Preparación y caracterización de aerogeles orgánicos con potencial aplicación en la remoción de iones metálicos desde fase acuosa
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Resumen en español
La acumulación de iones metálicos en ecosistemas acuáticos genera un panorama preocupante a escala global, pues representa una amenaza para la salud de los seres vivos y la estabilidad ecológica del ambiente. En consecuencia, la adsorción ha surgido como una de las técnicas de descontaminación más eficientes. Durante esta investigación se realizó la síntesis y caracterización de un aerogel orgánico y su carbón; obtenidos mediante catálisis acida. Posteriormente, fueron empleados en sistemas de adsorción simple y competitiva de los iones metálicos Cd (II), Cr (VI) y Ni (II) disueltos en agua. El mismo procedimiento fue realizado con un carbón activado comercial para tener un referente de comparación. La carbonización generó cambios texturales y químicos en el carbón de aerogel. Los resultados mostraron que la capacidad de remover iones metálicos del agua depende fuertemente de las características químicas de los componentes del sistema de adsorción. Pues el aerogel presentó la mejor capacidad de adsorción de Ni (II) y Cr (VI): 32,2 y 35,5 mg g-1 ; a pesar de tener el área superficial más baja (524 m2 g -1 ). Por el contrario, el carbón de aerogel (790 m2 g -1 ), presentó una adsorción de Cr (VI) de 25,4 mg g-1 . La capacidad de adsorción del aerogel se relacionó con la presencia de grupos superficiales ácidos. En el carbón de aerogel, se atribuyó a los grupos básicos. Se evidenció la competencia entre los iones metálicos por los sitios de adsorción, especialmente por los sitios ácidos. Este estudio comprobó la aplicación potencial del aerogel y el carbón de aerogel sintetizados, para la remoción de iones metálicos del agua. Palabras clave: Sólidos porosos, Adsorción de iones metálicos, Aerogel, Carbón de aerogel.
Resumen en español
Metal ion accumulation in aquatic ecosystems became an important problem at global scale, because it represents a threat to health of living beings and environment’s ecological stability. In consequence, adsorption has emerged as one of the most efficient decontamination techniques. During this research, the synthesis and characterization of an acid-catalyzed organic aerogel and its carbon, were carried out. Thereafter, they were used in simple and competitive metal ion aqueous-phase adsorption systems of Cd (II), Cr (VI), and Ni (II) The same procedure was performed to a commercial activated carbon to compare. Carbonization induced chemical and textural changes in carbon aerogel. Results showed that metal ion removal capacity strongly depends on chemical properties of the components of the adsorption system. Thus, aerogel showed the highest adsorption capacity of Ni (II) and Cr (VI): 32,2 y 35,5 mg g-1 , despite of its surface area (524 m2 g -1 ), which was lower than carbon aerogel surface area (790 m2 g -1 ). Cr (VI) uptake of carbon aerogel was 25,4 mg g-1 . Aerogel adsorption capacity was related to the presence of acid surface groups. In carbon aerogel, was related to basic surface groups. Competition for adsorption sites between the metal ions was observed, especially for acid sites. This study demonstrated the potential use of aerogel and carbon aerogel synthethized in metal ion removal from water. Keywords: Porous solids, Metal ion adsorption, Aerogel, Carbon aerogel.
