Química

Síntesis de membranas poliméricas de inclusión empleando un ligando derivado de la terpiridina para el estudio de la remoción de cobre, zinc y mercurio en medios acuosos

2024-01-01T00:00:00Z

Síntesis de membranas poliméricas de inclusión empleando un ligando derivado de la terpiridina para el estudio de la remoción de cobre, zinc y mercurio en medios acuosos Reina Caicedo, Ingri Johanna En las últimas décadas, la implementación de métodos para descontaminación de aguas ha cobrado gran importancia. Las membranas poliméricas de inclusión se presentan como una alternativa para la remoción de metales pesados en los medios acuáticos, con el objetivo de minimizar el grave problema de salud pública que ocasionan este tipo de especies químicas. En el presente trabajo se realizó la síntesis de membranas del tipo poliméricas de inclusión, empleando como agente de extracción el ligando orgánico derivado de terpiridina 4´-fenil-2,2´:6’,2”-terpiridina, el cual es encargado de interactuar con los iones objetivo (Cu²⁺+, Zn²⁺ y Hg²⁺). Tanto el ligando como los complejos formados se caracterizaron por espectroscopia UV, FTIR y espectrometría de masas. Se evaluaron las variables: composición de la membrana, pH y tiempo de contacto, a partir de un diseño experimental factorial 2ᵏ con k= 3 con puntos estrellas y dos puntos centrales. La cuantificación del metal en solución se realizó mediante la técnica electroquímica de adsorción oxidación, evidenciando que la membrana exhibe porcentajes de remoción máximas de 67,43% de Cu²⁺, 46,66% de Zn²⁺ y 95,92% de Hg²⁺. Como procedimiento complementario, se estudió el comportamiento electroquímico del ligando y de los complejos mediante voltamperometría cíclica, confirmando que la actividad redox de los complejos se encuentra en el ligando y no en el metal. De otro lado, se estudió el comportamiento de la membrana por espectroscopia de impedancia electroquímica, corroborando la afinidad que posee el material hacia los metales estudiados. Finalmente, se construyeron isotermas de adsorción, mostrando que el comportamiento de la membrana se ajusta al modelo de Langmuir para la adsorción de cobre y mercurio y al modelo de Peleg para zinc.

Evaluación de la bioadsorción de cobre, zinc y mercurio presente en agua sobre residuos de cáscara de plátano (Musa paradisiaca L.)

2024-01-01T00:00:00Z

Evaluación de la bioadsorción de cobre, zinc y mercurio presente en agua sobre residuos de cáscara de plátano (Musa paradisiaca L.) Samboní Imbachí, Lizeth Johanna Como consecuencia del auge industrial que se ha dado desde finales del siglo XIX, así como de la generación de residuos, producto de las múltiples actividades antropogénicas, las fuentes hídricas han sido contaminadas con un gran número de sustancias químicas, entre ellas, los metales pesados. Diversas alternativas para la eliminación de metales del agua han sido propuestas, entre ellas, la técnica de bioadsorción con materiales provenientes de residuos vegetales. Esta técnica ofrece eficiencia, bajo costo, facilidad de operación, posibilidad de recuperar el material bioadsorbente, uso de biomasa, convirtiéndose en una alternativa sostenible. Este trabajo plantea el estudio de la bioadsorción de los metales cobre, zinc y mercurio presentes en agua, empleando la cáscara de plátano (Musa paradisiaca L.), con la cual se han obtenido remociones satisfactorias para los metales cadmio y plomo. En este estudio se emplearon materiales provenientes de la cáscara de plátano molida a los que se realizaron pretratamientos consistentes en hidrólisis ácida, hidrolisis básica y material sin tratamiento. Se evaluó la capacidad de retención de cada metal en los tres tipos de materiales. Los mejores resultados se obtuvieron con el material sin tratamiento previo, con el cual se ejecutó un diseño experimental factorial 2ᵏ con k=3, con puntos estrella y réplica en el punto central, cuya variable de respuesta fue el porcentaje de remoción de cada metal en agua, con los factores pH, dosis del bioadsorbente y tiempo de contacto entre adsorbente y solución del ion metálico. Se llevó a cabo la caracterización de los 3 materiales utilizando la técnica de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FT - IR). El material sin tratamiento se caracterizó antes y después de entrar en contacto con los iones metálicos mediante microscopía electrónica de barrido (SEM). Para determinar la eficiencia del proceso de adsorción de los metales en el material de la cáscara de plátano, se implementó una metodología por voltamperometría de onda cuadrada con electrodo de disco rotatorio de oro para la cuantificación de mercurio y polarografía de redisolución anódica por onda cuadrada para cobre y zinc. Se obtuvieron remociones satisfactorias para los 3 metales, con isotermas en el rango de concentración de 10 - 1000 mg/L, una máxima capacidad de adsorción de 20.81, 26.24 y 24.75 mg por cada gramo del material empleado para Cu, Zn y Hg respectivamente. Para cobre y zinc se definió un valor de 5.0 como pH óptimo y una dosis de adsorbente de 0.3300 g. En el caso de mercurio, se estableció un pH de 3.0 y una dosis de adsorbente de 0.3500 g, en cada caso, los valores reportados corresponden a 10 mL de solución. Las técnicas de voltamperometría cíclica (CV) y espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) permitieron estudiar el comportamiento en solución del bioadsorbente frente a la presencia de cada uno de los iones metálicos, por lo que fue posible establecer que el material presenta una buena capacidad extractiva. Por lo anterior, la cáscara de plátano constituye una alternativa eficiente para la remoción de cobre, zinc y mercurio en agua.

