Ordered mesoporous organosilica adsorbents for inorganic pollutants removal from water

Abstract

Este manuscrito hace un repaso de las contribuciones más importantes sobre el uso de las sílices mesoporosas ordenadas (SMO) modificadas aplicadas a la remoción de contaminantes inorgánicos de matrices acuosas. En primer lugar, se discute brevemente sobre los diferentes caminos para sintetizar este tipo de materiales mesoporosos nanoestrucurados, mencionando también las características estructurales y químicas principales que se obtienen al utilizar cada uno de ellos. Se hace énfasis en los reportes sobre la aplicación de las SMO como adsorbentes para la remediación ambiental, aunque también se mencionan brevemente otros campos donde se utilizan este tipo de sistemas sólidos nanoestructurados. Finalmente se discute en profundidad sobre la síntesis y aplicación de la SMO denominada MCM-41, su modificación con diferentes grupos orgánicos y su desempeño en la remoción de cromo hexavalente de soluciones acuosas de variada composición química. De esta SMO en particular se discute cómo afectan sobre su desempeño como adsorbente el tamaño de partícula y la cantidad y distribución de grupos orgánicos anclados dentro de la red de mesoporos. Finalmente se mencionan algunas estrategias actualmente en estudio que buscan aumentar la estabilidad de la MCM-41 de manera de conseguir un adsorbente efectivo y de larga vida útil.

This article reviews the most important contributions on the use of organically modified ordered mesoporous silicas (OMS) for removal of inorganic pollutants from aqueous matrices. First, we briefly discuss the different preparation methods to synthesize this type of nanostructured mesoporous hybrid materials, mentioning the main structural and chemical features than can be obtained. Emphasis is placed on the application of OMS as adsorbents for environmental remediation purposes, although other fields where this type of nanostructured solid systems are used are also briefly mentioned. Finally, a depth discussion on the synthesis and application of the OMS called MCM-41, its modification with different organic groups, and its performance in the removal of hexavalent chromium from aqueous solutions of varied chemical composition is presented. The MCM-41 mesophase is taken as an example to discuss how the particle size and the amount and distribution of organic groups anchored within the mesoporous network affect the performance of these kind of materials as adsorbents. Finally, some possible strategies that seek to improve the stability of the MCM-41 based sorbents for its use in a wide range of operational conditions are mentioned.