INTEMA   05428
INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN CIENCIA Y TECNOLOGIA DE MATERIALES
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
HIDROGELES DE POLIVINILALCOHOL REFORZADOS CON BENTONITA ÁCIDA PARA REMOCIÓN DE COLORANTES DE MEDIOS ACUOSOS CONTAMINADOS
Autor/es:
VERA A. ALVAREZ; LAURA M. SANCHEZ; ROMINA OLLIER
Lugar:
Buenos Aires
Reunión:
Congreso; 32 Congreso Argentino de Química; 2019
Resumen:
Las actividades industriales y agrícolas han conducido a la contaminación química del agua por múltiples compuestos nocivos que se encuentran en distintas concentraciones. Una preocupación ambiental importante se deriva de la contaminación del agua por descargas de colorantes, debido a las actividades industriales textiles, papelera, cosmética, entre otras. La presencia de los colorantes en agua, aún en trazas, es notoria y provoca problemas estéticos y ecológicos para los ecosistemas acuáticos. Existe una gran diversidad de colorantes con estructuras químicas muy variadas y básicamente se pueden clasificar como catiónicos, aniónicos y no iónicos1.Se han desarrollado diversas alternativas para el tratamiento de aguas residuales. La adsorción es un método que ha demostrado ser prometedor para la remoción de contaminantes en medios acuosos. Las arcillas se han utilizado como adsorbentes inorgánicos eficientes para la eliminación de diversos contaminantes de aguas residuales2. Estos materiales presentan muchas ventajas tales como gran abundania natural, toxicidad nula y bajo costo. Sin embargo, su recuperación después de los tratamientos de remoción suele ser tediosa y complicada. Este inconveniente se puede subsanar al confinar la arcilla en un gel polimérico que también tiene cierta capacidad de absorción, como la que ofrecen los hidrogeles. Los hidrogeles son materiales versátiles cuya propiedad más importante es su gran capacidad de hinchamiento3.En el presente trabajo, se preparó una bentonita activada con ácido (Bent-H)4 y se sintetizaron hidrogeles basados en polivinilalcohol (PVA) y diferentes contenidos de la bentonita tratada (1-5% en peso)5. Los hidrogeles se prepararon por el método de congelación-descongelación, que es simple y no tóxico. El PVA se ha utilizado ampliamente para la preparación de hidrogeles debido a que es relativamente inerte, hidrofílico y de fácil procesamiento. Además, el PVA se puede entrecruzar físicamente a través de la formación de cristalitos mediante congelación y descongelación. Además, en lo que respecta a las propiedades de adsorción, las láminas de arcilla cargadas negativamente tienen una mayor afinidad por las especies catiónicas. Sin embargo, esta carga negativa permanente tiene un efecto adverso en la adsorción de contaminantes aniónicos. Por lo tanto, la capacidad de adsorción de especies aniónicas podría mejorarse cuando la arcilla, por ejemplo, se activa mediante el tratamiento con ácido mineral.Por lo tanto, los objetivos de este estudio son investigar el efecto de la adición de una bentonita tratada con ácido en la estructura y las propiedades de los hidrogeles de PVA y explorar la aplicación de los hidrogeles nanocompuestos resultantes para la adsorción de colorantes orgánicos, especialmente de naturaleza aniónica. Los materiales se caracterizaron morfológicamente y térmicamente mediante ensayos de hinchamiento, fracción de gel, Difracción de Rayos X (DRX), Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Análisis Termogravimétrico (TGA).La presencia de Bent-H causó un aumento en la fracción de gel así como una disminución en el grado de hinchamiento de los hidrogeles de nanocompuestos. Los resultados de DSC sugieren que todos los hidrogeles poseen dos temperaturas de transición vítrea, siendo la más baja posiblemente relacionada con dominios de polímero más plastificados y la superior relacionada con los dominios de PVA menos plastificados. Se encontró que la transición más baja se desplazó a temperaturas más altas tras la adición de Bent-H, mientras que la transición superior prácticamente no se vio afectada. Además, la presencia de Bent-H causó un incremento en la estabilidad térmica de los hidrogeles y esto se atribuyó a las interacciones que tienen lugar principalmente por puentes de hidrógeno entre los grupos silanol e hidroxilo de la Bent-H y el PVA. Además, la morfología del hidrogel cambió drásticamente con la adición de Bent-H y esto se debe probablemente a la afinidad intrínseca al agua y al entorno químico de Bent-H como resultado del tratamiento ácido.Se realizaron pruebas de remoción de colorantes aniónicos, tales como naranja de metilo (MR) y rojo de metilo (MR), en soluciones acuosas. Los estudios de adsorción preliminares se realizaron con bentonita natural (Bent) y Bent-H para confirmar la efectividad del tratamiento con ácido en la capacidad adsorbente. Se observó que mientras que la Bent permaneció en suspensión coloidal sin adsorción apreciable de MO ni MR, la Bent-H se asentó rápidamente en el fondo del tubo dejando un sobrenadante transparente. La matriz de hidrogel de PVA tampoco mostró capacidad de remoción de MO ni MR, mientras que las mejoras se lograron mediante la adición de Bent-H. Además, el aumento del contenido de Bent-H en los hidrogeles condujo a una mayor capacidad de adsorción de MO y MR. Esto sugiere que la arcilla tratada con ácido proporciona sitios más activos en el hidrogel de PVA, que contribuyen a la capacidad mejorada de remoción de colorantes aniónicos. Cabe resaltar que estudios previos con hidrogeles de PVA y Bent revelaron una buena adsorción de los colorantes catiónicos, pero una capacidad de eliminación nula de colorantes aniónicos.Referencias1.Sanchez, L. M.; Ollier, R. P.; Gonzalez, J. S.; Alvarez, V. A. In Handbook of Nanomaterials for Industrial Applications; Elsevier, 2018; pp 921.2.Gupta, V. K.; Carrott, P. J. M.; Ribeiro Carrott, M. M. L.; Suhas Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2009, 39, 783.3.Auriemma, F.; Bannerman, A. D.; De Rosa, C.; Di Girolamo, R.; Lozinsky, V.; Mak, H.; Mattiasson, B.; Okay, O.; Petrov, P. D.; Shlyakthin, O. A.; Tsvetanov, C.; Wan, Q.; Yang, L. Polymeric Cryogels; Okay, O., Ed.; Springer, 2014.4.D?Amico, D. A.; Ollier, R. P.; Alvarez, V. A.; Schroeder, W. F.; Cyras, V. P. Appl. Clay Sci. 2014, 99, 254.5.Gonzalez, J.; Ponce, A.; Alvarez, V. Adv. Mater. Lett. 2016, 7, 979.