MATERIALES MESOPOROSOS MAGNÉTICOS: SÍNTESIS, CARACTERIZACIÓN Y APLICACIÓN COMO ADSORBENTE DE MOLÉCULAS E IONES DE INTERÉS AMBIENTAL

M. BRIGANTE; E. PECINI; M. AVENA

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La remediación y potabilización de efluentes acuosos para uso domiciliario constituye una problemática de extrema importancia desde principios del siglo XXI. Esto es debido a que la presencia tanto de agentes naturales (ej. materia orgánica soluble) como antropogénicos (ej. pesticidas, colorantes, etc.) en los cuerpos de agua puede generar no solo problemas de olor y sabor sino que también puede llegar a producir efectos carcinogénicos y/o mutagénicos en humanos y animales. Además, es conocido que muchos de estos compuestos son solubles en agua y resistentes a la degradación química y biológica. Por ese motivo, la síntesis de nuevos materiales para la eliminación estas especies ha concentrado la atención en los últimos años, principalmente de sólidos con área superficial y tamaño de poro elevados y que posean fácil regeneración y recuperación de efluentes acuosos. Los materiales compuestos por un núcleo nanoparticulado magnético y recubiertos por una cáscara de sílice mesoporosa (SiO2) podrían cumplir con estos requisitos, aunque es conocido que su reactividad frente a moléculas hidrofílicas depende fuertemente de las condiciones de síntesis. El objetivo de este trabajo fue, por lo tanto, llevar a cabo la síntesis de materiales mesoporosos magnéticos evaluando diferentes contenidos de magnetita (NSM) en la morfología, desarrollo de cargas y propiedades magnéticas de los materiales compuestos. Por último, se evaluó la reactividad de los mismos en estudios de adsorción de un ácido húmico (AH) y del colorante catiónico verde de malaquita (VM). La síntesis de NSM fue llevada a cabo a través de la coprecipitación de sales de Fe(II) y Fe(III) en medio fuertemente alcalino. La síntesis de SiO2 y x%NSM-SiO2 (x= 6, 14 y 35) fue llevada a cabo a través de un método hidrotermal, utilizando TEOS como precursor de la sílice y una mezcla de los surfactantes tosilato de cetiltrimetilamonio y Pluronic F68, la cual actúa como agente ?direccionador? de la estructura mesoporosa. Los resultados obtenidos muestran, por un lado, que los materiales compuestos están formados de agregados de partículas, cuya forma y tamaño cambian significativamente con la presencia de NSM. Las mismas están compuestas por nanopartículas de magnetita en el núcleo (tamaño de partícula promedio de 13 nm) recubiertas por una cascara de SiO2 mesoporosa, cuyo espesor disminuye al aumentar el contenido de NSM. Por otro lado, y a partir de los estudios de adsorción a diferentes pH y fuerzas iónicas, se puede observar que los materiales sintetizados muestran diferencias significativas en las capacidades de adsorción frente a AH y VM. Esto está relacionado no solo a la naturaleza del adsorbato sino también a la afinidad que tienen estas especies por los sitios activos del NSM y/o del SiO2. Enlaces de hidrógeno, atracciones electrostáticas y formación de complejos superficiales parecen jugar un rol importante en el proceso de adsorción.