Síntesis y modificación superficial de SBA-15 para la remoción de Hg (II) de matrices acuosas con alta salinidad

JULIO BELLO TORRES; MATIAS RAFTI; NICOLÁS FELLENZ

Bahía Blanca

Encuentro; XXII encuentro de superficies y materiales nanoestructurados; 2023

En las diferentes etapas del proceso de extracción de hidrocarburos (HC) utilizando métodos no convencionales, el agua empleada para generar las fracturas se encuentra en íntimo contacto los HC y la estructura mineral subterránea que los contiene. Argentina ha sido identificada como una cuenca de crudos mercuriales, por lo que la explotación de yacimientos como la formación Vaca Muerta dará lugar a enormes volúmenes de efluentes de base acuosa que deberán ser tratados para reducir su contenido de Hg (II) [1]. Los materiales mesoporosos ordenados basados en SiO2 (SMO) presentan características sobresalientes que posibilitan su uso como adsorbentes: elevada superficie específica, tamaño de poro regulable, elevada estabilidad química, como la posibilidad de modificar las especies químicas superficiales mediante el uso de diferentes agentes funcionalizantes aumentando así tanto la capacidad como la especificidad para interactuar con un target específico. El objetivo de este trabajo fue desarrollar un adsorbente sólido basado en la SMO denominada SBA-15 modificada superficialmente a través del anclado covalente de grupos amino, buscando tener una alta capacidad hacia la remoción de mercurio presente en diferentes matrices acuosas.Para la síntesis de la SBA-15 se utilizó la metodología propuesta por Zhao y col. [2]. Luego se realizó un tratamiento con 3-(2-Aminoetilamino)propil-trimetoxisilano (AeAPTES) en tolueno a 80°C para incorporar grupos amino superficiales, lo cual se verificó mediante FTIR y determinación del point zero charge (PZC) (método de adición de sal). Para determinar el pH que maximiza la remoción de Hg (II) se tomaron soluciones de 100 ppm de este metal en agua destilada, a las cuales se les ajustó el pH con el agregado de HCl o NaOH según fuera necesario, hasta obtener el valor deseado (2, 7 y pH libre). Luego se les agregó 10 mg de adsorbente, se agitó la mezcla por 24 horas, se centrifugó y se midió el mercurio remanente por espectrofotometría (λ=500 nm). Todos los ensayos de remoción se desarrollaron en modalidad batch y por duplicado.La capacidad máxima de adsorción (qm) se calculó utilizando el modelo de isoterma de Langmuir sobre los datos experimentales que se obtuvieron añadiendo 10 mg de adsorbente a 10 mL de soluciones de Hg (II) de concentración variable en el rango 10-130 ppm, con valor constante de pH= 7 (óptimo establecido) y 750 rpm de agitación mecánica. Todos los ensayos de adsorción se hicieron a temperatura ambiente (20 ± 2°C). Finalmente, y pretendiendo simular las altas concentraciones salinas presentes en las denominadas aguas de retorno, se estudió la influencia de la fuerza iónica del medio acuoso sobre los valores de qm al usar al sólido SBA-15 amino-funcionalizado como adsorbente sobre soluciones mercuriales con el agregado de NaCl. Estos experimentos permitieron determinar una capacidad máxima de adsorción de 89,3; 99, 0 y 100 mg/g (0; 5844 y 11688 ppm de NaCl respectivamente), indicando que el sistema SBA-15-NNH2 puede ser efectivo en la eliminación de Hg (II) presente en matrices acuosas de distinta composición.