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Acondicionamiento de aguas residuales de la industria olivícola de Córdoba
(2019) Crivello, Mónica Elsie; Álvarez, Dolores María Eugenia; Gerbaldo, María Verónica; Labuckas, Diana Ondina; Mendieta, Silvia Nazaret
En Córdoba, Argentina, la olivicultura constituye una actividad económica de relevancia. En la producción de aceitunas verdes se genera gran cantidad de efluentes, que se caracterizan por presentar alta carga orgánica, elevada concentración de cloruros y polifenoles y sales con pH alcalino. Dichas aguas residuales representan un problema ecológico significativo para las regiones donde se concentra la producción. Actualmente, estos efluentes son acumulados en piletas de evaporación, lo cual no representa una solución. Éstos deben ser tratados para su eliminación, según la Normativa vigente. El tratamiento de este tipo de residuos industriales contempla una primera etapa de filtrado para eliminar sólidos de gran tamaño, como hojas y ramas; un segundo tratamiento con la adición de compuestos para la precipitación de sólidos disueltos y el acondicionamiento del pH. Finalmente, se emplean digestores aerobios, anaerobios o procesos oxidativos, entre otros, para el saneamiento definitivo del efluente. El objetivo del trabajo fue caracterizar efluentes provenientes de la elaboración de aceitunas y evaluar materiales adsorbentes y coagulantes (carbón activado y cloruro férrico) para su acondicionamiento. Los efluentes considerados presentaron valores de pH y de concentraciones de fenoles y fósforo totales, sólidos en suspensión y disueltos, que superan a los máximos previstos por la Norma reguladora. Asimismo, los valores de DBO y DQO se encuentran por encima de los límites establecidos. El material que demostró mayor adaptación del pH a los límites exigidos por la Norma vigente, en conjunción con la mayor reducción de la concentración de fenoles totales, DBO y DQO, fue el carbón activado, en concentración adsorbente de 40 g/L. Los resultados obtenidos permiten avanzar en el acondicionamiento del efluente para adecuarlo a la siguiente fase de tratamiento; la cual incluirá procesos catalíticos heterogéneos.
An effective photocatalytic system to eliminate carbamazepine from wastewater
(2021) Gerbaldo, María Verónica; Elías, Verónica Rita; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Los compuestos farmacéuticos como la carbamazepina, son considerados contaminantes emergentes y han sido detectados en cursos de agua superficiales y aguas residuales en diferentes lugares del mundo. Su presencia ha sido demostrada en los ríos sudamericanos, en particular en el río Suquía ubicado en la provincia de Córdoba, Argentina. Numerosos estudios recientes señalan que las ferritas presentan propiedades para ser empleadas como fotocatalizadores en la degradación de contaminantes. En este trabajo se sintetizaron, caracterizaron y testearon ferritas de cobalto, níquel y zinc. Mediante difracción de rayos X se determinó que todos los materiales presentaron estructura de espinela. Una solución de 10 mg/L de carbamazepina fue mineralizada en un 98% en 4 horas de fotoreacción. Se empleó un sistema fotocatalítico con una lámpara Uv-germicida, peróxido de hidrógeno como agente oxidante y los materiales sintetizados como catalizadores. La ferrita de cobalto fue el material que mostró una mayor mineralización en las primeras muestras de reacción.
Degradación de contaminantes emergentes presentes en efluentes acuosos, empleando catalizadores tipo ferritas
(2023) Gerbaldo, María Verónica; Crivelli, Mónica Elsie; Mendieta , Silvia
En las últimas décadas, se viene registrando un incremento de la presencia de contaminantes emergentes en aguas residuales y efluentes industriales. Distintas técnicas de remediación han sido y siguen siendo utilizadas para el tratamiento de estas aguas contaminadas. Sin embargo, muchas de ellas no presentan la capacidad de eliminarlos, es por ello que el desarrollo de tecnologías eficientes y de bajo costo se ha convertido en un verdadero desafío. Entre estas tecnologías se destacan los procesos avanzados de oxidación como una opción prometedora, en especial combinados con la catálisis heterogénea. Estos procesos se basan en la generación de especies radicalarias de elevado poder oxidante, capaces de atacar a las moléculas de los contaminantes y destruirlas. Los óxidos de hierro por su parte, han sido ampliamente estudiados como catalizadores para dichos sistemas. Con esta premisa, la presente tesis doctoral se enfoca al desarrollo de materiales sólidos nanoestructurados, ferritas espinelas, para ser utilizados como catalizadores en procesos avanzados de oxidación aplicados a la degradación de contaminantes emergentes, en particular compuestos farmacéuticos y matrices polifenólicas, presentes en efluentes industriales y aguas residuales. Se sintetizaron tres series de ferritas con estructuras tipo espinelas obtenidas siguiendo la ruta de Pechini. Se estudiaron sus propiedades texturales y fisicoquímicas empleando múltiples técnicas de caracterización. Los catalizadores obtenidos fueron evaluados en la degradación de los compuestos farmacéuticos diclofenac sódico y carbamazepina empleando una amplia gama de condiciones experimentales. Además, el material que mostró la mejor performance fue testeado con un efluente real proveniente de la industria olivícola. Se presentan los resultados preliminares obtenidos para este proceso Se correlacionó la actividad catalítica observada en los materiales con las propiedades físicoquímicas y estructurales estudiadas. Así, se pudo profundizar el conocimiento en el campo de los materiales nanoestructurados, particularmente las ferritas con estructura tipo espinelas, las cuales presentaron resultados prometedores con grandes perspectivas de aplicación en el tratamiento de aguas residuales que contengan contaminantes emergentes empleando sistemas que involucren procesos avanzados de oxidación.
