Mehanoķīmiskās un ķīmiskās dzelzs heksacianoferrātu sintēzes optimizācija izmantošanai par radionuklīdu sorbentiem brīvā un saistītā veidā uz tekstilmateriāliem sejas aizsargmaskām

Projekts tiek realizēts četrās darba pakās (WP – no angļu valodas “work packages”), kur  WP1-WP3 koordinē LU sadarbībā ar RTU un WP4  koordinēs RTU: 

• WP1 “Projekta vadība un izplatīšana” (projekta 1-36 mēnesis);
• WP2 “PZ sintēze” (projekta 1-15 mēnesis);
• WP3 ”Tekstila masku prototips” (projekta 16-25 mēnesis);
• WP4 “PB-tekstila ergonomikas un kalpošanas laika pielāgošana” (projekta 22-36 mēnesis).

Pārskata periods aptver projekta pirmo ceturksni, kura laikā tika uzsākta projekta ieviešana, definēti darba paku mērķi un uzdevumi, kā arī veikta sākotnējo darbību plānošana un sagatavošanās posms. Aktivitātes tika organizētas atbilstoši projekta grafikam.

Pārskata periodā veiktas aktivitātes darba paku  WP1 un WP2 ietvaros, kas tālāk aprakstītas.

WP1 “Projekta vadība un izplatīšana” aktivitātes.

WP1 aktivitātes ietvaros  projekta vadītājs ar sadarbības partnera institūcijas projekta vadītāju un WP1 atbildīgo I. Reinholdu veikuši aktivitātes, lai nodrošinātu projekta veiksmīgu izpildi. 

Iesākta  projekta WP1 aktivitātes 1.1. izpilde, projektam noslēgts līgums,  saņemts pirmais finansējums un projekta vadītājs  ir  ar projekta komandu  tostarp RTU sadarbības partneri sākuši  veikt administratīvas darbības projekta izpildei, finansējuma apguvei. 

Projekta  pirmajā ceturksnī organizēta projekta abu partneru institūciju  attālinātā sēde, kas ir protokolēta (rezultatīvais rādītājs (deliverable)  D 1.4). Pārspriesta  projekta rīcības komitējas sēžu organizēšana starp projekta partneriem. Pārspriestas paveiktās aktivitātes pirmajā posmā un veicamās aktivitātes otrajā ceturksnī.

1.2.  aktivitātes "Sabiedrības informēšana" ietvaros  ir sekojošas:

• Sagatavota informācija par projekta realizāciju projekta vadošā partnera mājaslapā: https://www.lu.lv/zinatne/programmas-un-projekti/nacionalas-programmas-un-projekti/2024-gada-1-konkurss/mehanokimiskas-un-kimiskas-dzelzs-heksacianoferratu-sintezes-optimizacija-izmantosanai-par-radionuklidu-sorbentiem-briva-un-saistita-veida-uz-tekstilmaterialiem-sejas-aizsargmaskam/#c162313.
• Izveidota norāde par projekta aktivitātēm ResearchGate mājaslapā projekta galvenā izpildītāja Ingara Reinholda profilā (ResearchGate ir izņemta sadaļa, kas ļauj  attiecināt projektam atsevišķu sadaļu, kas bija apsolīts projekta pieteikumā).

Aktivitātes 1.4  ietvaros sagatavots datu pārvaldības plāns (DPP) “FLPP2024: Prussian Blue-Modified Fiber Materials: Synthesis and Applications” (angliski), kas publicēts projekta  NZDIS (LZP) modulī: https://argos.openaire.eu/explore-plans/overview/public/123c3a0c-2261-4678-9fc1-450a58880391

Projekta plāns paredz vismaz triju  zinātnisko datu bāzu sagatavošanu par projektu rezultātiem – divas zinātniskās datubāzes  par WP2 un WP3 aktivitātēm tiks sagatavotas līdz projekta vidusposmam un  vēl viena zinātniskā datubāze, ko sagatavos projekta partnerinstitūcija RTU par WP4 aktivitātēm, tiks sagatavota uz projekta noslēguma posmu.

Projektā iegūtās zinātniskās datubāzes plānots publicēt atklāti pieejamā veidā, galvenokārt Eiropas atvērtās pētniecības repozitorijā Zenodo, nodrošinot atbilstību FAIR datu principiem.

WP2 “Prūsija zilā sintēze” aktivitātes.

Aktivitātes 2.1. ietvaros veikta Prūsija zilā (PZ) priekšsintēze, pielietojot ķīmiskās un mehanoķīmiskās metodes, pielietojot dažādas dzelzs II vai III  hlorīdu un sarkanā/dzeltenā  asinssāls reaģentu molārās attiecības (3:4, 1:1, 4:3 un 3:2), lai iegūtu tālākai auduma krāsošanai potenciālos krāsu pigmentus, kuriem iesākta struktūras raksturošana ar spektrometrijas  (infrasarkanā un Raman  spektrometrija), rentgendifraktometrijas (XRD)  un rentgenflourescentās analīzes (XRF) metodēm. Šo  savienojumu pielietojumu audumu krāsošanā atkarībā no sorbentu cēzija sorbcijas spējas no ūdens šķīdumiem plānots izvērtēt nākamajos projekta posmos. 

