Óxido de grafeno funcionalizado con líquidos iónicos magnéticos para la separación y extracción de especies inorgánicas de antimonio y su potencial aplicación en remediación ambiental y metodologías analíticas

MARIA N. OVIEDO; MARÍA B. BOTELLA; EMILIANO F. FIORENTINI; RODOLFO G. WUILLOUD

Mendoza

Congreso; 1er. Congreso Interuniversitario I+D+i Mendoza; 2021

Universidades de la Provincia de Mendoza

El antimonio (Sb) es un elemento tóxico presente en el medio ambiente procedente de fuentes naturales y antropogénicas. La exposición a Sb puede causar efectos nocivos para el humano, incluyendo erupciones cutáneas, irritación gastrointestinal y enfermedades pulmonares1. Es bien sabido que la toxicidad de sus especies inorgánicas es mayor que la de sus compuestos orgánicos. Además, el Sb(III) es al menos 10 veces más tóxico que el Sb(V), por lo que el análisis de especiación de este elemento es muy importante. La concentración natural de Sb total en el agua superficial suele ser inferior a 5 µg L-1, mientras que concentraciones del orden de ng L-1 presentan las diferentes especies de Sb 2. Sin embargo, estas bajas concentraciones no son compatibles con los límites de detección alcanzados por algunos detectores basados en espectrometría atómica. Por lo tanto, se requiere el desarrollo de metodologías analíticas altamente sensibles para la extracción y determinación de especies de Sb a niveles de traza. Consecuentemente, los nanomateriales (por ejemplo, el grafeno), han sido empleados en un gran número de metodologías analíticas basadas en técnicas de microextracción de elementos a niveles traza. El grafeno es un nanomaterial a base de carbono ampliamente utilizado como material de sorción para remediación ambiental y metodologías analíticas, debido a ciertas propiedades que lo hacen muy útil, como una gran superficie específica (37,57 m2 g-1) y una elevada capacidad de sorción. Además, es posible su modificación mediante oxidación para obtener óxido de grafeno (GO), el cual contiene diferentes grupos funcionales (CO, COO-)3. En este sentido, la fácil y rápida funcionalización del GO debido a la presencia de estos grupos, ha permitido su eficiente aplicación para la extracción o remoción de metales pesados en muestras ambientales. Sin embargo, estos nanomateriales carecen de magnetismo intrínseco, además, presentan partículas de baja granulometría y forman dispersiones estables, por lo que su separación y recolección desde soluciones acuosas generalmente es compleja. Por otro lado, los líquidos iónicos (ILs) han sido utilizados como solventes alternativos en numerosas técnicas de microextracción líquido-líquido (LLME). Recientemente, un nuevo grupo de ILs conocido como líquidos iónicos magnéticos (MILs) se ha convertido en objeto de interés en varias aplicaciones analíticas porque responden fuertemente a campos magnéticos externos y muestran las propiedades fisicoquímicas únicas y ajustables de los ILs4. En este sentido, el objetivo principal del siguiente trabajo fue sintetizar GO siguiendo una versión modificada del método Hummer y caracterizarlo mediante Espectrometría Infrarroja por Transformada de Fourier (FT-IR) para posteriormente evaluar su magnetización con MILs que poseen el catión trihexil(tetradecil)fosfonio ([P6,6,6,14]+) y los aniones tetracloroferrato (III) ([FeCl4-]), hexaclorodisprosiato (III) ([DyCl6]3-), y tetracloromanganato (II) ([MnCl4]2-). Además, se evaluó la capacidad del GO para separar y extraer especies inorgánicas de Sb en muestras acuosas. Se realizó un estudio multivariado para optimizar las condiciones de extracción de Sb(III) utilizando dietilditiocarbamato de sodio (DDTC) como agente complejante selectivo para la especie de Sb(III) a pH 6, logrando una eficiencia de extracción del 98,7 %. Posteriormente, se magnetizó el GO con los MILs mencionados para ser separado de forma fácil y rápida utilizando una varilla magnética, evitando la clásica etapa de centrifugación para la separación de fases la cual aumenta el tiempo de análisis. La utilización del nanomaterial magnético (GO@MIL) en la separación y extracción de especies de Sb presenta potencial para estudios de remediación ambiental y metodologías analíticas, lo cual es de especial utilidad para los laboratorios de rutina que se centran en el análisis medioambiental.