Potencial uso de materiales basados en sílice mesoporosa como adsorbente de contaminantes en medios acuosos

JULIÁN ORTIZ OTALVARO; MARCELO AVENA; MAXIMILIANO BRIGANTE

Florencio Varela

Congreso; IV Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental; 2019

Soc. Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental (SACYTA)

La contaminación con sustancias químicas ha tenido un gran impacto en el medio ambiente tales como el cambio climático, la destrucción de la fauna y la flora y el deterioro de la salud humana. Por tal motivo, y debido a las deficiencias que poseen los adsorbentes usados comúnmente, se ha concentrado la preparación de nuevos materiales para remediación ambiental. Se cree que el uso de materiales basados en sílice mesoporosa (SiO2), de elevada área superficial, tamaño de poro y capacidad de reuso, podría ser una de las alternativas más efectivas para la remoción de contaminantes. Adicionalmente, si se modifica su superficie con diferentes especies permitiría no solo ampliar su uso sino mejorar su selectividad. Port lo tanto, este trabajo tiene como objetivo estudiar y comparar la capacidad de adsorción del SiO2, sin funcionalizar y funcionalizado con grupos aminos (APTES-SiO2) frente a diversos adsorbentes en la remoción de contaminantes presentes tanto en cuerpos de agua superficial como en efluentes industriales. Las especies seleccionadas fueron diversos antibióticos (norfloxacino NFX, doxiciclina DXC), colorantes (anaranjado de metilo MO) y pesticidas (paraquat PQ2+ y 2,4-D). Los sólidos fueron sintetizados por un método hidrotermal, usando surfactantes como plantilla de la estructura porosa1. A ambos materiales se les evaluó su capacidad de regeneración y reúso, parámetro importante desde el punto de vista tecnológico.ResultadosSe realizaron isotermas de adsorción y los resultados muestran que el SiO2 presenta una muy buena capacidad de adsorción frente al PQ2+ si se lo compara con varios adsorbentes naturales y sintéticos. Interacciones electrostáticas entre el pesticida catiónico y el sólido cargado negativamente juegan un importante rol en el proceso de adsorción. Frente a contaminantes polares o con naturaleza zwitteriónica tales como el NFX y DC la capacidad de adsorción del SiO2 si bien es significativa es muy baja frente a otros adsorbentes. Formación de enlaces de hidrógeno, interacciones electrostáticas e hidrofóbicas condicionan la afinidad de estas especies hacia la superficie del sólido. Frente a contaminantes aniónicos, la capacidad del SiO2 es despreciable. Sin embargo esto se revierte en APTES-SiO2 debido a la atracción electrostática entre los grupos funcionales carboxilatos y sulfonatos del 2,4-D y MO respectivamente y los grupos aminos protonados del sólido funcionalizado. Finalmente ambos materiales se regeneraron y se reusaron frente alguna de estas especies manteniendo el SiO2 una eficiencia de entre 60-75% dependiendo el adsorbato mientras que el APTES-SiO2 conserva alrededor del 35% de efectividad luego de 4 ciclos.Conclusiones-El SiO2 presenta muy buena respuesta frente contaminantes catiónicos tales como el PQ2+. La capacidad de regeneración-reúso es muy buena luego de varios ciclos.- El APTE-SiO2 presenta mayor selectividad hacia los contaminantes puramente aniónicos. La estabilidad en agua del APTES anclado juega además un papel importante tanto en la selectividad como en la capacidad de regeneración y reúso del adsorbente- Frente a contaminantes polares ambos sólidos presentan una significativa capacidad de adsorción pero aún muy baja si se lo compara con otros adsorbentes.