Degradación de contaminantes emergentes presentes en efluentes acuosos, empleando catalizadores tipo ferritas
(2019) Crivello, Mónica Elsie; Gerbaldo, María Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret; Elías, Verónica
Se sintetizaron óxidos mixtos tipo ferrita siguiendo el método de Pechini modificado. Se obtuvieron cuatro series variando el catión +2: Co, Cu, Zn y Ni y su temperatura de calcinación (600°C, 800°C y 1000°C). Se caracterizaron las estructuras de los mismos por difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido. Por espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa se calcularon las energías de corte. Exceptuando la ferrita de Zn calcinada a 1000°C, todos los materiales serían potencialmente activos en procesos fotocatalíticos empleando radiación visible, ya que su energía de corte es inferior a 3 eV. Las propiedades magnéticas se evaluaron mediante un magnetómetro de muestra vibrante. En general las muestras presentaron buenas propiedades magnéticas. El aumento de la temperatura de calcinación mejora la magnetización de saturación de las muestras con Cu mientras que, en las series de Co, Ni y Zn disminuye. El campo coercitivo de las ferritas de Co y Cu disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación, en cambio en las ferritas de Zn se observó un leve aumento. Las ferritas de Ni no mostraron variaciones significativas, pudiéndose encontrar en un régimen superparamagnético. Se evaluaron catalíticamente las ferritas de Co y Zn calcinadas a 800°C en procesos foto-Fenton heterogéneo para la degradación de diclofenac sódico. Se obtuvo una degradación del 100% del contaminante con ambos materiales en los primeros 15 minutos de fotoreacción empleando una lámpara UV-germicida de 8W y H2O2. Utilizando la ferrita de Co, se logró una mineralización del 86% del carbono orgánico total en 4 horas de fotoreacción.
Degradación de diclofenac emplenado cofe204 sintetizadas por el método de autocombustión
(2021) Gerbaldo, María Verónica; Elías, Verónica Rita; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Los compuestos farmacéuticos son subclases de contaminantes emergentes que se han detectado en aguas superficiales y residuales en todo el mundo. Recientemente se ha demostrado la presencia de fármacos en la cuenca del río Suquía, en la provincia de Córdoba, Argentina; como elatenolol, carbamazepina y diclofenac detectados con mayor frecuencia [1]. Las ferritas con estructura de espinela como la CoFe2O4 exhiben propiedades catalíticas y estabilidad estructural que las vuelven atractivas para ser empleadas en procesos fotocatalíticos como tecnologías alternativas para el tratamiento de aguas con presencia de dichos contaminantes. En el presente trabajo se presenta la síntesis y caracterización de CoFe2O4 por el método de autocombustión para ser utilizadas en la degradación fotocatalítica de diclofenac sódico empleando una lámpara Uv-germicida y H2O2 como agente oxidante.
