Fliur Macaev, dr. hab., profesor cercetător ___________
(numele, prenumele, grad, titlu ştiinţific) (semnătura)
Anexa 1.1.
Fişa proiectului de cercetări fundamentale
Denumirea direcţiei strategice, codul şi denumirea proiectului
Programul 16.08. Cercetări ştiinţifice fundamentale în domeniul valorificarea resurselor umane, naturale şi informaţionale pentru dezvoltarea durabilă a economiei ţării.
Codul: 11.817.08.21F
Denumirea proiectului: Studiul proceselor chimice şi fizico-chimice în sisteme eterogene policomponente pentru elucidarea fenomenelor de suprafaţă în obiecte acvatice
Obiectivele proiectului
Obiectivele cercetărilor planificare cuprind utilizarea teoriei capacităţii de tamponare in sisteme eterogene pentru evaluarea efectelor remedierii metalelor in ape contaminate, cercetarea aplicabilităţii unor noi agenţi de acumulare în voltametria adsorbtivä cu stripping catodic cu scopul măririi sensibilităţii metodelor electrochimice de analiză a metalelor, aplicarea electrodului din fibra carbon modificat la dozarea compuşilor organici nocivi in obiectele mediului ambiant si produse agroalimentare, obţinerea noilor materiale bio-polimerice nanoansamblate pe bază de gelatină şi montmorilonit şi utilizarea lor in domeniul ingineriei ţesuturilor (implant medicinal), sinteza adsorbanţilor pe bază de montmorilonit intercalat cu oligomeri şi testarea lor pentru utilizare în procese catalitice. Studiile electrometrice (voltametria adsorbtivă cu stripping catodic, aplicarea electrodului din fibra carbon modificat), sinteza noilor materiale şi catalizatori (materiale bio-polimerice, argile intercalate) şi aprofundarea teoriei de tamponare in sisteme eterogene prezintă investigaţii complementare în vederea măririi sensibilităţii metodelor electrochimice de analiză a metalelor şi compuşilor organici nocivi in obiectele mediului ambiant si produse agroalimentare. De rând cu elucidarea aspectelor teoretice, studiile unui spectru mai larg de adsorbanţi deschid noi perspective practice, în vederea aplicării tehnologiilor noi, numite tehnologii de tratament avansat a apelor (TTAA),utilizând adsorbanţi cu proprietăţi avansate sorbtive şi catalitice şi, prin urmare, o exploatare rezonabilă a adsorbanţilor.
Sumarul activităţilor proiectului realizate în perioada evaluată
Activităţi planificate
Activităţi realizate şi rezultate noi obţinute în cadrul proiectului (150 cuvinte)
2. Elaborarea teoriei de acţiune tampon în sisteme eterogene, procedeelor de analize electrochimice şi sinteze a noilor materiale pe bază de montmorilonit.
2.1. Elaborarea şi utilizarea teoriei de acţiune tampon în sisteme eterogene pentru evaluarea efectelor remedierii metalelor în ape contaminate.
Pentru un şir de sisteme mai complexe a fost demonstrată relaţia de reciprocitate dintre capacităţile de tamponare faţă de toţi componenţii sistemului eterogen. Pentru toate sistemele cercetate s-a dovedit a fi valabilă o ecuaţie generală care denotă ca capacitatile de tamponare a unui sistem eterogen sunt reciproc proportionale. Este important faptul ca intensităţile (capacităţile) de tamponare sunt nemijlocit legate de stabilitatatea sistemelor eterogene multicomponente fata de exercitarea unor acţiuni din exterior (variaţia temperaturii si compozitiei chimice), care conduc la modificarea echilibrelor chimice din sistem şi drept urmare la dispariţia unor specii chimice ţi apariţia unor specii noi. Relaţiile matematice deduse au fost confirmate de datele experimentale pentru un şir de sisteme preluate din literatura de specialitate, în majoritatea cazurilor fiind înregistrată o corelare extrem de bună a datelor calculate cu rezultatele experimentale. Au fost studiate echilibrele chimice complexe în sistemul molbden (VI) – citrat – H+. În acest sistem se stabilesc un numar extrem de mare de diverse echilibre cu formare unor complecşi monomeri şi polimeri, în funcţie de raportul molar dintre ionul de molibden şi citrat, cît şi de pH-ul soluţiei. S-a dovedit că în soluţii foarte acide (pH = 1 -3) ionul molibden (VI) se află practic doar in forma complexată sub formă de complecşi citrici protonaţi. Rezultatele obţinute au argumentat condiţiile de determinare electrochimică a molibdenului (VI) în prezenţa ionului de citrat în soluţii foarte acide.
