Remoción de cadmio de muestras de agua utilizando un novedoso carbón xerogel funcionalizado con tiourea

MELISA LEPEZ; DEIDAMIA PAREDES; MABEL VEGA; ESTEFANÍA M. MARTINIS

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

El cadmio es considerado uno de los contaminantes ambientales más peligrosos, debido a que no es biodegradable y a su potencial de bioacumulación en los organismos vivos1. La Agencia de Protección Ambiental EE.UU. (EPA) ha clasificado al Cd como un carcinógeno humano a bajos niveles de exposición2. Este elemento proviene de fuentes naturales y diversas actividades antropogénicas. Las fuentes antropogénicas principales son las actividades industriales, minería, fundición y refinado. El Cd está naturalmente presente en muy bajos niveles en los entornos acuáticos y sistemas biológicos. La persistencia en el ambiente de este elemento ocasiona una problemática de gran preocupación ya que no puede ser retirado de los sistemas acuáticos por procesos naturales.Diferentes procesos tecnológicos han sido aplicados para la eliminación de este contaminante de los cursos de agua destinados a consumo humano, entre ellos podemos mencionar: procesos de precipitación química, electrólisis, intercambio iónico y adsorción. Éste último es uno de los métodos más usados en el tratamiento de aguas residuales. Los xerogeles orgánicos son materiales novedosos que pueden ser empleados como sorbentes en procesos de adsorción. Se caracterizan por ser materiales porosos obtenidos mediante policondensación de monómeros en el denominado proceso sol-gel3. La presencia de heteroátomos (como oxígeno, nitrógeno, boro, azufre o fósforo) en estos materiales de carbono permite controlar sus propiedades electrónicas, por ejemplo, aquellos que contienen en su superficie grupos carboxilos y grupos sulfónicos remueven contaminantes mediante intercambio iónico4. Además, los carbones dopados bifuncionalmente o multifuncionalmente, que tienen más de un heteroátomo en su superficie / volumen, han surgido recientemente como materiales muy prometedores para diversas aplicaciones. Por ejemplo, se han observado efectos sinérgicos interesantes al combinar azufre y nitrógeno como dopantes5. A pesar de tener una electronegatividad similar a la del átomo de carbono, el azufre induce la formación de defectos en la estructura del carbono como consecuencia de su tamaño atómico, disponiendo de electrones polarizables, lo que promueve defectos en la estructura electrónica del carbono6.El presente trabajo describe una técnica alternativa para remover Cd de cursos de agua natural, mediante el uso de un nuevo carbón xerogel, cuya síntesis se realizó a través de policondensación de resorcinol, y funcionalización durante el proceso de síntesis, reemplazando resorcinol por tiourea en distintas proporciones. La introducción de nitrógeno y azufre en la estructura a través del uso de tiourea, se plantea como una alternativa menos costosa y de menor impacto ambiental comparado con el uso de elevadas concentraciones de resorcinol.El procedimiento para evaluar la capacidad de remoción de los xerogeles consistió en un sistema de flujo continuo empleando una microcolumna cónica conteniendo 50 mg de sorbente. Se empleó 10 mL de solución de concentración conocida de Cd y un caudal de 0,17 mL.min -1. El ensayo se repitió por cada sorbente sintetizado. Las concentraciones del patrón post columna se midieron mediante Espectrofotometría de Absorción Atómica con Horno de Grafito (GFAA). Se realizó un estudio comparativo de las capacidades de remoción de los sorbentes obtenidos evaluando parámetros cinéticos.