Síntesis y caracterización de sílices mesoporosas híbridas para ser utilizadas como nuevos adsorbentes en la remoción de metales pesados de matrices acuosas

Abstract

En el presente trabajo se desarrollaron sólidos adsorbentes a base de sílices mesoporosas ordenadas para la eliminación de metales pesados: Zn(II) y Cr(VI), presentes en matrices acuosas mediante procesos de adsorción. Para ello, se sintetizaron sílices mesoporosas ordenadas con estructuras típicas del sistema MCM-41 (Mobil Composition of Matter N. 41) y posteriormente se modificó la superficie interna mediante el anclado de grupos amino y amino-metilo, respectivamente. Los sistemas resultantes fueron caracterizados por XRD a bajos ángulos, adsorción-desorción de N2 a -196 °C, FTIR, XPS, TGA y SEM a fin de establecer sus propiedades texturales y verificar la presencia de los grupos funcionales introducidos para poder correlacionar estos datos con el desempeño como adsorbente. Se estudiaron en detalle las variables que afectan el desempeño de estos adsorbentes: pH, temperatura, tiempo, presencia de otros iones y se determinaron las capacidades máximas de adsorción para cada uno de los dos metales estudiados. Con la premisa de lograr adsorbentes más eficientes se analizó el proceso de desorción y se determinaron las variables operacionales óptimas para poder reutilizar el adsorbente repetidas veces. Se propusieron mecanismos que permitieron explicar el proceso de adsorción tanto para Zn(II) como para Cr(VI) y sobre este último se hizo énfasis en la reducción Cr(VI)/Cr(III) ocurrida durante el proceso de adsorción. El objetivo de emplear estos sistemas mesoporosos ordenados como adsorbentes es el de lograr procesos de adsorción que presenten elevada eficiencia, rápidos, sin restricciones disfuncionales, selectivos y que los mismos puedan ser fácilmente regenerados y reutilizados durante varios ciclos de adsorción-desorción.