2.2.Sinteza adsorbanţilor intercalaţi în forma Al-, Cu- şi Mn-montmorilonit (montmorilonit-model, Ascangel, Georgia).
Au fost stabilite caracteristicile sorbţional-structurale a adsorbanţilor intercalaţi şi influenţa condiţiilor de sinteză a lor. Curbele distribuirii porilor după dimensiuni pentru adsorbanţii intercalaţi indică maximele, corespunzătoare semilăţimii micro-porilor de ordinul 7 Å, de asemenea prezenţei mezo-porilor cu semilăţimea de ordinul 26-27 Å. Suprafaţa specifică (după BET) a adsorbanţilor intercalaţi creşte, în comparaţie cu a montmorilonitului iniţial. Tratarea cu acid facilitează curăţarea mezo-porilor pe suprafaţa exterioară şi majorarea suprafeţei lor de 2-2,5 ori, de asemenea majorarea acidităţii de tipul Brönsted. Cea mai înaltă eficienţă de oxidare (94%) a metiloranjului cu H2O2 (testat ca model a azo-coloranţilor în apele uzate) s-a obţinut în prezenţa H-formei Al-montmorilonitului intercalat, obţinut la raportul molar iniţial OH-/Al3+ 2:1. Acest adsorbant posedă de asemenea cel mai pronunţat efect catalitic, având o intensitate a chemiluminiscenţei luminolului de 18 ori mai mare faţă de martor.
2.3. Elaborarea procedurii de analiză a compuşilor naturali biologic activi (flavonoizi, carotenoide).
Aplicând voltametria ciclică rapidă (v = 0,1–2000 V s-1), s-a efectuat studiul redox perechii NAD+/NADH (nicotinamide adenine dinucleotide oxidized/nicotinamide adenine dinucleotide reduced) pe micro-electrodul din fibră de carbon dopat cu un monostrat de cupru şi mercur (Cu-MMCFE). S-a constatat că procesul de inter-conversie a perechii NAD+/NADH are loc rapid, prin reducerea catalitică a formei oxidate NAD+ cu hidrogenul atomar H0 şi regenerarea ulterioară a formei oxidate. Reducerea electro-catalitică a formei oxidate NAD+ şi oxidarea formei reduse NADH în soluţii în prezenţa proteinelor (albumine de bovine) intensifică semnalul analitic mai mult de trei ordine, asigurând înregistrarea unui semnal voltametric pentru ambele forme de co-enzime la nivel pico-molar. Această sensibilitate înaltă înregistrată, se explică analizând trei cicluri electro-catalitice stabilite pe electrod între perechile redox H+/0, Cu2+/0 şi NAD+/NADH.
2.4. Studiul proprietăţilor acido-bazice ale unor noi reagenţi organici pentru utilizarea lor în metode de analiză cu acumulare adsorbtivă.
S-au confectionat electrozi pastă de carbon care au fost modificaţi cu derivaţi de bistiouree (fenil-bistiouree şi bisfenil-bistiouree). Studiul comportamentului electrochimic al electrozilor modificati permit de a largi spectrul domeniului de inregistrari a concentratiilor de metale grele odata cu modificarea suprafetei electrodului carbon vitros. Adaugarea in filmul de polipirol a bilelor de polistiren cit si a argilei in filmul de polietilenimina conduce la o marire considerabila a conductivitatii electrochimice A fost utilizată o noua tehnica voltametrica in studiul comportamentului electrochimic al V(v) in prezenta soluției tampon de acetat si 2,3-DHBA utilizind electrodul de platina disc-rotitor. S-a constatat utilizarea tehnicii voltametrice de acumulare al complexului vanadiului cu 2,3-DHBA pe electrodul picator de mercur este cea mai eficientă decăt tehnica voltametriei ciclice cu utilizarea electrodului de platina disc-rotitor. Studiile electrochimice au fost realizate in soluții cu aciditate diferită si s-a stabilit ca valoarea optima a pH-ului experimentului se afla în domeniul de 4.0-5.5.