Degradación de diclofenac emplenado cofe204 sintetizadas por el método de autocombustión
(2021) Gerbaldo, María Verónica; Elías, Verónica Rita; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Los compuestos farmacéuticos son subclases de contaminantes emergentes que se han detectado en aguas superficiales y residuales en todo el mundo. Recientemente se ha demostrado la presencia de fármacos en la cuenca del río Suquía, en la provincia de Córdoba, Argentina; como elatenolol, carbamazepina y diclofenac detectados con mayor frecuencia [1]. Las ferritas con estructura de espinela como la CoFe2O4 exhiben propiedades catalíticas y estabilidad estructural que las vuelven atractivas para ser empleadas en procesos fotocatalíticos como tecnologías alternativas para el tratamiento de aguas con presencia de dichos contaminantes. En el presente trabajo se presenta la síntesis y caracterización de CoFe2O4 por el método de autocombustión para ser utilizadas en la degradación fotocatalítica de diclofenac sódico empleando una lámpara Uv-germicida y H2O2 como agente oxidante
Diseño de nanoarcillas magnéticas para ser utilizados como sistemas de liberación modificada
(2017) Mendieta, Silvia Nazaret; Cuello, Natalia; Gerbaldo, María Verónica; Marchetti, Sergio; Oliva, Marcos; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
Las nanoarcillas de Mg-Al son compuestos laminares biocompatibles que tienen la propiedad de alojar fármacos en la zona interlaminar. El Naproxeno es un antiiflamatorio, el cual ha sido incorporado por el método directo en dichas nanoarcillas. A pH 9 se obtuvo la mayor incorporación del fármaco, el cual fue impregnado con nanopartículas magnéticas de γ-Fe2O3. Dicho sistema presentó comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente, propiedad deseada para ser utilizada en biomedicina. Las nanoarcillas modificadas obtenidas se presentan como potenciales sistemas de liberación controlada y dirigida de Naproxeno, mediante campos magnéticos.
Empleo de la ferrita de co como fotocatalizador en la degradación de fármacos
(2021) Gerbaldo, María Verónica; Marchetti, Sergio Gustavo; Elías, Verónica Rita; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Fármacos como el diclofenac sódico y la carbamazepina son considerados contaminantes emergentes los cuales están siendo detectados en aguas superficiales y residuales en todo el mundo. Se han encontrado en ríos sudamericanos concentraciones considerables, específicamente en el río Suquía, en la provincia de Córdoba, Argentina. Recientemente se han reportado numerosos estudios en relación al empleo de ferritas como fotocatalizadores en la degradación de contaminantes emergentes. Se sintetizaron ferritas mediante el método Pechini modificado y el material obtenido fue caracterizado mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia Uv-visible, reducción a temperatura programada, espectroscopia fotoelectrónica de rayos X y espectroscopia Mössbauer. Se obtuvo una fase pura de ferrita cobalto-hierro con estructura de espinela inversa, con una inversión de entre el 70-80%. Dicho material fue evaluado como fotocatalizador en la degradación de soluciones de efluente simuladas de diclofenac sódico y carbamazepina, bajo irradiaciónUV-germicida y peróxido de hidrógeno como agente oxidante. La degradación de los contaminantes fue seguida por cromatografía líquida de alta resolución y espectroscopia UV-visible de las muestras de reacción. Se obtuvo una mineralización del 86% y del 98% del carbono orgánico total presente en el medio de reacción para cada fármaco respectivamente en cuatro horas de foto reacción.
Incorporation and drug delivery of sodium indomethacin into nanoclays
(2016) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Pérez, Celso; Longhi, Marcela; Granero, Gladys Ester; Crivello, Mónica Elsie
Layered double hydroxides (LDH) nanoclays have many applications as matrices in pharmaceutical fields as support for controlled release systems of drugs, vitamins, biomolecules, etc. γ-Indomethacin is a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID) used to reduce pain involved in osteoarthritis, rheumatoid arthritis, bursitis, gout, etc. This work reported studies of intercalation and release of nanoclay MgAl LDH-type material containing the anionic form of indomethacin in the interlayer region, starting from sodium indomethacin (IndoNa). Sodium Indomethacin hydrate was obtained by co-precipitation of Na2CO3 and the polymorph of indomethacin was observed. Intercalated compound was prepared via ion exchange, with different incorporation time. The host laminar solid was prepared by coprecipitation of Mg-Al salts at pH 10±0.2; on N2 atmosphere, and different aging time. By X-ray diffraction was observed the drug incorporation into nanoclay. The basal spacing obtained suggests that the drugs molecules are arranged in partially interdigitated bilayers and multiple arrangements were observed. The amount of intercalated IndoNa was determined by UV-visible spectroscopy. The host with less aging and ion exchange time presented a greater incorporation. Drug release studies were performed at 37.0±0.5 °C in dissolution media simulated, intestinal fluids at pH 7.4±0.05. The maximum release was 72 % for LDH-S, but none guest solid does not release more than 85% due to the strong interaction with the brucite layer. LHD-L has a longer aging and better layer structure resulting in reduced incorporation. This behavior determines the release time. This work provides significant in-sight into the important area of storage, transport, and delivering of anionic drug over time using MgAl-LDH as a drug delivery.
