan; GORINCIOI, Elena; MÂRZAC, Iurie. Aplicarea metodei Rezonanței Electronice de Spin (RES) pentru studiul captării de către vaterit a ionilor de Cu (II) și Mn (II) din soluţii apoase. In: Conferinţa fizicienilor din Moldova, CFM-2012, Bălţi, Moldova, 22-23 octombrie, 2012: Rezumatele conf., pag. 26.
XIII. Relevanţa rezultatelor ştiinţifice obţinute (până la 200 de cuvinte), 2012
Una dintre problemele de bază ale secolului XXI este elaborarea metodelor de purificare a apelor potabile, dat fiind faptul ca acestea sunt poluate datorită nerespectării în mai mică sau mare măsură a actelor normative în vigoare privind protecţia mediului ambiant. Există mai multe metode cunoscute de purificare a apelor, care se utilizează pe larg în practică, în baza legislaţiei Republicii Moldova. O altă problemă referitoare la proprietăţile apei este structura moleculară a apei în formă de clusteri moleculari de diferită structură şi componenţă, care cauzează un număr mare de anomalii ale proprietăţilor fizice şi fizico-chimice ale acesteia şi complică cu mult analiza proceselor cu participarea moleculelor apei.
Pe baza metodei 2D DOSY NMR au fost determinaţi coeficienţii de difuzie ale moleculelor de apă în soluţii acvatice, în prezenţa unor ioni ale metalelor grele, cu aprecierea dependenţei acestora de concentraţia ionilor în soluţii. A fost realizată deasemenea o metodă de purificare a apei potabile, bazată pe proprietatea vateritului – o formă polimorfă metastabilă a carbonatului de calciu – de a capta ionii metalelor grele din apă. Această metodă, optimă în termeni de accesibilitate a manipulărilor, cost şi eficienţă, permite de a propune o nouă modalitate de purificare a apelor potabile.
XIV. Beneficiarul (ministere, instituţii de stat sau private, întreprinderi etc.)
