Science and Technology Production
Thesis
Authorship
Date
31/07/2024
Summary
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SIGEVA
La presente tesis se centra en el desarrollo de nanopartículas a base de carbono para la adsorción de contaminantes emergentes (CEs) en medios acuosos. Los CEs llegan al ambiente principalmente a través de efluentes industriales y plantas de tratamiento de aguas residuales. Se detectan, con frecuencia, en suelos y aguas superficiales, subterráneas y potables. Cada vez es mayor la preocupación por las posibles consecuencias de los CEs en seres vivos. Por ello, ...
La presente tesis se centra en el desarrollo de nanopartículas a base de carbono para la adsorción de contaminantes emergentes (CEs) en medios acuosos. Los CEs llegan al ambiente principalmente a través de efluentes industriales y plantas de tratamiento de aguas residuales. Se detectan, con frecuencia, en suelos y aguas superficiales, subterráneas y potables. Cada vez es mayor la preocupación por las posibles consecuencias de los CEs en seres vivos. Por ello, es de suma importancia el análisis de estos contaminantes en matrices ambientales, los estudios ecotoxicológicos y el desarrollo de tecnología que permita eliminarlos, debido a que los tratamientos convencionales de efluentes no son eficientes para su remoción. Se comenzó el estudio analizando la capacidad de adsorción de un carbón activado (CA) frente a la cafeína (CF) y diclofenac (DIC), en sistemas con único adsorbato y en mezclas binarias, además de la caracterización fisicoquímica del CA para la interpretación de los resultados. A partir de los parámetros obtenidos por ajuste de Langmuir de las isotermas de adsoción se desarrolló una ecuación matemática mediante la cual es posible estimar los dosajes necesarios para alcanzar un porcentaje de remoción determinado. Sin embargo, el material objetivo de esta tesis era Óxido de Grafeno (GO), como material carbonoso con posibles aplicaciones ambientales. Para su obtención se ensayaron distintas oxidaciones químicas a partir de dos grafitos de distinta cristalinidad, y se pudo verificar que el rendimiento de la oxidación y exfoliación presentaba cierta dependencia respecto del grafito precursor. A partir del GO obtenido se estudió el efecto del pH y la concentración del catión Ca2+ en la adsorción de tetraciclina (TC). Por otro lado, dada la gran variedad de estructuras químicas que presentan los CEs, nos propusimos obtener sólidos con diferentes propiedades fisicoquímicas a partir de funcionalizaciones del GO y lograr de ese modo mayor versatilidad en el proceso de adsorción. Se llevó a cabo la reducción de GO con ácido ascórbico, logrando obtener un sólido con menor cantidad de grupos funcionales oxigenados, y presentando una mejor capacidad para remover moléculas polares no iónicas, como la CF. También se silanizó el óxido de grafeno con 3-aminopropil-trimetoxisilano (APTMS), obteniendo el sólido el cual debido a la presencia de grupos amino en su estructura, permitió adsorber especies aniónicas como ácido acetil salicílico (AAS). Por último, se sintetizó un óxido de grafeno reducido magnetizado, mediante una reacción de óxido-reducción, empleando GO como agente oxidante y una sal de hierro (II) como agente reductor. El sólido obtenido además de lograr una separación desde el medio acuoso más eficiente, también presentó mejoras en su capacidad de adsorción de CF y TC respecto del GO. Debido a la presencia de magnetita en el material obtenido, se consideró la posibilidad de emplearlo para la fotodegradación de CF, por reacción de Fenton. Los distintos sólidos obtenidos fueron caracterizados con diferentes técnicas, entre ellas: Espectroscopía infrarroja, difracción de rayos x, microscopía electrónica de barrido y transmisión, isotermas de adsorción-desorción de N2, análisis termogravimétrico, espectroscopía UV-vis, potencial Z.
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Key Words
AdsorciónContaminantes emergentesCarbón ActivadoÓxido de grafeno