Industria olivícola de córdoba: una propuesta para el tratamiento de efluentes
(2020) Gerbaldo, María Verónica; Álvarez, Dolores María Eugenia; Labuckas, Diana Ondina; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
En las industrias elaboradoras de aceitunas, la eliminación de los residuos sólidos y líquidos, denominados Residuos del Sector Olivícola, ha supuesto desde siempre un problema, ya que contienen componentes nocivos para el medio ambiente. Así, el vertido incontrolado de los efluentes líquidos sin tratar provoca problemas ambientales, tanto a nivel regional como mundial. En la elaboración de aceitunas verdes de mesa el principal objetivo, es la remoción al menos parcial del amargor natural del fruto, para tornarlo aceptable como alimento, el cual se logra con un tratamiento con NaOH. Durante los períodos 2018-2019 se realizaron toma de muestras en una empresa representativa de la Ciudad de Cruz del Eje, Córdoba. Se consideró el contenido de fenol como parámetro a seguir en cada etapa propuesta. El efluente en estudio presentó 3020 ppm de fenol como carga inicial. El mismo se acondicionó utilizando carbón activado como material adsorbente, con el cual se obtuvo un 34% de reducción del contenido inicial del mismo. Mediante el uso de procesos avanzados de oxidación, haciendo uso de luz Uv y H2O2 como oxidante se logró reducir un 50% de la carga de fenoles utilizando una dilución del efluente de 50% V/V. Dichos resultados son prometedores, ya que aún hay parámetros por modificar que podrán mejorar el rendimiento de la degradación de los fenoles presentes en el efluente en estudio.
Modelado del tratamiento de efluentes olivícolas. una aproximación mediante anfis
(2020) Álvarez, Dolores María Eugenia; Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Zorzoli, Eduardo; Modesti, Mario; Crivello, Mónica Elsie
El manejo de residuos se ha convertido en un tema de significativa importancia, lo que se traduce a un aumento de la complejidad de los tratamientos y la búsqueda de soluciones que aporten mejoras, tomando en cuenta factores como el ambiental. En la elaboración de aceitunas verdes, los frutos se ponen en contacto con una solución de hidróxido de sodio y son posteriormente lavadas, generando grandes volúmenes de efluentes como residuos del proceso. Para la remoción de los polifenoles presentes en el efluente se utilizan procesos de oxidación avanzada (PAOs) que emplean óxidos mixtos provenientes de los hidróxidos dobles laminares, como catalizadores. Por otro lado, ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System - Sistema de inferencias difuso basado en redes adaptativas) es la conjunción de las redes neuronales y la lógica difusa; se considera ideal para la interpretación de sistemas no lineales. Se propone el empleo de ANFIS con el objetivo de predecir la concentración de polifenoles contenidos en efluentes de aceitunas tratados con PAOs, a fin de evaluar la carga ambiental asociadas y su impacto en el medio. Para el desarrollo del modelo se consideró el efluente de lavado, con dilución de 50 mL de efluente en 500 mL de solución (concentración 10 % v/v), pre-tratado con carbón activado y sometido a reacción de degradación con ferritas con Co como catalizador, en concentración de 1 g/L. El proceso de degradación constó de un período de adsorción de 1 hora y luego la foto reacción de 6. Para el desarrollo de la arquitectura ANFIS se consideró la matriz de datos compuesta por el porcentaje de los azúcares reductores y el pH del efluente. Como salida, se consideró la concentración de fenoles (mg/L) al final del tratamiento. La capacidad de generalización de la red fue validada ENARCIV 2020 con datos análogos, obtenidos del tratamiento del efluente de dilución 20 % v/v. El entrenamiento se llevó a cabo mediante sucesivas iteraciones. En la Figura 1 se observa la estructura de la red desarrollada. Ésta posee 6 neuronas de entrada, con función de membresía campana generalizada y 9 de salida. Figura 1. Estructura general de la arquitectura ANFIS Figura 2. Aproximación al validar la red. En verde: salidas del entrenamiento. En azul: de la validación. La red ANFIS creada demostró capacidad para explicar la solo la tendencia en cuanto a la variabilidad en la reducción de la concentración de fenoles, aunque no logró reproducirla para la concentración del efluente con la que se validó. Se propone relacionar variables distintas a las tomadas, a los fines de determinar la existencia de correlación entre ellas. También se prevé el ensayo de otros algoritmos matemáticos, de manera de obtener un modelo con mayor capacidad de representación
Modelos basados en redes neuronales artificiales para la degradación de contaminantes emergentes: desarrollo y validación
(2021) Álvarez, Dolores María Eugenia; Modesti, Mario Roberto; Gerbaldo, María Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Los contaminantes emergentes son sustancias químicas que comúnmente que no se encuentran monitoreadas pero pueden causar efectos adversos ecológicos y para la salud humana, tal es el caso del diclofenaco sódico. Éste puede ser degradado mediante un proceso heterogéneo de Photo-Fenton, utilizando CoFe2O4 como catalizador, H2O2 como oxidante y radiación germicida UV. El objetivo del trabajo es comprobar la capacidad de generalización de modelos matemáticos basados en redes neuronales artificiales que caractericen la relación entre la degradación del diclofenaco y el consumo de H2O2, con los porcentajes de Carbono Orgánico Total logrados en la mineralización del fármaco. La red neuronal bakpropagation que mejor desempeño mostró está constituida con una capa oculta con función de transferencia sigmoidea, conteniendo 10 neuronas y una de salida con lineal. Se determinó que el modelo posee capacidad de aproximar la tendencia en cuanto a la combinación de datos de entrada (Absorbancia y concentración de H2O2) y salida del mismo (% de TOC), cuando se valida con el catalizador reusado por primera y segunda vez. El desarrollo de estos modelos es de interés por la consecuente disminución de tiempos y costos en ensayos experimentales; representa un estudio preliminar de la evolución en el tratamiento de contaminantes emergentes.