Lista lucrărilor ştiinţifice (monografii, articole, obiecte de proprietate intelectuală) cu referinţă la proiectul dat pe anul 2012 (conform formei 4 din structura raportului)
Articol din revista cu factor de impact :
- articole din reviste cu facto de impact 1,0-2,9
RUSU, V.; POSTOLACHI, L.; POVAR, I.; ALDER, A.; LUPASCU, T. Dynamics of phosphorus forms in the bottom sediments and their interstitial water for the Prut River (Moldova). In: Environmental Science and Pollution Research. 2012, 19(8), 3126-3131. ISSN 0944-1344 (IF: 2.6)
POVAR, I.; RUSU, V. Aluminium heterogeneous speciation in natural waters. In: Canadian Journal of Chemistry. 2012, 90(4), 326-332 (IF: 1.4) ISSN (print): 0008-4042
POVAR, I.; RUSU, V. Buffer capacity of heterogeneous chemical equilibria in natural waters. In: Canadian Journal of Chemistry. 2012, 90(4), 395-402 (IF: 1.4) ISSN (print): 0008-4042
LUPASCU, T.; NASTAS, R.; RUSU, V.; DUCA, Gh.. Study of hydrogen sulfide removal from groundwater. In: Environmental Engineering and Management Journal. 2012, 11(3), 603-606. (IF: 1,004) ISSN 1582-9596
- articole din reviste cu factor de impact 0,1-0,9
CAZAC, T.; KIRIYAK, L.; POVAR, I. Adsorption on the mercury drop surface of vanadium in the presence of 2,3-dihydroxybenzaldehide and bromate – ions. In: RevueRoumaine de Chimie. 2012, 57(9-10). (IF: 0.418) ISSN 0035-3930
Articole din reviste naţionale
categoria B
POVAR, I; KIRIYAK, L.; CAZAC, T. ION VATAMANU. Doctor in Chemistry, Head of Department “Analytical Chemistry” (75 years after his birth). In: Chemistry Journal of Moldova. 2012, 7(2), p. 9-11. ISSN 1857-1727.
POVAR, I.; CEREMPEI, V.; PINTILIE, B. Physicochemical properties of the gasoline and alcohol biofuel mixtures. In: Chemistry Journal of Moldova. 2011, 6(2), p. 48-52. ISSN 1857-1727.
RUSU, V.; POSTOLACHI, L.; MAFTULEAC, A.; LUPASCU, T. Pecularities of phosphorus forms dynamics in bottom sediments of river Dniester (Moldova). In: Chemistry Journal of Moldova. 2012, 7(2), p. 78-83. ISSN 1857-1727.
Articole în culegeri (naţionale / internaţionale):
POVAR, I.; CEREMPEI, V.; PINTILIE, B. The influence of alcohols on the main physicochemical caracteristics of biofuel mixtures. In: Proceedings of 4th International Scientific Conference on Energy and Climate Change. Athens, 2011. P.52-57. (n-a fost inclus în raportul din a. 2011)
POSTOLACHI, L.; RUSU, V.; MAFTULEAC, A. LUPASCU, T. MITINA, T. Assessment of heavy metals content in bottom sediments and their interstitial water of river Prut (Moldova). In: International Conference „Air and Water componenets of the Environment”, 23-24 March 2012, Cluj-Napoca, Romania. Book of Proceedings, Cluj-Napoca, p. 141-148.
