Rezumatul Tezei de Abilitare:

MAGNETIC NANOMATERIALS USED FOR WASTE WATERS TREATMENT / NANOMATERIALE

MAGNETICE UTILIZATE ÎN EPURAREA APELOR UZATE

Datele si rezultatele prezentate în această teză de abilitare reprezintă un rezumat al

activităților didactice și de cercetare, realizate în ultimii ani în domeniul ingineriei mediului

(obtinere si caracterizare a nanomaterialelor, teste și cercetări experimentale privind proprietățile

acestora ca suport pentru tratarea apelor uzate și remedierea solului). Teza de abilitare continuă

și dezvoltă activități de cercetare inițiate prin teza de doctorat (”Structuri şi tehnici pentru

operaţionalizarea managementului apelor uzate în industria materialelor metalice”, 2006) și

continuate până la finalizarea acestei prezente lucrări.

Cercetările s-au axat pe activitățile dezvoltate în cadrul Departamentului de Procesarea

Materialelor și Eco-Metalurgie (Facultatea de Științe și Ingineria Materialelor), combinate cu

cercetările realizate în cadrul Centrului de Cercetări și Expertize Eco-metalurgice (UPB-

CCEEM), unde domeniul materialelor și al protecției mediului sunt principalele domenii

științifice.

Astfel, în cadrul acestei teze de abilitare sunt prezentate contribuțiile în aceste domenii și

propuneri de continuare a acestor cercetări.

Raportul este structurat în jurul unei teme actuale de cercetare în domeniul ingineriei

mediului referitoare la prevenirea poluării cu ajutorul nanotehnologiilor.

În acest context, nanomaterialele pot substitui materii prime și prin aplicarea principiului

chimiei verzi pot reduce generarea unei mari cantități de deșeuri, fiind de asemenea obținute prin

sinteze chimice mai puțin periculoase.

În primul capitol al tezei de abilitare, sunt prezentate câteva din rezultatele obținute la

sinteaza unor nanomateriale cu proprietati magnetice, folosind principiul chimiei verzi. Un pas

foarte important l-a constituit obținerea de nanomateriale magnetice prin sinteza din deșeuri

feroase, acesta reprezentând și un mod de reutilizare a deșeurilor.

Al doilea capitol evidențiază principalele caracteristici ale acestor nanomateriale,

caracteristici care le oferă reactivitate mare și un potențial ridicat pentru a fi utilizate în procesele

de decontaminare.

În cel de-al treilea capitol, sunt prezentate experimente de laborator privind capacitatea

de îndepărtare a metalelor grele din medii apoase cu ajutorul acestor nanomateriale magnetice.

Toate rezultatele prezentate au fost obținute pe baza unor proiecte de cercetare la care am

fost responsabil.

De asemenea, în perioada mai 2010 - aprilie 2013, am efectuat studii postdoctorale în

domeniul nanomaterialelor, cu tema: “Tehnologii de epurare avansată a apelor utilizând ca

support de epurare nanoparticulele”, în cadrul Programului Operaţional Sectorial Dezvoltarea

Resurselor Umane 2007 – 2013, Axa prioritară „Educaţia şi formarea profesională în sprijinul

creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”, Titlul proiectului „Program

postdoctoral pentru cercetare avansata în domeniul nanomaterialelor”, proiect al Fondului Social

European POSDRU/89/1.5/S/54785.

De asemenea, rezultatele experimentale parțiale prezentate în această teză de abilitare au

făcut obiectul unei alte burse postoctorale desfășurată în perioada octombrie 2013 – mai 2014, cu

tema “New magnetic module for waste water treatment (MAGNTREAT)” acordată de Fundaţia

Româno-Americană (RAF), RAF Grant number: 048, în urma căreia am depus o cerere de

brevet internațional, în SUA, cu titlul: “Magnetic Nanostructures and Device Implementing

Same”, USA Applied Patent, Pub. App. No. 14308711 (June 19, 2014), Autori: C. Predescu, E.

Matei, A. Predescu, A. Berbecaru, R. Vidu.

Activitățile de predare s-au bazat și pe o serie de rezultate din activitatea desfășurată în

domeniul protecției mediului prin utilizarea de nanomateriale, informații introduse în cadrul unor

cursuri: Tehnici de caracterizare și analiză a poluanților, Bazele chimice ale generării

poluanților, Tehnici avansate de caracterizare a poluanților, Ecologie generală.

