Adsorbentes con alta selectividad: "Click chemistry" y funcionalización de SiO2 mesoporosa SBA-15

BORDONI, A. V.; LOMBARDO, M. V.; SOLER-ILLIA, G. J. A. A.; REGAZZONI, A.E.; WOLOSIUK, A.

CABA

Congreso; XIX Congreso Argentino de Físicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

El tratamiento de residuos y efluentes es un paso omnipresente en diferentes industrias, recurriéndose a distintas técnicas como evaporación, precipitación-filtración,adsorción e inmovilización. Cuando se utilizan procesos separativos sólido-líquido, los adsorbentes híbridos orgánico-inorgánicos son potencialmente útiles gracias a su alta relación superficie/masa (200-1500 m2 /g) abriendo una perspectiva interesante, que combinada con la posibilidad de modificar químicamente la superficie de los poros con grupos diseñados a medida pueden ser utilizados para fines específicos. Dentro de este contexto, en este trabajo presentamos el desarrollo de materiales mesoporosos híbridos (MMH), basados en sílice SBA-15 modificada con ácidos carboxílicos. Estos grupos funcionales presentan una alta afinidad por diversos cationes metálicos (p.ej. Cu2+ , Pb2+ ) y metales alcalinotérreos (Ba2+,Ca2+). Para este propósito hemos preparado cuatro silanos: ácido 2-((2- (trimetoxisilil)etil)tio)succínico (TMSMSA), ácido 2-((2-(trimetoxisilil)etil)tio)acético (TMSMAA), ácido 2-((2-(trimetoxisilil)etil)tio)propiónico (TMSMPA) y ácido 2-((2- (trimetoxisilil)etil)tio)undecanoico (TMSMUA). Los silanos se sintetizaron mediante la reacción de click chemistry2 tiol-eno entre el ácido correspondiente y trimetoxivinilsilano iniciada fotoquímicamente3 . Se obtuvieron agentes funcionalizantes monocarboxílicos con diferente longitud de cadena carbonada y un agente dicarboxílico. La finalización de la reacción y la identidad de los agentes funcionalizantes se verificó por RMN H y 13 C. Estos silanos se utilizaron para modificar SBA-15 por post-grafting. La SBA-15 obtenida por precipitación en medio ácido, fue calcinada y posteriormente modificada con el agente funcionalizante en tolueno a temperatura ambiente bajo agitación durante 24 h. Los MMH fueron caracterizados por SEM, EDS, sorción de N2 y FTIR. La presencia de azufre, determinada por EDS, confirmó la funcionalización. Además, los espectros FTIR mostraron las bandas características de los grupos carboxílicos a 1720 cm-1.Por esta técnica además, se demostró que dichos grupos se encuentran químicamente accesibles, ya que se observó la variación de las señales correspondientes a los grupos carboxílico y carboxilato con el pH. Estos MMH fueron utilizados para adsorber Pb2+ y Cu2+ , con cinéticas rápidas y elevada afinidad. Se observaron diferencias en la capacidad y cinética de adsorción de los metales dependiendo de la molécula funcionalizante empleada. Hemos demostrando la factibilidad de obtener MMH de sílice de una manera simple con grupos carboxílicos con distintos largos de cadena en superficie. Estas diferencias estructurales se ve reflejada en la diferencias de hidrofilicidad debido a la longitud de la cadena orgánica de anclaje