Diseño de hidrogeles basados en complejos biopoliméricos con capacidad de remoción de metales pesados Público Deposited

El presente trabajo realizó un acercamiento al diseño de hidrogeles de quitosano y alginato de sodio (Q:AS), con capacidad de remoción de metales pesados para su posible aplicación en sistemas modelo de suelos contaminados. La estrategia experimental se llevó a cabo en tres etapas. La primera etapa contempló el establecimiento de las condiciones óptimas para la obtención de hidrogeles mediante la determinación del número de equivalentes y potencial zeta de los biopolímeros, resultando las relaciones másicas (Q:AS) de 1:1 y 1:0.8 y un pH de 4 como óptimos para la coacervación. Bajo las condiciones mencionadas se sintetizaron hidrogeles de Q:AS, aplicando técnicas de agitación (AG), microondas (MO), ultrasonido (US) y MO-US, con la finalidad de identificar en las etapas posteriores del estudio, posibles mejoras a nivel estructural o en la capacidad de remoción de metales pesados por parte de los hidrogeles. Como resultado de la primera etapa se encuentra que se presentaron mayores rendimientos de material para la relación másica 1:1, además de un mayor rendimiento para la técnica MO-US en comparación con las demás técnicas aplicadas. La caracterización de los hidrogeles de Q:AS previamente sintetizados se llevó a cabo durante la segunda etapa, la cual contempló el análisis mediante Espectrometría Infrarroja con Transformada de Fourier (FTIR), reología y microscopía óptica. La microscopía óptica permitió identificar posibles mejoras a nivel estructural mediante el uso de US mientras que vía FTIR se logró establecer la formación efectiva de coacervados gracias al incremento de las señales asociadas a los grupos funcionales característicos de Q y AS (NH2+ y COO-), las cuales presentaron una mayor intensidad en los coacervados en comparación con los biopolímeros sin coacervar. La aplicación de AG, MO, US y MO-US podría eventualmente asociarse con los cambios en la intensidad de algunas señales (banda de 1082 cm-1), debido a que estas técnicas pueden ocasionar una ruptura en la estructura de los biopolímeros, conduciendo a la exposición de un mayor número de grupos funcionales y contribuyendo a una mayor reticulación en el hidrogel. El análisis reológico mostró un comportamiento de fluídos pseudoplásticos o reoadelgazantes en los hidrogeles sintetizados así como una diferenciación entre hidrogeles con mayor y menor estructuración dependiendo de la técnica de síntesis utilizada. La evaluación del secuestro de Pb2+ por parte de los hidrogeles de Q:AS se desarrolló a lo largo de la tercera etapa, en donde mediante el uso de espectrofotometría se evaluó el efecto de la concentración de Pb2+ y de la aplicación de AG, MO, US y MO-US. Durante la tercera fase se estableció que factores tales como la concentración inicial de Pb2+ y la síntesis de hidrogeles podrían tener un efecto significativo sobre la remoción de este metal pesado. El uso de US y MO-US mejoró significativamente el porcentaje de remoción de Pb2+ de la fase sobrenadante libre del hidrogel, por lo que es de suponer que estas dos tecnologías mejoran la capacidad de interacción de los biopolímeros y los iones metálicos.

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  • 2021
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Última modificación: 08/30/2022
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