Nanoarcillas de al-mg: capacidad de carga y fotoprotección de naproxeno
(2018) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Romanin Llovel, Facundo; Fortuna, Franco; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
Los nanomateriales han adquirido un gran interés en el área de la biomedicina, debido a su gran variedad en diferentes aplicaciones. Las nanoarcillas aniónicas tipo hidróxidos dobles laminares (HDL) de Mg-AL son biocompatibles y presentan excelente comportamiento como absorbentes con una gran capacidad de carga de fármacos, con potenciales aplicaciones para sistemas de liberación modificada, tanto por vía oral como intravenosa. Las mismas pueden ser fácilmente sintetizadas y tienen como fórmula general [MII(1-x) MIIIx (OH)2]x+ (An–)x/nx- y H2O donde MII es un catión metálico, generalmente Mg; MIII es un catión tri metálico, normalmente Al; los mismos se encuentran octaédricamente coordinados, formando estructuras tipo brucita. Mientras que An–, es un anión orgánico o inorgánico, intercambiable que compensa la carga positiva generada por los diferentes cationes. En este trabajo se presenta el estudio de la variación del pH de síntesis (8-10) en nanoarcillas tipo HDL, incorporadas con naproxeno por el método de coprecipitación directa. Mediante DRX, se puede observar a bajos valores de en 2θ (003*), el pico relacionado a la incorporación de fármaco Nap entre las láminas. Debido a que dicha incorporación no es total, aproximadamente a los 11° en 2θ, se observa el solapamiento de ambos espacios basales correspondiente a la fase laminar con el anión Clen la zona interlaminar y el plano (009) perteneciente al Nap incorporado. La distancia interlaminar a bajos valores se encuentra de aproximadamente 2 nm, el cual corresponde a mono capas de moléculas de Nap levemente inclinadas. A 60° en 2θ, se encuentra el pico perteneciente al plano (110), característico de la fase brucita, el cual indica la distancia entre los cationes. Además, se observa que el pico perteneciente al plano (113) se encuentra poco definido, lo cual revela la existencia de una estructura poco cristalina en la formación laminar. Mediante UV-visible se obtuvo los contenidos de Nap incorporado en la nanoarcilla. A pH 9 y 10 se obtiene la mayor incorporación aproximadamente 64%. Las muestras sintetizadas aumentando el contenido Naproxeno y duplicando el contenido de sales ambos a pH 10, presentaron 40 y 35% respectivamente. Dicha disminución se puede atribuir al tiempo de contacto y volumen de intercambio, ya que dichas variables no fueron modificadas. Mediante microscopía de transmisión electrónica se observó la estructura laminar propia de dichos materiales la cual mejora a medida que se aumenta el pH. El tamaño de las partículas se encuentra entre los 100 y 200 nm, independientemente del pH utilizado. Este último parámetro es importante ya que dicho sistema puede ser utilizado en sistemas vía intravenosa.
