Diseño de nanoestructuras porosas para la adsorción de contaminantes emergentes en agua

Abstract

En el presente trabajo se sintetizaron, caracterizaron y evaluaron materiales nanoestructurados mesoporosos (hidróxido doble laminar y sílice mesoporosa SBA-15) para estudiar y comparar su máxima capacidad de adsorción en la remoción de diclofenaco y paracetamol en solución acuosa. Las propiedades de textura, morfología y estructura de los materiales mesoporosos se determinaron mediante las técnicas de Fisisorción de Nitrógeno, Microscopía Electrónica y Difracción de Rayos X, respectivamente. Se observó una estructura cristalina de tipo hidrotalcita (sistema trigonal-hexagonal) en los materiales de HDL. El diámetro promedio de poro de la sílice mesoporosa resultó de 7 nm con espesores de pared de 5.5 nm. En el caso de los HDL se observó una distribución de tamaño de poros heterogénea y multimodal con valores desde los 2 nm hasta los 25 nm. Los resultados experimentales de equilibrio de adsorción individual y simultánea de diclofenaco y paracetamol sobre HDL y SBA-15 se obtuvieron en un adsorbedor en lote a temperatura constante y fueron interpretados con el modelo de la isoterma de Langmuir. La calcinación del HDL aumentó la capacidad de adsorción gracias a la eliminación de sus aniones interlaminares y se comprobó el efecto memoria. Los principales mecanismos de adsorción involucrados fueron las interacciones electrostáticas, puentes de hidrógeno y la posible formación de quelatos en el HDL550. El estudio de adsorción competitiva demostró que la adsorción de DCF en presencia de PCT fue antagónica en el HDL550, al igual que la adsorción de PCT en presencia de DCF en la SBA-15. El efecto de la temperatura demostró que el proceso de adsorción es exotérmico en la SBA-15 y endotérmico en el HDL550. Así mismo, se corroboraron las capacidades regenerativas de los adsorbentes.