Síntesis y caracterización de nanotubos de aluminosilicatos funcionalizados con nzvi: aplicación a estudios de remoción de Pb y Hg

ARANCIBIA-MIRANDA, NICOLÁS; MANQUIÁN-CERDA, KAREN; WUILLOUD, RODOLFO G.; MARTINIS, ESTEFANIA M.

Buenos Aires

Congreso; NANOMERCOSUR - Congreso de Investigación Aplicada y Desarrollo en Nanotecnología; 2017

Fundación Argentina de Nanotecnología

Los nanotubos de aluminosilicato (imogolita) son considerados minerales amorfos, con orden de corto alcance en la estructura intra-tubular. Su estequiometría es HOSiO3Al2(OH)3, expresada describiendo el orden atómico desde la superficie interna hacia la superficie exterior. Es un mineral presente en andosoles y espodosoles, para cuyo origen existen dos hipótesis: (1) su precipitación en condiciones ácidas, en horizontes B de suelos desarrollados a partir de cenizas volcánicas, y (2) la precipitación bioinducida a partir de complejos de aluminio y silicio movilizados por acción bacteriana [1]. La imogolita presenta características físico-químicas que le otorgan un gran potencial para su aplicación industrial como sorbentes y estabilizadores de suspensiones coloidales. La superficie externa es isomorfa a la de una gibsita (Al(OH)3) curvada, mientras que en la superficie interior se sitúan tetraedros de silicio no polimerizados. En ambas superficies se desarrolla carga en función del pH, lo que permite la absorción de aniones y cationes al mismo tiempo [2]. El estado de agregación de la imogolita determina sus propiedades de sorción: diferentes poros son desarrollados en función del ordenamiento entre-tubos. La disposición espacial de la imogolita, da cuenta de tres tipos de poros; los intra-unitarios, inter-unitarios e inter-fibrilares, los que permitirían, adicionalmente una retención selectiva por tamaño. Su alta flexibilidad química proyecta a este nanomaterial como un excelente sustrato para diversas aplicaciones medioambientales. A su vez la imogolita sintética puede ser utilizada como soporte coloidal para nanopartículas metálicas. De esta manera se pueden potenciar sus capacidades de sorción [3].El objetivo del presente trabajo consistió en la combinación de imogolita con nanopartículas de hierro cero valente (nZVI) con el fin de incrementar las posibilidades de sorción de ambos materiales. El comportamiento magnético de nZVI favorecería la incorporación de estos materiales en procesos de remediación y posterior separación de las mismas a través de procedimientos magnéticos. Se llevó a cabo la caracterización estructural y superficial de los materiales sintetizados por microscopia electrónica de transmisión (TEM), microscopia electrónica de barrido acoplada a un analizador elemental por energías dispersivas de rayos X EDX (SEM-EDX), magnetrometría de muestra vibrante (VSM) y migración electroforética (ME). Se evaluó la capacidad de sorción por parte del nanomaterial en sistemas de extracción en fase sólida discontinua. Se estudiaron las propiedades de remoción de plomo y mercurio, dos conocidos agentes neurotóxicos altamente presente en matrices acuosas. A través de estudios físico-químicos se verificó el ajuste a distintos modelos cinéticos y se trazaron isotermas de sorción. Los resultados permiten concluir que el nanomaterial fucnionalizado (nZVI-imogolita) presenta un alto potencial para el tratamiento de aguas contaminadas u otras aplicaciones nanotecnológicas, debido a su alta reactividad química, capacidad de sorción y propiedades magnéticas.Referencias[1] L. Guimarães, A.N. Enyashin, J. Frenzel, T. Heine, H.A. Duarte, G. Seifert, Imogolite nanotubes: Stability, electronic, and mechanical properties, ACS Nano 1(4) (2007) 362-368.[2] N. Arancibia-Miranda, M. Escudey, Imogolite-Like Family, Developments in Clay Science, 2016, pp. 458-483.[3] A. Takahara, Y. Higaki, Design and Physicochemical Characterization of Novel Organic-Inorganic Hybrids from Natural Aluminosilicate Nanotubes, RSC Smart Materials, 2017, pp. 131-156.