Adsorbentes basados en nanoláminas de óxido de grafeno soportadas en distintas matrices poliméricas y su aplicación en la remoción de colorantes

E. PLATERO; M. E. FERNANDEZ; P. R. BONELLI; A. L. CUKIERMAN

Buenos Aires

Congreso; XXXI Congreso Argentino de Química; 2016

El aumento de la actividadindustrial y la densidad poblacional incrementan los niveles de especiescontaminantes, como metales y aniones tóxicos y compuestos orgánicos en losefluentes, cuya descarga afecta seriamente los cuerpos de agua y losecosistemas que los rodean. Entre las tecnologías que se han propuesto paradisminuir el impacto ambiental de estas sustancias, la adsorción es reconocidacomo un método altamente efectivo para su remoción. En la última década, se haimpulsado el uso de materiales nanoestructurados como adsorbentes debido a suestabilidad mecánica, morfología y versatilidad. En particular, las nanoláminasde óxido de grafeno (NLOG) que se producen durante la síntesis de grafeno poroxidación del grafito en fase líquida, resultan de especial interés. Éstas poseenpropiedades singulares que las posicionan como material prometedor en eldesarrollo de nanoadsorbentes, debido a la presencia de gran cantidad de gruposfuncionales oxigenados, que favorecen la interacción adsorbente-contaminante,y, a su vez, facilitan la dispersión de las NLOG en soluciones acuosas. Además,el empleo de matrices poliméricas como soporte de las NLOG facilita sumanipulación y recuperación, y en el caso de los polímeros naturales y/obiodegradables, constituyen una alternativa amigable con el ambiente. Tanto lacelulosa (C) como el alginato (A) cumplen con estos requisitos. La primera esun homopolisacárido de origen vegetal formado por unidades de glucosa unidas enenlaces -1,4-glucosídico, que puede modificarse químicamente para variar sunivel de hidrofobicidad, mientras que la segunda es un heteropolímero que seobtiene de las algas y está compuesto por unidades de ácido gulurónico ymanurónico cuya proporción afecta la hidrofilicidad de A . Ambos polímeros sonabundantes, renovables y se han utilizado como adsorbentes. Asimismo, se haplanteado que el agregado de alcohol polivinílico (PVA) a los geles de alginatoaumentaría su durabilidad y estabilidad química. El objetivos del estudio es  desarrollar y caracterizar nanoadsorbentesen base a NLOG utilizando tres matrices de distinta naturaleza polimérica comosoporte y ensayar la remoción de un colorante como contaminante modelo. En todos los casos se obtuvieron adsorbentes en forma de gránulos. Laestabilidad térmica de los mismos fue mayor para los adsorbentes desarrolladoscon C como matriz polimérica, aumentando en más de 80 ºC la temperatura a lacual se produce la descomposición de los grupos oxigenados. En cuanto a laspropiedades texturales, se observó que los adsorbentes presentaron bajaporosidad. La porosidad de los materiales en base a A y AP disminuyó luego delagregado de NLOG, mientras que aumentó para los que contenían C. Sedeterminaron diferencias significativas en la remoción del AM al cambiar elsoporte polimérico (Figura), siendo el más efectivo NLOG-A con un 96%, mientrasque NLOG-C solo removió el 15% del colorante. La matriz combinada de A y PVAredujo la efectividad de la remoción. La introducción de NLOG en las tresmatrices poliméricas analizadas resultó en un aumento de la remoción obtenidaen comparación con los adsorbentes sin NLOG. Los adsorbentes cargados con NLOGaumentaron levemente su diámetro; en cambio, la adsorción de AM provocaría unadisminución del tamaño de las macro-estructuras.