Remediación de aguas contaminadas con plaguicidas mediante adsorción sobre partículas de sílice funcionalizadas y materiales carbonosos

• Autores: Pila, Matías Nicolás
• Año de publicación: 2020
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Allegretti, Patricia Ercilia; Ruiz, Danila Luján
• Materia: Ciencias Exactas; Adsorción; Remoción de pesticidas; Contaminación del agua; Sílice
• Institución: Universidad Nacional de La Plata

El objetivo general de este trabajo se centró en el estudio de la adsorción como técnica de remoción de pesticidas presentes en agua. En particular se estudió la eliminación de los pesticidas ácido 2,4-diclorofenoxiacético, 2,4,6-triclorofenol y lenacil empleando como adsorbentes dos tipos de carbón activado y materiales silíceos. Los adsorbentes carbonosos utilizados fueron los carbones activados comerciales CAT y CARBOPAL, los cuales fueron caracterizados mediante isotermas de adsorción de nitrógeno, espectroscopía FT-IR, análisis térmicos, titulación de Boehm y determinación del punto de carga cero. El adsorbente carbonoso CAT presenta una isoterma de adsorción de nitrógeno del tipo I, característica de sólidos microporosos, su superficie específica es de 1189,43 m2/g. Los estudios de la química superficial arrojaron que el CAT no presenta grandes cantidades de grupos ácidos (ácidos, fenoles, etc.) en su superficie y que su punto de carga cero es 7, 46. En cuanto al adsorbente CARBOPAL, la isoterma de adsorción de nitrógeno resultó comparable a una del tipo II, característica de sólidos mesoporosos, y la superficie específica calculada fue de 1287,69 m2/g. A diferencia del carbón CAT, el CARBOPAL presentó grandes cantidades de grupos ácidos, lo que se vio reflejado en un menor valor del punto de carga cero, el cual fue de 4,76. En cuanto a los adsorbentes silíceos se estudió la sílice comercial pirosil PS 200, y posteriormente se realizó la funcionalización con diferentes grupos orgánicos con la intención de mejorar la capacidad de adsorción y/o la selectividad comparada con la sílice sin funcionalizar. Para la organofuncionalización se emplearon en principio 3-aminopropiltrietoxisilano y 3-mercaptopropiltrimetoxisilano. De esta manera se obtuvieron dos nuevos adsorbentes silíceos: SF-NH2 y SF-SH, respectivamente. Posteriormente se derivatizó la sílice SF-NH2 con tres reactivos orgánicos: ácido fenoxiacético, cloruro de benzoílo y ácido gálico, obteniendo así tres nuevos adsorbentes silíceos que contienen la funcionalidad amida, la SF-NH2-ácido fenoxiacético, la SF-NH2-cloruro de benzoílo y la SF-NH2-ácido gálico, respectivamente. Los seis adsorbentes silíceos fueron caracterizados por medio de isotermas de adsorción de nitrógeno, FT-IR y TGA-DTA, estas últimas dos técnicas confirmaron la presencia de grupos orgánicos en la estructura de los adsorbentes sintetizados. Luego de la caracterización de los adsorbentes se llevó a cabo el estudio de adsorción de los diferentes pesticidas, analizando el efecto de factores como el pH, la fuerza iónica, la temperatura y la masa de adsorbente. En todos los casos se pudo apreciar que un aumento en el pH de la solución genera una disminución de la capacidad máxima de adsorción. En cuanto a la fuerza iónica, puede observarse un aumento o una disminución del máximo de adsorción, dependiendo del efecto que predomine en el fenómeno de adsorción. Y una mayor masa de adsorbente se tradujo en una disminución en la capacidad máxima de adsorción. Al comparar las capacidades de adsorción de los todos los adsorbentes estudiados, se halló que los adsorbentes carbonosos presentan una mayor afinidad por los adsorbatos. Las modificaciones químicas realizadas sobre la superficie de la sílice han mejorado la capacidad de adsorción, comparándolas con la sílica gel sin funcionalizar. Dependiendo del pesticida estudiado una de las sílices resultó más efectiva que otras, lo cual indica una mayor selectividad que los carbones.
Doctor en Ciencias Exactas, área Química
Universidad Nacional de La Plata
Facultad de Ciencias Exactas