Nanotubos de aluminosilicatos como fase de extracción en sistemas en línea para la remoción de contaminantes

ESTEFANÍA M. MARTINIS; NICOLÁS ARANCIBIA-MIRANDA

Valdivia

Congreso; Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales (CONAMET- SAM 2019); 2019

Por sus propiedades particulares y potencial aplicabilidad, los nanomateriales han sido objeto de estudio en las últimas décadas. La disminución del tamaño al orden de los nanómetros modifica las propiedades ópticas (coloración, absorción, luminiscencia y emisión), mecánicas (ultra endurecimiento y anti oxidación), térmicas (intercambio de calor, punto de fusión y resistencia térmica), eléctricas (conductividad y aislamiento), magnéticas (magneto-resistencia colosal) y químicas de los materiales. En el caso específico de los materiales basados en aluminosilicatos, en la escala nanométrica mejoran notablemente sus propiedades adquiriendo comportamientos únicos tales como, superplasticidad, maquinabilidad, resistencia, tenacidad, y además la capacidad de ser biocompatibles y amigables con el ambiente.[1]La utilización de aluminosilicatos como adsorbentes selectivos representa una de las posibilidades más eficaces para la remoción de metales de reservorios de agua naturales.[2] El área superficial disponible está entre las variables experimentales más significativas que afectan a la velocidad de captación de contaminantes de estos materiales.[3] Adicionalmente, los nanotubos de aluminosilicatos (imogolita) presentan características físico-químicas que le otorgan un gran potencial para su aplicación industrial como absorbentes y estabilizadores de suspensiones coloidales. La superficie externa de la imogolita es isomorfa a la de una gibsita (Al(OH)3) curvada, mientras que en la superficie interior se sitúan tetraedros de silicio no polimerizados (Fig.1(a)).[4] En ambas superficies se desarrolla carga en función del pH, lo que permite la absorción de aniones y cationes al mismo tiempo. El estado de agregación de la imogolita determina sus propiedades de adsorción: diferentes poros son desarrollados en función del ordenamiento entre tubos. La imogolita sintética puede ser utilizada incluso como soporte coloidal para nanopartículas metálicas, incrementando sus capacidades de sorción.[4]El objetivo del presente trabajo consistió en la optimización de la síntesis de nanotubos de aluminosilicatos y la evaluación de su capacidad de sorción en un sistema en línea para la remoción de contaminantes desde matrices acuosas. Se tomó al elemento cadmio (Cd) como modelo para la evaluación de la capacidad de sorción del material. El Cd es un elemento que no posee una función biológica conocida y es uno de los contaminantes ambientales más peligrosos. La Agencia Internacional de Investigación del Cáncer (IARC) lo clasifica como carcinogénico e ingresa en el organismo principalmente a través de la vía alimentaria o respiratoria, acumulándose en el organismo debido a su bajo nivel de excreción.[5] Las fuentes principales de exposición a este metal son: los alimentos, el agua de consumo y el aire, además de aquellas actividades laborales que impliquen una potencial exposición.Se llevó a cabo la caracterización de la imogolita pre y postsorción. Se tomaron imágenes por TEM Y SEM y se realizó la curva de potencial zeta para evaluar la capacidad de sorción de la imogolita a distintos pH. Se optimizaron diversas variables como caudales de carga, masa de imogolita en relación a la concentración del contaminante, concentraciones iniciales de reactivos, posibles agentes de elución, etc. Se evaluó la capacidad de extracción en presencia de distintos agentes complejantes y sus relaciones molares con respecto al analito. Las determinaciones se llevaron a cabo mediante un espectrofotómetro de absorción atómica acoplado a un sistema de análisis por inyección en flujo (Fig. 1 (b)). Se empleó una válvula de seis vías para llevar a cabo los estudios de extracción en columna empacada con el nanomaterial. Las dimensiones de la columna fueron optimizadas. Se determinó la capacidad de retención en función del tiempo en muestras de aguas de distintos orígenes como agua río, de lago, pozo, potable y mineral.Los resultados permiten concluir que la imogolita presenta un alto potencial para el tratamiento de aguas contaminadas u otras aplicaciones nanotecnológicas, como el desarrollo de sistemas analíticos de preconcentración, debido a su alta reactividad química, capacidad de sorción y propiedades físico-químicas. A su vez la imogolita puede ser combinada con otros materiales para potenciar sus capacidades de sorción.