Publication detail

Mid-Infrared monitoring of aromatic hydrocarbons in an aquatic environment based on polyhydroxyalkanoate biopolymers for use in a chalcogenide infrared microsensor

Year: 2025

Type of publication: článek v odborném periodiku

Name of source: MATERIALS ADVANCES

Publisher name: ROYAL SOC CHEMISTRY

Place: CAMBRIDGE

Page from-to: 5687-5700

Titles:

Language	Name	Abstract	Keywords
cze	Monitorování aromatických uhlovodíků ve vodním prostředí v oblasti střední infračervené oblasti na bázi polyhydroxyalkanoátových biopolymerů pro použití v chalkogenidovém infračerveném mikrosenzoru	V kontextu monitorování chemických znečišťujících látek ve vodním prostředí v oblasti středního infračerveného záření se pro funkcionalizaci optických infračervených měničů obvykle používají polymery. Tyto polymery slouží k extrakci znečišťujících látek z vodných roztoků a zároveň minimalizují rušení způsobené silnou infračervenou absorpcí vody v příslušných spektrálních oblastech. Tato práce zkoumá proveditelnost nahrazení polymerů z petrosources jejich bioalternativami. Inspirací pro tuto studii bylo nalezení odolných a ekologických polymerních materiálů, které by mohly nahradit konvenční polymery, které jsou nanášeny na chalkogenidový infračervený měnič určený pro evanescentní vlnovou spektroskopii. Pokud jde o analýzu životního cyklu optického infračerveného měniče, cílem této substituce je minimalizovat potenciální znečištění vyplývající z výrobního procesu, jakož i jeho degradaci nebo opotřebení během použití v terénu. Za tímto účelem byly zvažovány polymery z rodiny polyhydroxyalkanoátů (PHA) a pro toto hodnocení bylo vybráno několik komerčních PHA s různými molekulárními strukturami. Optické měniče byly funkcionalizovány nanesením PHA membrány, která byla připravena pomocí fázové inverze. Pro tento proces byla vyhodnocena různá rozpouštědla a také dvě metody odlévání, a to nanášení odstředivým nanášením a nanášení nožem. Dva nejméně krystalické vzorky PHA (stupeň krystalinity 0 % a 19 %) se ukázaly být vhodné pro detekci BTX, na rozdíl od jiných testovaných variant PHA. S těmito dvěma polymery byly následně vytvořeny kalibrační křivky a následně proveden regenerační experiment, kde amorfní PHA prokázal schopnost regenerace destilovanou vodou za normálních podmínek. Tato práce poprvé představuje použití biologického polymeru pro monitorování aromatických uhlovodíků ve vodním prostředí in situ v oblasti středního infračerveného záření. Tyto polymery jsou navíc kompatibilní s infračervenými mikrosenzory na bázi chalkogenidových materiálů. Tyto výsledky otevíraj	morforlogie, voda
eng	Mid-Infrared monitoring of aromatic hydrocarbons in an aquatic environment based on polyhydroxyalkanoate biopolymers for use in a chalcogenide infrared microsensor	In the context of mid-infrared monitoring of chemical pollutants in an aquatic environment, petrosourced polymers are typically used for the functionalization of optical infrared transducers. These polymers serve to extract pollutants from water solutions while minimizing the interference caused by the strong infrared absorption of water in the relevant spectral regions. This work explores the feasibility of replacing petrosourced polymers with their bio-based alternatives. The inspiration behind this study was to find durable and environmentally friendly polymer materials, capable of replacing conventional polymers, which are deposited on a chalcogenide infrared transducer designed for evanescent wave spectroscopy. Regarding the life cycle analysis of the optical infrared transducer, this substitution aims to minimize potential pollution arising from the manufacturing process, as well as its degradation or wear during field use. For this, polymers from the polyhydroxyalkanoate (PHA) family were considered and several commercial PHAs with different molecular structures were chosen for this evaluation. The optical transducers were functionalized by depositing a PHA membrane, which was prepared using a phase inversion procedure. Different solvents were evaluated for this process as well as two casting methods, namely spin-coating and knife-coating. The two least crystalline PHA samples (crystallinity degree of 0% and 19%) were found to be suitable for BTX detection, unlike other tested variants of PHAs. Calibration curves were then established with these two polymers, followed by a regeneration experiment, where the amorphous PHA demonstrated the ability to be regenerated by distilled water under ambient conditions. This paper presents, for the first time, the use of a bio-based polymer for mid-infrared in situ monitoring of aromatic hydrocarbons in aquatic environments. Furthermore, these polymers are compatible with infrared microsensors based on chalcogenide materi	morphology; water

Search

Login for students

Login for employees

Publication detail

Departments

Other Parts

Map

Services

Popular Links