În viitor, activitatea de cercetare se va concentra pe noi direcții de cercetare, cuprinzând

următoarele subiecte:

• Tratarea/epurarea apei: prin sinteza și aplicarea de noi materiale nanostructurate cu

potențial ridicat pentru îndepărtarea poluanților, materiale utilizate sub formă de produse

magnetice sau membrane;

• Remedierea solului: prin sinteza și testarea de noi materiale avansate cu suprafețe active

necesare îndepărtării poluanților organici;

• Reutilizarea deșeurilor prin identificarea, caracterizarea și prelucrarea unor subproduse

cu componente utile din care se pot obține materiale cu proprietăți avansate (de adsorbție,

schimb ionic sau cu proprietăți de oxidare);

• Toxicologia nanomaterialelor utilizate ca materiale în procesul de tratare sau existente

în mod natural în mediul înconjurător.

Subiectele prezentate reprezintă noi provocări la nivel internațional și oferă informații

pentru dezvoltare unor noi strategii în ceea ce privește protecția mediului.

Abstract of Habilitation Thesis:

MAGNETIC NANOMATERIALS USED FOR WASTE WATERS TREATMENT / NANOMATERIALE

MAGNETICE UTILIZATE ÎN EPURAREA APELOR UZATE

Data and results presented in this habilitation thesis represent a summary of teaching and

research activities of the author within the past years in environmental engineering field

(research, obtaining and characterization of nanomaterials, tests and experimental researches

regarding their application as material for waste waters treatment and soil remediation).

The habilitation thesis continues and develops personal researches activities from the

doctoral thesis (“Structures and techniques for operating of waste water management in metallic

materials industry”, 2006) until the completion of this actual work presentation.

The researches were focused on activities from Department of Materials Processing and

Eco-Metallurgy (Faculty of Materials Sciences and Engineering) combined with researches

achieved at Center for Eco-Metallurgical Researches and Expertise (UPB-CCEEM) where

materials and environmental researches are main scientific fields.

Thus, in this abstract, the framework of the habilitation thesis paper is presented and the

contributions in these areas and proposals for further research are briefly reviewed. The report is

structured around the one of the main themes of environmental research regarding pollution

prevention with help of nanotechnologies.

In this context, nanomaterials can substitute raw materials and lead to green chemistry

principle implementation by a great reduction in waste generation and less hazardous chemical

syntheses.

In the first chapter of the habilitation thesis, some results regarding preparation of some

nanomaterials with magnetic properties, using green synthesis are presented.

A very important step consists of the possibility of magnetic nanomaterials synthesis

from ferrous wastes, this representing a way of waste reuse.

The second chapter emphasizes the main characteristics of these nanomaterials which

offer them high reactivity and high potential to be used in decontamination processes.

In the third chapter, laboratory experiments regarding capacity of heavy metals removal

from aqueous media by help of these magnetic nanomaterials are presented.

All the results shortly mentioned above were subject of some research projects achieved

through competition, for which I was responsible. Also, between May 2010 and April 2013, I

followed a postdoctoral scholarship with subject: “Advanced treatment technologies for

wastewaters using nanomaterials”, under the frame of Human Resources Operational

Programme 2007 – 2013, Priority Axe: “Education and professional formation for economic

growth and society development based on knowledge”, Project title: “Postdoctoral programme

for advanced research in the nanoamterials field”, under European Social Fund through

POSDRU/89/1.5/S/54785 project.

Also, a part of experimental results, presented in this work, were the subject of a

postdoctoral fellowship grant, from October 2013 to May 2014, with title “New magnetic

module for waste water treatment (MAGNTREAT)”, funded by Romanian American

Foundation (RAF), RAF Grant number: 048. Results are subject of a pending international patent

in USA, with title: “Magnetic Nanostructures and Device Implementing Same”, USA Applied

Patent, Pub. App. No. 14308711 (June 19, 2014), Autori: C. Predescu, E. Matei, A. Predescu, A.

Berbecaru, R. Vidu.

Teaching activities were based on some results from the actual work in the field of

application of nanomaterials in the environmental remediation, by introducing new courses in the

curriculum: Techniques for characterization and analysis of pollutants, Chemical fundaments for

pollutants generation, advanced techniques for pollutants characterization, Ecology.

In the future, the research activity will focus on new research directions and will include

the following topics:

• Water treatment: synthesis and application of new nanostructured materials with high

potential of pollutants removal, used as magnetic materials or membranes;

• Soil remediation: preparation and testing new advanced materials with high activated

surfaces for organic pollutants removal;

• Waste reuse by identification, characterization and processing of some valuable by-

products in order to obtain materials with valuable properties (adsorption, ionic exchange

or oxidative properties);

• Toxicology behavior of nanomaterials used as material in treatment process or naturally

occurred in environment.

Studied topics represented new challenges at international level and offer new

information for development new strategies regarding environmental protection.