Síntesis de nanofloculantes magnéticos mediante la técnica capa por capa utilizando polímeros naturales y sustancias tipo húmicas

MARIANA RAMIREZ; GIULIANA MAGNACCA; MARIA E. PAROLO; LUCIANO CARLOS

Rio Cuarto

Congreso; NANO2022 - XXI Encuentro de superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

La coagulación/floculación convencional (CF) es un importante proceso de tratamiento de aguas para eliminar partículas pequeñas, sólidos suspendidos, materia orgánica natural, patógenos y algunos compuestos inorgánicos [1]. Por otro lado, la separación magnética es una alternativa ambientalmente amigable para la separación y recuperación de nanomateriales, ya que minimiza el uso de solventes, reduce el tiempo de operación y es un método rentable en comparación con los procesos de separación convencionales como la filtración o la centrifugación. La combinación de los procesos de separación magnética y CF mediante el desarrollo de nanofloculantes magnéticos, podría proporcionar una plataforma general para la recuperación y el reciclaje de una amplia variedad de nanopartículas funcionales. En el presente trabajo se propone una vía de síntesis de nanofloculantes, mediante la incorporación de polímeros floculantes a nanopartículas de magnetita empleando la técnica capa-por-capa (LbL), una técnica bien establecida para inmovilizar polielectrolitos a través de fuertes enlaces iónicos multivalentes [2]. Los biopolímeros seleccionados fueron quitosano (como polielectrolito cargado positivamente), y alginato y sustancias tipo húmicas extraídas de residuos orgánicos urbanos (BBS) (como polielectrolitos cargados negativamente). Las nanopartículas (NPs) de magnetita (Fe3O4) fueron sintetizadas mediante el método solvotérmico, y luego fueron recubiertas con una capa de sílice no porosa, con el fin de protegerlas de las condiciones oxidativas del medio. Las NPs recubiertas con sílice se utilizaron como núcleos magnéticos para las subsecuentes deposiciones de biopolímeros mediante con el proceso LbL. Se sintetizaron 2 nanofloculantes diferentes a partir de la combinación de 5 capas alternadas de quitosano-alginato (MMCA5) y de quitosanoBBS (MMCB5). Para ambos nanofloculantes tanto la primera como la última capa fue realizada con quitosano.Las muestras fueron caracterizadas mediante análisis termogravimétrico (TGA), Microscopía electrónica de transmisión (TEM), Difracción de rayos X (DRX), Potencial Z, Espectroscopía infrarroja (FTIR) y análisis textural (determinación del área superficial). Los resultados indicaron la presencia de una pequeña cantidad de materia orgánica (2% en el caso de MMCA5 y 3% para MMCB5) en la superficie de las NPs correspondiente al depósito de los biopolímeros. En las imágenes TEM, se observaron NPs de morfología esférica con un diámetro aproximado de 200 nm, recubiertas con una capa amorfa, que puede deberse a la presencia de sílice y/o biopolímeros. En el difractograma de rayos X evidencia la presencia de señales características de magnetita. Las dos muestras presentaron áreas superficiales específicas bajas, del orden de 9 m2/g, y carga superficial positiva debido a la protonación de los grupos amino del quitosano en las condiciones de síntesis