NASTAS, R.; TCACI, M; GOREACIOC, T; RUSU, V.; LUPASCU, T. Testing of carbonaceous adsorbents for removal of pollutants from water. In: International Conference „Air and Water componenets of the Environment”, 23-24 March 2012, Cluj-Napoca, Romania. Book of Proceedings, Cluj-Napoca, p. 543-550.
RUSU, V.; POSTOLACHI, L.; MAFTULEAC, A.; LUPASCU, T. Dynamics of phosphorus content in bottom sediments and their interstitial water for the river Dniester (Moldova). In: Geoecological and bioecological problems of the North Black See coast. Tiraspol, November 9-10 2012. Proceeding of the international Conference, Tiraspol: PGU publ., p. 262-264.
NASTAS, R.; RUSU, V, TCACI, M.; GOREACIOC, T.; SANDU, M.; MAFTULEAC, A.; LUPASCU, T. Carbonaceous adsorbents for removal of pollutants from water. In: Geoecological and bioecological problems of the North Black See coast. Tiraspol, November 9-10 2012. Proceeding of the international Conference, Tiraspol: PGU publ., p. 211-213.
Teze ale comunicărilor la congrese, conferinţe, simpozioane, în culegeri (naţionale / internaţionale):
POVAR, I.; RUSU, V.; SPINU, O. Buffer capacity approach as a tool for assessing the fate of ionic pollutants in aquatic ecosystems. In: The V International Conference-Simposium „Ecological Chemistry 2012”, March 2-3 2012 Chisinau, Republic of Moldova, p. 57.
POVAR, I.; SPINU, O. Buffer capacity for heterogeneous aqueous systems. In: The V International Conference-Symposium “Ecological chemistry”, March 2-3, 2012, Chisinau, Republic of Moldova. P.56.
ПОВАР, И. О степени полиядерности гидроксокомплексов ионов металлов. B. Сборник материалов Всероссийской конференции „СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ” с международным участием, посвящённой 75-летию со дня рождения В.В. Кормачева. Чебоксары 2012. C. 155-156. ISBN 978-5-7677-1647-0.
ПОВАР, И.; ЧЕРЕМПЕЙ, В.; ПИНТИЛИЕ, Б.; ЦЫМБАЛЮК, Н.; СПЫНУ, О.; ЛУПАШКУ, Ф.; ХЭБЭШЕСКУ, И. Изучение зависимости основных физико-химических характеристик биотоплив от содержания моноатомных спиртов. B. Сборник материалов Всероссийской конференции „СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ХИМИЧЕСКОЙ НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ” с международным участием, посвящённой 75-летию со дня рождения В.В. Кормачева. Чебоксары 2012. C. 157-158. ISBN 978-5-7677-1647-0.
CAZAC, T.; CHIRIAC, L.; POVAR, I. Determination of trace V(v) in the Prut river by cathodic stripping. In: AXXXII-aConferintaNationaladeChimie, 03 - 05 octombrie 2012. Căciulata, judeţul Vâlcea, ROMÂNIA. Caciulata-2012. p.19.
POVAR, I. Dependenţa gradului de precipitare al compuşilor puţin solubili de un şir de variabile de concentraţie în sistemele multicomponente. In: A XXXII-a Conferinta Nationala de Chimie, 03 - 05 octombrie 2012. Căciulata, judeţul Vâlcea, ROMÂNIA. Caciulata-2012. p.36.
POVAR, I. Coeficientul de temperatură al gradului de precipitare al compuşilor puţin solubili. In: A XXXII-a Conferinta Nationala de Chimie, 03 - 05 octombrie 2012. Căciulata, judeţul Vâlcea, ROMÂNIA. Caciulata-2012. p.52.
LUPASCU, T.; NASTAS, R.; RUSNAC, A.; RUSU, V.; BIVOL, V. Improvement of processes for potabilization of raw surface and groundwater. In: The V International Conference-Simposium „Ecological Chemistry 2012”, March 2-3 2012 Chisinau, Republic of Moldova, p. 48.