Nanoarcillas en medicina: incorporación y tamaño de partícula
(2018) Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Romanin Llovel, Facundo; Fortuna, Franco; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
Los nanomateriales han adquirido un gran interés en el área de la biomedicina, debido a su gran variedad de aplicaciones. Las nanoarcillas aniónicas tipo hidróxidos dobles laminares (HDL) de Mg-AL son biocompatibles y presentan excelente comportamiento como absorbentes con una gran capacidad de carga de fármacos, con potenciales aplicaciones para sistemas de liberación modificada, tanto por vía oral como intravenosa [1]. En este trabajo se presenta el estudio de la variación del pH de síntesis (8-10) en nanoarcillas tipo HDL, incorporadas con naproxeno por el método de coprecipitación directa [2]. Mediante difracción de rayos X, se analizó el pico a bajo ángulo el cual indica que el naproxeno se incorporó entre las láminas de la nanoarcilla. Por medio de espectroscopia UV-visible se estudió la capacidad de carga de las nanoarcillas sintetizadas, encontrándose que a pH 9 se obtuvo la mayor carga de naproxeno, con un 64%. Mediante microscopía de transmisión electrónica se observó la estructura laminar propia de dichos materiales la cual mejora a medida que se aumenta el pH. El tamaño de las partículas se encuentra entre los 100 y 200 nm, independientemente del pH utilizado. Este último parámetro es importante ya que dicho sistema puede ser utilizado en sistemas vía intravenosa. Con los resultados obtenidos se puede concluir que el sistema estudiado se presenta como prometedor sistema de liberación modificada del fármaco naproxeno, el cual se podrá utilizar por vía oral e intravenosa.
Nanoarcillas magnéticas : influencia del contenido de aluminio y hierro
(2017) Cuello, natalia; Mendieta, Silvia Nazaret; Gerbaldo, María Verónica; Villalonga, Sergio; Pérez, Celso; Crivello, Mónica Elsie
Las nanoarcillas de Al-Mg son compuestos tipo hidroltacita (HT) de estructura laminar, biocompatibles que pueden ser empleados como anfitriones de fármacos y en sistemas de liberación modificada. Las mismas diseñadas con metales que aporten características magnéticas, poseen potenciales aplicaciones en procesos de liberación de fármacos con el uso de campos magnéticos. En este trabajo se presenta los estudios realizados a nanoarcillas de Al-Mg-Fe2+-Fe3+, sintetizados por el método de coprecipitación con diferentes relaciones de Al3+/Fe3+, manteniendo la relación M2+/M3+=2. Se analizó la estructura obtenida mediante difracción de rayos X (DRX) y su respuesta magnética en un magnetómetro de muestra vibrante (VSM) a temperatura ambiente, con el propósito de obtener materiales súper paramagnéticos. El método de coprecipitación se realizó a 65 °C, pH constante 10±0,2 y atmósfera de N2. Se sintetizaron porcentajes molares del Al entre 50% y 90%. Mediante DRX se observó que a menor contenido de Al (50%) la formación de la estructura de laminar es baja, obteniéndose óxidos de α-Fe2O3 y Fe3O4 en menor proporción. Cuando se aumenta el contenido de Al, se obtiene una mejora en la estructura laminar y formación de los óxidos de hierro. El sólido obtenido con mayor porcentaje de Al (90%), presentó buena estructura laminar observándose las fases HT, siendo menor la presencia de óxidos de hierro, predominando el α-Fe2O3. En cuanto a las propiedades magnéticas, las nanoarcillas con 50% y 80% de Al, presentaron comportamiento ferromagnético, el cual se corresponde con el óxido α-Fe2O3 observado por DRX. Las nanoarcillas sintetizadas con porcentajes intermedios de Al, presentaron comportamiento súper paramagnético. Se observa que el momento magnético de saturación (Ms) es mayor para la muestra con 60% de Al, en la cual la relación Fe3+/Fe2+ es más cercano a un valor 2. Dichas condiciones favorecen la formación de especies magnéticas, tales como la magnetita (Fe3O4), los cuales se hallarían en el tamaño nanométrico deseado para dicho comportamiento. La muestra con mayor porcentaje de Al, no presentó respuesta magnética. Ambas cualidades, estructura laminar y comportamiento súperparamagnético, son deseadas en materiales para ser utilizados en el campo de la medicina y farmacia como en sistemas de liberación modificada, con aplicación de campos magnéticos.
