Desafíos y Avances en la Adsorción de 2,4-D: Nanotubos de Carbono vs. Nanotubos de Carbono Encapsulados

ANGIE E. ORDUZ; CAROLINA ACEBAL; GRACIELA ZANINI

Bahia Blanca

Encuentro; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2023

Universidad Nacional del Sur (UNS) y el Instituto de Química del Sur (INQUISUR ? CONICET ? UNS)

La contaminación de diferentes matrices acuosas con ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4-D) y los métodos de remoción de este pesticida han sido de gran interés en los últimos años. Dentro de las tecnologías de remediación de aguas, se destacan los procesos de adsorción, que ante otras técnicas de eliminación son sencillos de operar y no se obtienen subproductos. Entre los adsorbentes utilizados para el proceso mencionado, los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTC) han sido de interés ya que poseen estructuras cilíndricas compuestas principalmente de átomos de carbono y debido a su tamaño manométrico, exhiben propiedades mecánicas y superficiales particulares. El desarrollo de nuevos materiales formados por biopolímeros y sustancias carbonosas dan lugar a la síntesis de biocompositos, formando materiales más versátiles y fáciles de manipular. El biopolímero alginato (ALG) posee la propiedad de formar geles en presencia de iones como calcio y se utiliza comúnmente en la encapsulación de solidos de interés debido a su biocompatibilidad. El presente trabajo muestra la síntesis y caracterización de perlas de alginato encapsulando nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTC-ALG) y el estudio comparativo de adsorción de 2,4-D en MWNTC sin encapsular y MWNTC encapsulados. Se pretende estudiar si el encapsulamiento de los MWNTC logra una mayor estabilidad de los nanomateriales ya que estos suelen aglomerarse cuando se dispersan en agua. A demás de estudiar si los MWNTC conservan sus propiedades superficiales durante el proceso de adsorción, aunque se encuentren encapsulados. Para la síntesis de las MWNTC-ALG se preparó una suspensión, dispersando los MWNTC en agua desionizada al 1% m/v usando el ultrasonido durante 2 h. En paralelo, se preparó una solución que contiene 1% m/v de alginato de sodio en NaCl 0,01 M, después de homogenizar se procede a agregar la suspensión de MWNTC la cual se mantiene en agitación constante durante 2 h. Luego, con una micropipeta se dejó caer gota a gota la mezcla homogénea sobre una solución de CaCl2 0,1 M formando esferas de 0,14 +/- 0,01 cm de diámetro en húmedo a las que se denominó perlas. Las perlas fueron secadas y caracterizadas por Microscopia electrónica de Barrido (SEM), fotografía digital y por FT-IR. Los estudios de adsorción de 2,4-D se realizaron en “batch” a través de cinéticas e isotermas de adsorción en un rango de concentraciones iniciales de 0,5 mM – 2,0 mM a pH 3,0 y en NaCl 0.01M. las cinéticas permitieron determinar que la adsorción del 2,4-D en los nanotubos de carbono de pared múltiple encapsulados en alginato (MWNTC-ALG) alcanzó el equilibrio a los 400 minutos, mientras que la adsorción en los MWNTC sin encapsular logró el equilibrio a los 30 minutos. Esta diferencia en los tiempos de equilibrio evidencia que el proceso de encapsulamiento de los MWNTC en las perlas de alginato genera un mecanismo de adsorción distinto al de los MWNTC sin encapsular, lo cual resulta en una cinética más lenta en el caso de los MWNTC-ALG. Al comparar los resultados de las isotermas de adsorción de los MWNTC sin incluir en el hidrogel con las MWNTC-ALG, se observa que el alginato no afecta la interacción entre el herbicida y los MWNTC. En cambio, el alginato cumple la función de proporcionar un material de fácil manipulación y crea una estructura en la cual los MWNTC quedan atrapados en una matriz. Esta característica es beneficiosa ya que evita la aglomeración de los nanotubos al tener una baja dispersión en agua, lo que mejora la estabilidad de los materiales y potencialmente prolonga su vida útil.