SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOCOMPUESTOS MAGNÉTICOS HIDROXIAPATITA-BIOMASA

NATALIA SCHEVERÍN; HORST, FERNANDA; LASSALLE, VERONICA L.

Congreso; 20º Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales SAM-CONAMET 2022; 2022

La contaminación natural por presencia de arsénico y fluoruros de aguas subterráneas destinadaspara consumo es un problema de salud pública que afecta a numerosos países alrededor delmundo. Existen varias metodologías para la remoción de estos contaminantes, sin embargo, laaplicación en campo de estas tecnologías está fuertemente determinada por factores económicos[1]. En este sentido, los procesos de adsorción surgen como una alternativa con un buencompromiso entre el costo y la eficiencia [2]. La hidroxiapatita (Ca PO (OH) , HAp), uno de los 10 6 2principales minerales bio-inorgánicos, es considerada un material ideal para el tratamiento deaguas debido a su alta capacidad de adsorción, estabilidad y baja solubilidad en aguas [3]. Se hanempleado diferentes metodologías para sintetizar nanopartículas de Hap, incluyendo procesos decoprecipitación, sol-gel e hidrotermales, entre otros. Sin embargo, estas nanopartículas tienden aaglomerarse fácilmente [3], lo que conlleva a una disminución de la superficie expuesta y, por lotanto, a un detrimento de su capacidad de adsorción. En relación a esto, se ha reportado que laformación de materiales compuestos por biomasa y nanopartículas de minerales inorgánicosmejora la dispersión de las mismas [3]. Por otro lado, si bien la HAp posee una elevada capacidadde adsorción de fluoruros, la remoción de arsénico es limitada [4]. En este sentido, laincorporación de óxidos de hierro a la matriz podría resultar en una mejora significativa de lacapacidad de remoción del metaloide. En el presente trabajo se sintetizó y caracterizó un materialcompuesto por nanopartículas de HAp, residuos de biomasa (C) y nanopartículas de magnetita(M), con el propósito de obtener un material apto para la remoción simultánea de arsénico yfluoruros de aguas subterráneas.La síntesis del nanocompuesto magnético hidroxiapatita-biomasa (HAp-CM) se realizómediante el método hidrotermal (Figura 1), empleando una relación nominal HAp:C:M de 4:1:1m/m. Dicho método implica la preparación previa de dos dispersiones: HAp-C y M. Para lapreparación de HAp-C, una cantidad apropiada de biomasa se puso en contacto con una soluciónde Ca(NO ) y se la sometió ultrasonido durante 1 h; luego se le añadió NH H PO y se ajustó el 3 2 4 2 4pH a 12 con NaOH. Para la dispersión M, se preparó un volumen adecuado de una soluciónférrica/ferrosa (relación molar 2/1) a la cual se añadió NaOH para obtener magnetita a escalananométrica. Finalmente, las dispersiones HAp-C y M se mezclaron y se trasfirieron a un reactorhidrotermal durante 4 h a 160°C.El análisis TGA permitió estimar la composición y reveló que HAp-CM contiene un 78% decomponente inorgánica (magnetita e hidroxiapatita), lo cual se encuentra en concordancia con lasproporciones nominales utilizadas para su síntesis. Así mismo, el perfil termogravimétricomostró las tres etapas de pérdida de peso típicas de las matrices lignocelulósicas, asociadas a lapresencia de la biomasa en el nanocompuesto. El análisis de difracción de rayos X confirmó lapresencia de los patrones cristalinos correspondientes a la hidroxiapatita y la magnetita como4722. REFERENCIAS1. Litter, M. I., Morgada, M. E., & Bundschuh, J., Possible treatments for arsenic removal in Latin American waters for humanconsumption. Environmental Pollution, 2010. 158(5): p. 1105–1118.2. Viswanathan, N., Meenakshi, S. Enhanced fluoride sorption using La (III) incorporated carboxylated chitosan beads. J. ColloidInterface Sci. 2008. 322, p. 375–383.3. Zhang W., Wang F., Wang P., Lin L., Zhao Y., Zou P., Zhao M., Chen H., Liu Y., Zhang Y., Facile synthesis ofhydroxyapatite/yeast biomass composites and their adsorption behaviors for lead (II). J. Colloid Interface Sci, 2016. 477: p. 181-190.4. Mlilo, T., Brunson, L., Sabatini, D., Arsenic and Fluoride Removal Using Simple Materials. Journal of EnvironmentalEngineering, 2010. 136(4), 391–398.fases principales; sin embargo, se detectaron picos asociados a la presencia de maghemita y lahematita. Los espectros FTIR mostraron que la interacción entre la hidroxiapatita y la biomasa sedaría a través de interacciones que comprometen a los grupos carbonilos (C=O y COO-), mientrasque la incorporación de la magnetita al nanocompuesto se daría a través de interacciones del tipoFe-O-HAp. El análisis morfológico se realizó mediante microscopía electrónica. Lasmicrografías SEM mostraron que la magnetita se deposita sobre el compuesto HAp-C; mientrasque las micrografías TEM evidenciaron la presencia de otras fases de óxido de hierro además dela magnetita, en concordancia con lo observado en el análisis DRX.