DESARROLLO Y ACTIVACIÓN DE COMPOSITOS CARBÓN-ÓXIDOS DE HIERRO. ADSORCION DE NORFLOXACINA Y PARACETAMOL.

FLORENCIA URRUCHUA; M.E. ZELAYA SOULE; MARIELA FERNANDEZ; LUCIANA MONTES

Jornada; JONICER 2022; 2022

La adsorción de sustancias farmacéuticas en materiales carbonosos ha recibido una gran atención por parte de los investigadores que trabajan en el tratamiento de aguas debido a la sencillez, el bajo costo y el alto rendimiento de este proceso. Para ampliar la potencialidad de estos materiales, los carbones suelen ser modificados para mejorar su desempeño en una aplicación específica, como la incorporación de nanopartículas magnéticas para resolver el problema de la ineficiente separación de este material del agua tratada o activación térmica y ácida, para eliminar compuestos que ocupan los sitios de adsorción . El presente trabajo expone resultados del desarrollo de compositos carbón-óxidos de hierro. El carbón se obtuvo a partir del residuo de yerba mate gastada, con todas las ventajas asociadas a su reutilización/reciclado, mientras que los óxidos de hierro se obtuvieron por el método de impregnación-pirólisis (suspensión de carbón en solución de sal de hierro hexahidratada, en agitación, posterior secado y calcinado en mufla en atmósfera reductora). Posteriormente el composito fue activado por tratamiento hidrotérmico a 200 °C, tanto en presencia (Caf, pH=1 antes de la activación) como en ausencia (Ca, pH=3) de ácido fosfórico. Los materiales fueron caracterizados por espectroscopia Mössbauer, magnetometría de muestra vibrante (VSM) y potencial zeta (PZ), y se utilizaron para la adsorción de Norfloxacina (NOR) y Paracetamol (PAR) en condiciones batch (duplicado, pH= 7 ± 0.5, 24 hs, 25 °C, 60 mg/L de concentración inicial, relación sólido/líquido 1/1). La concentración remanente de los contaminantes se determinó por UV-VIS y fue utilizada para determinar la capacidad de adsorción, q (mg/g), de los compositos. La NOR, antibiótico ampliamente utilizado, presenta pKas de 6.22 y 8.51, encontrándose como especie iónica en todo el rango de pH, variando de catión a zwitterion a pH 6.22 y a anión a pH mayor a 8.51. El PAR, analgésico y antipirético, es una molécula neutra hasta pH=9.4, valor correspondiente a su pKa. El composito Caf no presentó respuesta magnética frente a un un imán de neodimio, confirmado por la magnetización de saturación despreciable (0.21 ± 0.02 Am2/kg), mientras que por espectroscopia Mössbauer se evidenció la presencia de Fe+3 y Fe+2 paramagnético y hematita (Fe2O3), en acuerdo con la no respuesta magnética del material. Por su parte, la muestra Ca presentó respuesta magnética (Ms = 4.16 ± 0.01 Am2/kg), evidenciándose por Mössbauer la presencia de magnetita y maghemita. En cuanto a las cargas eléctricas, ambos compositos resultaron ser negativos en todo el rango de pH, indicando que podrían ser más eficientes en la remoción de contaminantes catiónicos o con grupos cargados positivamente, sin embargo, no se descartan otro tipo de interacciones que podrían deberse a la presencia de cargas positivas aportadas por la magnetita/maghemita (hasta aproximadamente pH=7, observados por potencial Z) o a interacciones pi-pi por la presencia de enlaces dobles o grupos aromáticos. La capacidad de adsorción de Ca fue de 18 ± 5 mg/g para NOR y de 27.7 ± 0.2 mg/g para PAR. En cuanto a Caf fue de 16 ± 4 y 23.5 ± 0.3 mg/L, respectivamente (Gráfico 1). La mayor capacidad de adsorción de ambos compositos frente al PAR podría asociarse a diferencias en la carga eléctrica de los contaminantes y los diferentes procesos de interacción involucrados. Para PAR, donde la interacción electrostática no es relevante debido a que es una molécula neutra, el proceso de adsorción ocurre por interacción contaminante-composito del tipo 𝝅-𝝅 o hidrofóbicas. Sin embargo, para la NOR, molécula con cargas eléctricas tanto positivas como negativas a pH=7, la interacción electrostática parecería jugar un rol importante. Si bien debido a que las cargas positivas de la NOR podrían interaccionar favorablemente con las negativas del composito, determinadas por PZ, la repulsión electrostática entre las cargas negativas podría estar teniendo mayor relevancia. Las capacidades de adsorción de NOR para ambos compositos no mostraron diferencias significativas, mientras que para PAR se obtuvo aproximadamente un 5 % más de remoción con el composito activado en ausencia de ácido fosfórico (Ca). Una mayor capacidad adsortiva es favorable en materiales adsorbentes, por lo que Ca cuenta con esta ventaja frente a ambos contaminantes estudiados, sumado a que puede ser removido de la solución mediante la aplicación de un campo magnético externo, y a su vez en su síntesis no se utiliza el agregado de ácidos (disminuyendo costos y contaminación).Se propone seguir avanzando en otras variaciones para la obtención de los compositos que permitan generar materiales con mejores capacidades adsortivas. A corto plazo se seguirá el estudio invirtiendo los pasos seguidos en este trabajo, realizando la activación ácida antes de sintetizar los óxidos de hierro, para evitar así la reducción prematura del hierro y también se llevarán a cabo activaciones en medio básico (KOH) como alternativa al uso del ácido.