Solubilización de contaminantes mediante sistemas micelares mixtos

PABLO SEBASTIÁN SALES; MARIANA ADELA FERNÁNDEZ

Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina

Simposio; XVI Simposio Nacional y Primer Simposio Iberoamericano de Química Orgánica; 2007

Sociedad Argentina de Investigaciones en Química Orgánica

La contaminación de suelos y agua por compuestos orgánicos hidrofóbicos es un importante problema ambiental actual. Dado que estos contaminantes presentan baja solubilidad en agua y fuerte adsorción en los sólidos resulta muy difícil removerlos del medio ambiente. El uso de surfactantes se ha propuesto como una metodología adecuada para remover contaminantes de suelos debido a su propiedad de solubilizar compuestos hidrofóbicos en agua por su inclusión en las micelas. Algunas mezclas de surfactantes presentan efectos sinérgicos para la solubilización de compuestos orgánicos en agua, por lo que resulta interesante aprovechar esta propiedad para lograr incrementos en la solubilización de contaminantes. En esta comunicación se analizan cambios en la solubilidad en agua de los hidrocarburos policíclicos aromáticos naftaleno y fenantreno mediante sistemas micelares mixtos formados por un surfactante no iónico (Tween 80) y uno aniónico (laurato de sodio) o por Tween 80 y diferentes b -ciclodextrinas anfifílicas sintetizadas en nuestro laboratorio (Mod-b -CD). Estos últimos compuestos se obtienen por esterificación de b -CD nativa con ácidos alquenilsuccínicos de 12 y 14 átomos de carbono en la cadena. Los productos son ciclodextrinas modificadas con diferentes grados de sustitución que poseen propiedades anfifílicas y por lo tanto dos sitios hidrofóbicos capaces de interaccionar con un compuesto poco soluble en agua: el corazón de la micela y la cavidad de la ciclodextrina. Todos los surfactantes utilizados incrementan la solubilidad de los contaminantes individualmente y en las mezclas ensayadas. En los sistemas de surfactantes puros el incremento en la solubilidad sigue el orden: Tween 80 > laurato de sodio > Mod-b-CD. A mayor grado de sustitución de la ciclodextrina modificada, mayor es el efecto observado. Se compararon estos resultados con los obtenidos en presencia de b-CD nativa y de ácido dodecenilsuccínico por separado, ya que son los constituyentes de estas ciclodextrinas modificadas. En ninguno de los dos casos se alcanzaron las cantidades solubilizadas por las Mod-b-CD, lo que indica que estos sistemas poseen efectivamente dos sitios de reconocimiento para el sustrato. Las mezclas de Tween 80 y las diferentes Mod-b-CD ensayadas también producen un incremento en la solubilidad de los contaminantes con respecto a agua. Sin embargo, no se encontraron efectos sinérgicos en estos sistemas mixtos ya que los incrementos de solubilidad observados responden a las cantidades calculadas según el modelo de la mezcla ideal.  El mezclado de Tween 80 con laurato de sodio en cambio, implica un comportamiento sinérgico ya que para los dos contaminantes estudiados se observan incrementos en la solubilidad en agua con respecto a lo que solubilizaría una mezcla ideal. Este efecto se debe a la formación de micelas mixtas y significa la posibilidad de utilizar menores cantidades de surfactante logrando mejores resultados.  La habilidad de los diferentes sistemas para incrementar la solubilidad de los contaminantes se evaluará por comparación de las respectivas relaciones molares de solubilización y los coeficientes de partición de cada contaminante en cada tipo de micela. Estos resultados pueden ser usados para entender y predecir propiedades de solubilización de sistemas mixtos y proveen información valiosa para posibles aplicaciones de los mismos.b-CD. A mayor grado de sustitución de la ciclodextrina modificada, mayor es el efecto observado. Se compararon estos resultados con los obtenidos en presencia de b-CD nativa y de ácido dodecenilsuccínico por separado, ya que son los constituyentes de estas ciclodextrinas modificadas. En ninguno de los dos casos se alcanzaron las cantidades solubilizadas por las Mod-b-CD, lo que indica que estos sistemas poseen efectivamente dos sitios de reconocimiento para el sustrato. Las mezclas de Tween 80 y las diferentes Mod-b-CD ensayadas también producen un incremento en la solubilidad de los contaminantes con respecto a agua. Sin embargo, no se encontraron efectos sinérgicos en estos sistemas mixtos ya que los incrementos de solubilidad observados responden a las cantidades calculadas según el modelo de la mezcla ideal.  El mezclado de Tween 80 con laurato de sodio en cambio, implica un comportamiento sinérgico ya que para los dos contaminantes estudiados se observan incrementos en la solubilidad en agua con respecto a lo que solubilizaría una mezcla ideal. Este efecto se debe a la formación de micelas mixtas y significa la posibilidad de utilizar menores cantidades de surfactante logrando mejores resultados.  La habilidad de los diferentes sistemas para incrementar la solubilidad de los contaminantes se evaluará por comparación de las respectivas relaciones molares de solubilización y los coeficientes de partición de cada contaminante en cada tipo de micela. Estos resultados pueden ser usados para entender y predecir propiedades de solubilización de sistemas mixtos y proveen información valiosa para posibles aplicaciones de los mismos.