NASTAS, R.; RUSU, V.; LUPASCU, T. Optimization of technologies for water treatment. In: The V International Conference-Simposium „Ecological Chemistry 2012”, March 2-3 2012 Chisinau, Republic of Moldova, p. 52.
RUSU, V.; POSTOLACHI, L.; MAFTULEAC, A.; LUPASCU, T. Assessment of phosphorus content in bottom sediments of the river Dniester (Moldova). In: The V International Conference-Simposium „Ecological Chemistry 2012”, March 2-3 2012 Chisinau, Republic of Moldova, p. 57.
POSTOLACHI, L.; RUSU, V.; LUPASCU, T. Assessment of Phosphorus Content in “Water-Particulate Materials-Bottom Sediments System” for the Prut River (Moldova). In: International Conference „ECOIMPULS 2012 – Environmental Research and Technology”, October 25-26, 2012. Regional Business Center Timisoara, Romania. Book of Abstracts, p. 20.
RUSU, V.; PANIŞ, A.; NASTAS, R.; LUPAŞCU, T. Testing of mineral adsorbents for removal of hydrogen sulphide from waters. In: International Conference „ECOIMPULS 2012 – Environmental Research and Technology”, October 25-26, 2012 – Regional Business Center Timisoara, Romania. Book of Abstracts, p. 37.
NASTAS, R.; RUSU, V.; LUPAŞCU, T.. Copper impregnated activated carbon for treatment of sulphurous waters. In: International Conference „ECOIMPULS 2012 – Environmental Research and Technology”, October 25-26, 2012 – Regional Business Center Timisoara, Romania. Book of Abstracts, p. 39.
CAZAC, T. Studiul comportamentului electrochimic al cadmiului (II) in prezenta S-metylizothiosemicarbazonei 5-tert-butyl-2-(tert-butyl-thio) benzene-1,3-dialdehydei. In: A XXXII-a Conferinta Nationala de Chimie, 03 - 05 octombrie 2012. Căciulata, judeţul Vâlcea, ROMÂNIA. 2012. p.18.
CAZAC, T.; COROPCEANU, E.; SPINU, O. Comportamentul Electrochimic al [Zn2(NioxH2)2(CH3 COO)4(H2 O)2(α,α’-Dipy)] pe picatura de mercur. In: A XXXII-a Conferinta Nationala de Chimie, 03 - 05 octombrie 2012. Căciulata, judeţul Vâlcea, ROMÂNIA. 2012. p.20.
Brevete de invenţie:
RUSU, V.; NASTAS, R.; MAFTULEAC, A.; PANIŞ, A.; LUPAŞCU, T.. Procedeu de purificare a apelor de hidrogen sulfurat şi sulfuri. Hotărârea de acordare a brevetului din 31.12.2011, BOPI Nr. 12/2011. Brevet de inventier MD 4142. C1, 2012-07-31.
Relevanţa rezultatelor ştiinţifice obţinute (până la 200 de cuvinte), 2012
Elaborarea teoriei de tamponare a sistemelor eterogene multicomponente, care contin cel puţin două faze separate, permite crearea unor noi sisteme tampon, care pot fi cu succes utilizate in industria farmaceutica, sinteza de noi combinatii chimice, tehnologia chimica, chimia analitica etc. Cea mai înaltă eficienţă de oxidare (94%) a metiloranjului cu H2O2 (testat ca model a azo-coloranţilor în apele uzate) s-a obţinut în prezenţa H-formei Al-montmorilonitului intercalat, obţinut la raportul molar iniţial OH-/Al3+ 2:1. Acest adsorbant posedă de asemenea cel mai pronunţat efect catalitic, având o intensitate a chemiluminiscenţei luminolului de 18 ori mai mare faţă de martor. Utilizarea electrozilor din pasta carbon si carbon vitros modificat cu pelicule de diversă compoziție contribuie la o mărire considerabilă a conductivității electrice, ce permite dozarea unui șir de metale grele şi testarea unor preparate farmaceutice la nivel de urme. Aceste rezultate corespund cerințelor mondiale de cercetare şi dezvoltare în domeniul chimiei electroanalitice.
