HIDROGELES COMPUESTOS COMO SOPORTES PARA LA REMOCIÓN DE COLORANTES

JIMENA S. GONZALEZ; LAURA M. SANCHEZ; VERA A. ALVAREZ; ROMINA OLLIER

Simposio; Fronteras en Nanobiotecnología: Del laboratorio a la empresa.; 2017

La presencia de colorantes en los efluentes se ha convertido en un peligro para el medio ambiente. En varias industrias, como la textil, los tratamientos de teñido se encuentran entre los procesos más contaminantes porque producen enormes cantidades de aguas residuales coloreadas [1]. Más de 100.000 colorantes comerciales están en uso con una producción estimada de 8.105 a 1.106 toneladas por año y un crecimiento al 3% anual. Además, algunos de estos colorantes pueden degradarse formando subproductos tóxicos. Las arcillas, que son adsorbedores por naturaleza, son ampliamente utilizadas con este fin debido a su bajo costo y su eficiencia de uso. Sin embargo, se sabe que su recuperación luego del tratamiento de los efluentes es compleja y tediosa debido al volumen de los lodos producidos. Este inconveniente se puede subsanar confinando un pequeño porcentaje de arcilla en un gel que tenga además capacidad de absorción. En particular, los hidrogeles son redes poliméricas tridimensionales capaces de absorber grandes cantidades de agua en sus estructuras. Además, es bien sabido que los nanocompuestos reforzados con arcillas muestran mejoras en sus propiedades con respecto a micro y macrocompuestos convencionales. Esto se debe a la gran superficie de contacto entre la matriz y el refuerzo [2]. El objetivo de este trabajo fue obtener hidrogeles compuestos adecuados para ser utilizados como adsorbentes para el tratamiento de efluentes acuosos que presenten colorantes. Específicamente, se trabajó con un colorante modelo como es el azul de metileno (MB), que es un colorante catiónico. Se prepararán hidrogeles empleando polivinilalcohol (PVA) y bentonita (una arcilla abundante y de bajo costo en Argentina) como materias primas a través de un proceso de entrecruzamiento físico no tóxico y relativamente simple previamente optimizado, mediante sucesivos ciclos de congelamiento/descongelamiento [3,4]. Se evaluó el desempeño de los hidrogeles nanocompuestos para adsorber el colorante en diversas condiciones experimentales (concentración de la solución, relación solución/hidrogel, pH, temperatura). Se estudió la eficiencia de remoción, la cinética de adsorción y los ciclos de reutilización de los nanocompuestos y se compararon con la matriz y la bentonita pura. Los resultados obtenidos mostraron que la incorporación de bentonita al hidrogel de PVA mejoró las capacidades de adsorción. Aunque la capacidad de adsorción de la arcilla sola es mayor, las ventajas reales del hidrogel de PVA/bentonita están relacionadas con la simplicidad del diseño y fabricación, y la fácil manipulación del material. Los valores experimentales se modelaron mediante el uso de la ecuación de Freundlich. Además, los valores negativos de ΔG indican que la adsorción de MB en el nanocompuesto es un proceso favorable a las temperaturas de trabajo consideradas, y las interacciones que tienen lugar son de fisisorción, tales como Van der Waals. Finalmente, se evaluó un aspecto crucial para estos materiales como es la capacidad de reutilización y se observó que, bajo condiciones optimizadas, estos hidrogeles pueden ser convenientemente reusados. En base a los resultados obtenidos, actualmente se está trabajando en el escalado de estos materiales para desarrollar prototipos aptos para el tratamiento de mayores volúmenes de efluentes.