Aktivitātes 2.2. ietvaros veikti audumu krāsošanas priekštesti. LU pētījumiem tika atlasīti  četri auduma paraugi, kas saņemti no  RTU sadarbības partneriem – divi dažādi TENCEL audumi ar atšķirīgām īpašībām un divi dažādi Lyocell  materiāli , kas visi ir pielietoti dažādu slāņu materiāliem  sejas aizsargmasku izstrādei. Veikta  audumu  struktūras analīze ar FTIR  spektroskopijas metodi.

Lai pārbaudītu auduma priekšapstrādes ietekmi uz krāsošanas efektivitāti, tika izmantots viens no Tencel audumiem (17/0672/4723). 

Sākotnēji novērtētas priekšapstrādes metodes, tikai sagatavoti vairāki paraugi apstrādāti 5 dažādos veidos (veicot vāju oksidatīvo apstrādi ar peroksīdu, oksidatīvo apstrādi ar persulfātu, spirta šķīdumu un sārmainu šķīdumu istabas temperatūrā un paaugstinātā temperatūrā), novērtējot celulozes virsmas izmaiņas un PZ krāsas stabilizēšanas efektu.

Pamatojoties uz projekta vadītāja priekšizpēti, tika atlasītas 8 dažādas  krāsošanas metodes priekšmodificētajiem paraugiem, lietojot dažādas attiecības sāļu šķīdumus, katrā no metodēm izmantojot visus 5 priekšapstrādes veidus (kopējas paraugu skaits 40 paraugi ar dažādu sastāvu). 

Pēc apstrādes veikta vizuāla  novērošana, kā arī ar XRF veikta elementu analīze hēlija atmosfērā ar maskas diametru 8mm. Novērtēts dzelzs saturs ar Prūsija zilā krāsotajos  Tencel auduma paraugos. Noteikts, ka paraugiem, kuriem vizuāli bija redzams vienmērīgs auduma krāsojums, bija augstāka dzelzs koncentrācija uz auduma šķiedrām. 

Cēzija sorbcija ir priekšnoteikums  PZ krāsotu audumu piemērotībai. Tādēļ veikta  cēzija sorbcijas noteikšana no ūdens šķīdumiem izmantojot testiem paraugus  ar  labāko virsmas krāsojumu un atšķirīgu dzelzs saturu, eksperimentiem izmantojot stabilā cēzija hlorīda sāļu šķīdumus (Cs⁺ masas koncentrācija 50 μg/L), sorbciju veicot 1 h. 

Pieņemot sākotnēji, ka cēzija sorbcija var būt proporcionāla Prūsijas zilā masas koncentrācijai, ko pārstāv noteikta dzelzs masas koncentrācija, tika mēģināts piemeklēt vienādojumus, kuri apraksta sorbcijas atkarību no dzelzs. Eksperimentāli noteikts, ka šo sakarību apraksta vienādojums 

q=q₀+(1-e^-k[Fe]), kā arī  Lengmīra tipa vienādojums q=q₀*kc/(1-kc), kur  q ir Cs+ jonu daudzums mikrogramos uz PZ saturošo auduma svaru.

Vienlaikus  tika noteikts, ka šī sakarība parāda 4-6 klasterus, kas raksturo cēzija sorbcijas izmaiņas, atkarībā no dzelzs  satura krāsotajos audumos un izvēlētās  Prūsija zilā sintēzes metodes krāsošanas procesā.

Jāveic papildus struktūras izpēte, lai varētu izvērtēt klasteru veidojošos faktorus, jo rezultāti uzrādīja, ka pat pie augsta dzelzs satura var būt atšķirīga cēzija sorbcijas efektivitāte. 

Pamatojoties uz iegūtajiem rezultātiem, iesākta otra Tencel  auduma krāsošana. 

Nākamajā projekta periodā tiks turpināta  Tencel paraugu salīdzināšana, novērtējot cēzija sorbciju, kā arī padziļināti tiks novērtēta šķiedru krāsošana, pielietojot spektroskopijas un mikroskopijas metodes struktūras raksturošanai. Tāpat tiks tālāk izvērtētas  atlasīto pigmentu sintēzes metodes. 

Ar RTU sadarbības partneri pārrunāti tālāko posmu eksperimenti, kas ietvers sagatavoto paraugu  krāsu stabilitātes pārbaudes, izmantojot  spektrofotometrijas un krāsu raksturošanu  atbilstoši CIELAB trīsdimensionālajai krāsu sistēmai, kā arī veikt paraugu gaisa caurlaidības mērījumus, novērtējot dažādi krāsotos paraugus.