Obtención de polvos cerámicos de óxido de calcio (CaO) por dos rutas químicas y estudio de su actividad degradante sobre rodamina B disuelta en agua

Abstract

En el presente trabajo de investigación se evaluó la capacidad degradante que presentan las nanopartículas de óxido de calcio (CaO), con moléculas orgánicas, específicamente la rodamina B, colorante tomado como referente. Adicionalmente, se realizó un estudio preliminar sobre su efecto en otras moléculas de este mismo tipo, como es el caso de los herbicidas, y concretamente el Glifosato, que son de interés actual, debido a su efecto dañino sobre la población y a la problemática que están ocasionando en el medio ambiente con el que tiene contacto. Los polvos cerámicos de óxido de calcio se obtuvieron por dos rutas químicas: precipitación controlada y complejo polimérico (Pechini). Las nanopartículas del óxido de interés obtenidas se caracterizaron utilizando las siguientes técnicas espectroscópicas: espectroscopia ultravioleta (UV-vis), para conocer las transiciones electrónica y determinar el valor de la banda prohibida de energía (“gap” de energía); espectroscopia IR, para determinar los grupos funcionales presentes en las muestras; espectroscopia Raman, para conocer sobre los modos vibraciones de la estructura de los mismos; por otro lado, se realizó la caracterización estructural y morfológica de las muestras, utilizando difracción de rayos X (DRX), técnica que permitió determinar las fases cristalinas existentes en el sólido sintetizado, y microscopía electrónica de barrido (MEB) para observar el tamaño, morfología y grado de aglomeración de las partículas. Los resultados de estas técnicas de caracterización permitieron identificar las bandas características de los materiales sintetizados, tanto del CaO (donde realmente se obtuvo una mezcla CaO/Ca(OH)2 dada la alta reactividad del óxido) como del carbonato de calcio (CaCO3) dependiendo de la temperatura a la que se sometió el precipitado o pre-calcinado, obtener los valores del gap de energía de 6.5 eV tanto para el CaO/Ca(OH)2, como para el CaCO3 y verificar el tamaño sub-micrónico de las partículas así como su morfología arbitraria (con la formación de aglomerados blandos). A los polvos obtenidos, por las dos rutas químicas empleadas, se les estudio su capacidad de remoción y/o degradación de una molécula orgánica, rodamina B. Para ello se utilizó espectroscopia UV-visible considerando la variación de la intensidad de la banda característica, de mayor absorción, de la rodamina B (554 nm), la cual se correlacionó con el cambio de la concentración del colorante en la solución (estableciéndose previamente una curva de calibración absorción – concentración de Rodamina). Para el estudio se consideraron diferentes condiciones de pH del sistema (cambio de la carga superficial de las partículas), temperatura a la que se realizó el ensayo (energía de activación del proceso) e incidencia de radiación UV sobre el sistema (efecto de la radiación sobre el proceso), para determinar el efecto de estos parámetros sobre la remoción de rodamina B por parte del CaO/Ca(OH)2 sintetizado. Además, se analizó el sedimento que se produjo después de realizado el ensayo, empleando para ello espectroscopia IR. Aunque los resultados no mostraron remoción importante de la rodamina B por el sólido empleado, se encontró que las muestras que presentaron mejor funcionalidad fueron las sintetizadas por Pechini ( 4,9% de remoción de rodamina). Ahora, contrario a lo esperado o sea a la reducida interacción CaO/Ca(OH)2 – rodamina B, al analizar los espectros IR del sedimento se verificó la presencia de nuevas bandas lo que indica la existencia de nuevos grupos funcionales presentes en el sólido y que se habrían podido generar, durante el ensayo, por la interacción entre la superficie de las partículas y la molécula orgánica considerada. Diferente al resultado anterior, al evaluar la remoción de Glifosato usando el CaO/Ca(OH)2 sintetizado, se observó, durante el ensayo, la formación de un nuevo producto resultado de la interacción entre el sólido y la molécula orgánica. La interacción CaO/Ca(OH)2 – Glifosato fue tan intensa, a temperatura ambiente, que todo el sistema quedo en solución y no se pudo obtener sedimento para evaluarlo con espectroscopia IR. En su defecto se tomaron alícuotas del sistema al final del ensayo, para analizar con espectroscopia IR, encontrándose, principalmente, grupos fosfatos y fosfatos – calcio. Un estudio más cuidadoso de este sistema CaO/Ca(OH)2 – Glifosato se debe realizar a futuro, dado a los resultados no concluyentes que se encontraron hasta el momento, los cuales podrán ser interesantes debido a que puede considerarse como una posible solución al daño ambiental que este herbicida está generando.