Síntesis verde de nanopartículas basadas en hierro para la remoción de Cr(VI) mediante Procesos Avanzados de Oxidación/Reducción

IVÁN EMANUEL LÓPEZ; EMILIANO ROBERTO NEIS; GRISELDA PATRICIA SCIPIONI; HERNÁN DARÍO TRAID; MARÍA LAURA VERA; MARTA IRENE LITTER

Río Cuarto, Córdoba, Argentina

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

El cromo es un metal pesado utilizado en múltiples procesos industriales, principalmente en la industria metalúrgica para el acabado de metales y en la industria forestal para la conservación de la madera. Las especies de cromo más abundantes en agua son el Cr(III) y Cr(VI), siendo esta última la de mayor peligrosidad, por tratarse de un carcinógeno humano muy conocido. El proceso más utilizado para el tratamiento de Cr(VI) en agua es su reducción a especies de Cr(III), menos tóxicas y menos móviles [1].Una alternativa promisoria para la eliminación de Cr(VI) en aguas es el uso de nanopartículas (NPs) basadas en hierro (Fe), como las NPs de hierro cerovalente (nZVI, del inglés nanoscale zerovalent iron), o de nanoóxidos de Fe como nanomagnetita (nFe3O4) o nanomaghemita (nγ-Fe2O3) que promueven reacciones de óxidoreducción combinadas con procesos de adsorción y (co)precipitación.El método más comúnmente utilizado para la síntesis de nZVI es la reducción química de sales de Fe(II) o Fe(III) con borohidruro de sodio (NaBH4), un compuesto tóxico e inflamable. Sin embargo, en los últimos tiempos se han reportado métodos más seguros y ambientalmente amigables a partir de extractos de plantas naturales con alto contenido de antioxidantes polifenólicos [1].En este trabajo, se sintetizaron nanopartículas basadas en hierro por un método de química verde (g-FeNPs) a partir de extracto de yerba mate. Para extraer los antioxidantes polifenólicos se utilizó polvo de yerba mate y agua a 80 °C como solvente. El extracto se centrifugó, se filtró y se determinó el contenido de polifenoles por el método de Folin-Ciocalteu. Luego, se agregó al extracto una solución 0,1 M de FeCl3.6H2O a temperatura ambiente, obteniéndose nanopartículas de g-FeNPs dispersas en el extracto. Posteriormente, para obtener polvo nanoparticulado (libre de extracto) se centrifugó la suspensión a 3500 rpm y las g-FeNPs sedimentadas se lavaron con agua destilada y se secaron en un horno de convección forzada a 50 °C durante 8 h.Los materiales obtenidos fueron caracterizados por espectroscopía UV-Vis, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X, confirmando la presencia de NPs de Fe. Se evaluó la eficiencia del extracto de yerba mate, del polvo nanoparticulado y de la suspensión de g-FeNPs para la remoción de Cr(VI) (300 μM) de soluciones acuosas, la evolución temporal de la concentración de Cr(VI) fue determinada por el método difenilcarbacida (DFC). Con el extracto de yerba mate se obtuvo un 58% de remoción de Cr(VI) en 2 h de reacción, con el polvo nanoparticulado de g-FeNPs se mejoró levemente la remoción, alcanzando un 62% a las 2 h y un 71% a las 4 h de reacción. Por otro lado, con la suspensión nanoparticulada de g-FeNPs en el extracto, se alcanzó una transformación del 100% del Cr(VI) en 5 min de reacción.Se obtuvieron nanopartículas basadas en Fe empleando un método de síntesis rápido, sencillo y amigable con el medio ambiente. Se probó que tanto el extracto de yerba mate, como el polvo nanoparticulado tienen actividad para la remoción de Cr(VI), sin embargo la remoción fue mayor y más rápida con la suspensión de g-FeNPs en el extracto, lo que indicaría un efecto sinérgico entre los polifenoles del extracto con las nanopartículas de hierro.