Eliminación de Cr(VI) de matrices acuosas complejas utilizando MCM-41 modificada con grupos NH2

AGOSTO, MARÍA FLORENCIA; PEDRO P. MARTIN; NICOLÁS A. FELLENZ; JOSÉ F. BENGOA

Bahía Blanca

Congreso; Congreso Argentino de Ingeniería Química; 2017

PLAPIQUI-UNS

Una sílice mesoporosa ordenada con estructura tipo MCM-41, cuya química superficial fue modificada mediante la incorporación de grupos aminopropil, se utilizó para eliminar cromo hexavalente de distintas matrices acuosas: agua destilada, solución de KCl 0.1 M y agua del río Negro (Viedma, Argentina). La modificación superficial se llevó a cabo mediante el tratamiento post-síntesis del sólido MCM-41 utilizando una solución de aminopropil-trimetoxisilano en tolueno a una temperatura de 80°C durante 6 hs. El sistema híbrido sintetizado fue caracterizado a través de diversas técnicas: difracción de rayos X a bajos ángulos (XRD), espectroscopía infrarroja (FT-IR), sorción de nitrógeno a -196°C (BET), microscopía de escaneo electrónico (SEM), espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) y análisis termogravimétricos (TGA). Los patrones de difracción de rayos X obtenidos fueron los característicos de sistemas mesoporosos ordenados. La isoterma de adsorción-desorción de nitrógeno mostró la forma típica de una curva tipo IV, según la clasificación de IUPAC. La ausencia de loop de histéresis evidenció un proceso reversible de adsorción-desorción de las moléculas de nitrógenos sobre la superficie del sistema MCM-41-NH2, lo cual se asoció a poros con diámetro menor a 4 nm. La distribución de tamaños de poros fue obtenida utilizando en método de Barrett?Joyner?Halenda/Kruk?Jaroniec?Sayari (BJH-KJS) arrojando un valor medio de 2.5 nm. La superficie específica obtenida por el método BET fue superior a los 600 m2.g-1. Las micrografías SEM indicaron que el adsorbente sintetizado está compuesto por partículas esféricas con un diámetro promedio de ≈500 nm. El análisis conjunto de los datos obtenidos por TGA y XPS permitió establecer que la distribución de funciones orgánicas NH2 es uniforme en todo la estructura mesoporosa, con una relación de átomos de silicio/nitrógeno igual a 0.16. La densidad de grupos funcionales superficiales calculada fue de 1.1 moléculas de NH2 por nm2 de MCM-41. Los ensayos de adsorción de Cr(VI) se realizaron en modalidad batch ajustando el valor de pH a 2 mediante el agregado de HCl. Los resultados experimentales de los ensayos de adsorción fueron ajustados utilizando el modelo de Langmuir (r2=0.997). Los valores de qm (capacidad máxima de adsorción por gramo de sólido) obtenidos fueron 87.5, 30.2 y 33.0 mg g-1, para las matrices acuosas agua destilada, solución 0.1 M KCl y agua de río, respectivamente. La selectividad para eliminar Cr(VI) fue cercana a la unidad cuando otros metales como K y Zn fueron incorporados a las matrices acuosas. Los resultados obtenidos indican que el sistema MCM-41-NH2 es un eficiente adsorbente a la hora de remover aniones de cromo cuando éste se encuentra en matrices acuosa complejas.