Nanoarcillas magnéticas para ser utilizados en la degradación del colorante ácido naranja 7
(2017) Crivello, Mónica Elsie; Mendieta, Silvia Nazaret; Elías, Verónica; Cuello, Natalia; Gerbaldo, María Verónica; Oliva, Marcos; Eimer, Griselda Alejandra
Los Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), son valiosos materiales del grupo de las nanoarcillas que poseen propiedades características en función de su composición. Dicha familia de compuestos inorgánicos de estructura laminar, presenta la siguiente fórmula general: [M2+(1-x) M3+x (OH)2]x+ [An-x/n mH2O]x-, donde M2+ y M3+ son cationes de metales di y trivalentes, mientras que A representa el anión, m es el número de moléculas de agua del espacio interlaminar; x puede variar entre 0,17 y 0,33; dependiendo de la combinación de metales di y trivalentes. Las propiedades de los HDL están fuertemente influenciadas por la composición y naturaleza de los aniones y cationes. Cuando los metales de síntesis utilizados son Mg-Al y el anión de interlámina es el carbonato, se obtiene la Hidrotalcita (HT), el cual es una arcilla presente en la naturaleza. Si otros metales reemplazan total o parcialmente al Mg y/o Al, o se modifica el anión de interlámina se obtienen compuestos con estructura tipo HT. Reemplazar a dichos cationes por especies de Fe, confieren a las nanoarcillas propiedades específicas, como ser el magnetismo. Por otra parte, es conocido que para el tratamiento de aguas contaminadas se han obtenido interesantes resultados aplicando procesos foto-Fenton que se basan en la reacción redox entre las especies de Fe2+/Fe3+ y el peróxido de hidrógeno (H2O2), con la consecuente generación de radicales libres responsables de la degradación de los compuestos orgánicos [2]. Así, existe una tendencia en el estudio de la inmovilización de las especies de Fe sobre materiales sólidos con el objetivo de desarrollar catalizadores para procesos Fenton en fase heterogénea. En este trabajo se presenta el estudio de nanoarcillas sintetizadas con Mg-Al, sustituidas parcialmente con diferentes relaciones molares de especies de Fe2+ y Fe3+. Dichos materiales obtenidos fueron caracterizados mediante Difracción de Rayos X (DRX) y Magnetometría de muestra Vibrante (VSM). El material que presentó mejores propiedades estructurales y magnéticas fue evaluado como catalizador en el proceso foto-Fenton de degradación del colorante azoico Ácido Naranja 7 (AO7) utilizando H2O2 como oxidante y radiación UV-vis. Las nanoarcillas de Mg-Al modificadas con especies de Fe, se sintetizaron por el método de coprecipitación a 65oC. La relación de M2+/M3+ se mantuvo en 2, y el porcentaje molar teórico de los M2+ fue de 70% Mg2+ y 30 % Fe2+. El contenido del Fe3+, se varió con respecto al del Al3+ con el fin de estudiar su influencia en la estructura y en el magnetismo de los mismos. La síntesis se llevó a cabo a pH 10±0,2, con el agregado de NaOH y en atmósfera de N2 para evitar la oxidación del Fe2+. La fuente de los metales utilizados fue cloruro, el cual resulta como anión de interlámina. Luego de la coprecipitación, se dejó el sólido en agitación durante 2 horas, para mejorar la calidad del sólido. Posteriormente se lavó hasta pH 7, en centrífuga para finalmente secarlo en estufa a 90°C. Mediante DRX, se observó la fase laminar tipo HT en todas las muestras, advirtiéndose mejoría en dicha estructura en los porcentajes intermedios de 30-40% de Fe3+. En todas las muestras se aprecia la presencia de especies de óxidos de hierro, aumentando la calidad de los mismos a medida que se aumenta el contenido de Fe3+. En la muestra con 50% de Fe3+, se observan mayor presencia de picos que representan la formación de dichos óxidos fuera de la estructura laminar. Los óxidos obtenidos son Fe2O3 y la espinela reducida de Fe3O4, ya que se parte de Fe2+. En la muestra con 40% Fe3+, se observa la fase de NaCl, no extraído durante el lavado. En cuanto a la respuesta magnética, se observa que con mayor y menor contenido de Fe3+, la muestra presenta comportamiento ferromagnético (Figura 1-II), al igual que la muestra con 20% Fe3+. En cambio, las muestras con contenidos intermedios muestran comportamiento superparamagnético. La muestra con 40% Fe3+, además de presentar dicho comportamiento, también posee mayor momento magnético, lo que indicaría que los óxidos de hierro obtenidos presentan tamaño nanométrico. Conjuntamente, por DRX se observa que dichas partículas se encuentran más dispersas en la estructura laminar, obteniéndose una correcta relación carga Fe3+ y relación molar Fe2+/Fe3+=1,33; favoreciéndose la formación de óxidos nano dispersos. Teniendo en cuenta los parámetros anteriores, se estudió la degradación del colorante AO7, con la muestra con 40% Fe3+. Las reacciones se realizaron aplicando un proceso foto-Fenton utilizando un fotoreactor batch ya descripto monitoreando la concentración de AO7 por espectrofotometría de UV-vis a 485 nm y el consumo de H2O2 por titulación iodométrica modificada. Además se evaluó la mineralización del colorante midiendo el Carbono Orgánico Total (COT). Es importante aclarar que la solución inicial de AO7 de 20 ppm de concentración se puso en contacto en la oscuridad durante 45 min para alcanzar el equilibrio de adsorción-desorción del mismo sobre la superficie del catalizador. En este momento se sacó una muestra del reactor la cual se consideró como la muestra inicial y se comenzó a irradiar la solución. En estas condiciones se alcanzó una degradación de AO7 del 82% y al mismo tiempo una elevada mineralización (71% incluyendo la adsorción en la oscuridad), aunque hubo un bajo consumo del oxidante (29%). Esto nos indicaría que probablemente el oxidante no estaría participando activamente en el proceso de degradación. Así, se evaluó el mismo catalizador sin utilizar oxidante ni radiación, alcanzándose valores similares de degradación del colorante (90%) aunque la mineralización disminuyó ligeramente (60%). Estos resultados indican, que si bien las especies de Fe2+ y Fe3+ presentes en el material son suficientes para iniciar el proceso de degradación, logrando la decoloración de la solución por ruptura del grupo azo, la presencia tanto de radiación, como de peróxido daría lugar a una mayor generación de radicales libres capaces de continuar el proceso y elevar el porcentaje de la mineralización del colorante.