Electrooxidación de alcohol bencilico a partir de electrocatalizadores con soporte de puntos cuánticos de carbono (CQDs) obtenidos de biomasa y decorados con Pt

2024-01-01T00:00:00Z

Electrooxidación de alcohol bencilico a partir de electrocatalizadores con soporte de puntos cuánticos de carbono (CQDs) obtenidos de biomasa y decorados con Pt Montilla Agredo, David Alejandro La elaboración de un electrocatalizador eficaz para la electrooxidación de alcohol bencílico (AB), y su potencial aplicación en sustancias orgánicas recalcitrantes contaminantes de aguas residuales, es el eje central de esta investigación, donde se parte de la elaboración de puntos cuánticos de carbono (CQDs), nanopartículas con propiedades optoelectrónicas, los cuales fueron sintetizados a partir de un residuo agroindustrial como la cascarilla del grano de cacao (CGC), dichas nanopartículas son usadas para potenciar el poder de oxidación de un electrocatalizador convencionalmente usado en las reacciones electrocatalíticas, el titanio platinizado (Pt/Ti). Para ello se determinaron parámetros como el área superficial electroactiva (ASEA) y el coeficiente de rugosidad (CR), finalmente son empleados en la electrooxidación del alcohol bencílico a una densidad de corriente (j) de 20 mA/cm², donde la cuantificación de la degradación se realizó mediante UHPLC-DAD y la identificación de los subproductos de degradación mediante GC-MS. Los resultados más relevantes de esta investigación determinaron que es posible sintetizar CQDs a partir de una biomasa como la CGC obteniendo un rendimiento de 4.32 ± 0.08 %, el cual puede parecer bajo, pero considerando que se obtienen de un precursor que se encuentra en gran cantidad (biomasa lignocelulósica) y de bajo costo, se podría explotar su fabricación por este método. Los resultados del ASEA de los electrocatalizadores fueron de 9.51 ± 0.29 cm² y 0.59 ± 0.11 cm² para Pt/CQDs/Ti G y Pt/Ti respectivamente, lo que evidenció un claro aumento de esta propiedad cuando hay presencia de los CQDs en la superficie del material. Así mismo hubo un aumento considerable en el CR con la presencia de los CQDs, además de que mejoró la conductividad del material, ya que demostró ser el electrocatalizador menos resistivo de los estudiados en impedancia electroquímica, estos resultados dieron a entender que en definitiva la adición de CQDs a la superficie interlaminar entre el Pt y el Ti mejora las propiedades electrónicas. Finalmente, cuando fueron empleados los electrocatalizadores en la degradación de 100 μg/mL de AB se obtuvieron a las 6 horas de reacción, concentraciones finales de 20.99 ± 4.54 y <0.06 μg/mL para Pt/Ti y Pt/CQDs/Ti respectivamente. Los resultados de electrooxidación fueron concordantes con los obtenidos en la caracterización de los electrocatalizadores, donde el material con CQDs fue el que siempre obtuvo los mejores resultados para esta aplicación, lo cual se vio reflejado en la obtención de la menor concentración final de AB y, por ende, el mayor porcentaje de remoción. Finalmente se realizó un estudio de los subproductos de degradación del AB mediante GC-MS, encontrando cuatro subproductos, los cuales presentaron masas relativamente menores a las del alcohol bencílico. Estos resultados dan a entender que, aunque no se haya dado una mineralización completa del analito, si se logró romper el anillo aromático lo cual es uno de los principales problemas para la degradación de los contaminantes recalcitrantes.

Obtención de un material adsorbente a partir de biomasa forestal caucana y su empleo en la remoción de plaguicidas

2024-01-01T00:00:00Z

Obtención de un material adsorbente a partir de biomasa forestal caucana y su empleo en la remoción de plaguicidas Collazos Ramirez, Mónica Marcela Se estudió la capacidad de adsorción del plaguicida Tiametoxam (TIA) en materiales obtenidos de la corteza de Pinus Patula. Los materiales fueron (a) taninos esterificados y (b) biocarbón activado. La extracción de taninos presentes en la corteza de Pinus Patula exhibió un rendimiento del 36%. Para la elaboración del material de taninos, el extracto obtenido fue modificado mediante una reacción de esterificación con ácido oxálico y catálisis ácida estableciendo las condiciones óptimas de síntesis mediante la implementación del diseño experimental Box Behnken, el cual arrojo un total de 27 experimentos considerando las variables independientes (a) cantidad de ácido oxálico (b) catalizador (c) tiempo (d) temperatura y el porcentaje del material obtenido como variable respuesta. El biocarbón se obtuvo mediante pirolisis y activación con cloruro de zinc con una eficiencia del 30%. Los materiales obtenidos se analizaron mediante espectroscopia IR y análisis por microscopia SEM. En la remoción del plaguicida TIA, el material de taninos modificados reporto una capacidad de adsorción de 33,110 mg/g equivalentes al 70% y el biocarbón activado con una capacidad de adsorción de 105,220 mg/g equivalentes al 99%. En ambos materiales el proceso de adsorción se ajustó al modelo de Freundlich con una cinética de Pseudo-segundo orden y mostraron mejor remoción en comparación a la corteza de Pinus Patula con una capacidad de adsorción de 13,519 mg/g equivalentes al 45%. Mediante el análisis de los resultados de las isotermas de adsorción, estructura y superficie de los materiales se explican las diferencias en los porcentajes de remoción y la afinidad del plaguicida TIA con cada uno de ellos. La cuantificación se llevó a cabo mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).