Síntesis y caracterización de óxidos tipo ferritas de zn, cu, co y ni mediante el método de pechini modificado
(2019) Crivello, Mónica Elsie; Gerbaldo, María Verónica; Cuello, Natalia; Elías, Verónica; Mendieta, Silvia Nazaret
Se sintetizaron óxidos tipo ferritas siguiendo el método de Pechini modificado. Se obtuvieron cuatro series de: Co, Cu, Zn y Ni a los que se varió su temperatura de calcinación (600°C, 800°C y 1000°C). Se caracterizaron las estructuras por difracción de rayos X; mediante reducción con hidrógeno a temperatura programada se determinaron las especies presentes. Por espectroscopia UV-Vis con reflectancia difusa se calcularon las energías de corte. Exceptuando la ferrita de Zn calcinada a 1000°C todos los materiales serían potencialmente activos en procesos fotocatalíticos empleando radiación visible, ya que su energía de corte es inferior a 3 eV. Las propiedades magnéticas se evaluaron mediante un magnetómetro de muestra vibrante. El aumento de la temperatura de calcinación mejora la magnetización de saturación de las muestras con Cu mientras que, en las series de Co, Ni y Zn disminuye. El campo coercitivo de las ferritas de Co y Cu disminuye a medida que aumenta la temperatura de calcinación, en cambio en las ferritas de Zn mostró un leve aumento. Las ferritas de Ni no mostraron variaciones significativas, podrían encontrarse en un régimen superparamagnéticas. En general todas las muestras presentaron buenas propiedades magnéticas.
Study of photocatalytic activity of cobalt ferrite in the diclofenac sodium degradation
(2020) Gerbaldo, María Verónica; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Álvarez, Dolores María Eugenia; Cuello, Natalia Inés; Marchetti, Sergio Gustavo; Elías, Verónica Rita; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Pharmaceuticals compounds, like sodium diclofenac, are emerging pollutants that have been detected in wastewater and surface waters throughout the world. Their presence was demonstrated in South American rivers, in particular in the Suquía River basin, Córdoba, Argentina. There are several recent studies on applications of ferrite as photocatalyst used in the degradation of pollutants were reported. In this work cobalt ferrites synthetized by Pechini method were calcined at 600°C and 800°C. By XRD patterns were determine that both samples had spinel structure. By XPS and Mössbauer spectroscopy it was found that the material calcined at 600°C is an inverse spinel with a 74% of inversion. The ferrite calcined at 800°C presented a higher percentage (83%) of inversion in its structure. Both materials showed good magnetic properties, which is promising to facilitate their recovery from wastewater effluents. A solution of 40 ppm of sodium diclofenac were 100% degraded in 15 minutes of the photoreaction using Uv-germicide lamp, H2O2 as an oxidant and a cobalt ferrite as catalyst. The cobalt ferrite calcined at 800°C reached 86% of mineralization in 4 hours of photoreaction.
Synthesis, characterization and catalytic activity of uio-66-nh2 in the levulinic acid esterification
(2020) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy Florentina; Mendoza, Sandra; Argüello, Dalma Sofía; Gerbaldo, María Verónica; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica Elsie
Como resultado de la explotación masiva del petróleo y su agotamiento, el estudio de materias primas alternativas para reacciones orgánicas provenientes de biomasa, es una tendencia de investigación en la actualidad. En este contexto, el presente trabajo plantea la reacción catalítica de esterificación del ácido levulínico, molécula plataforma, con etanol. Para ello se han sintetizado compuestos del tipo MOF UiO-66-NH2, con circonio como precursor metálico y ácido aminotereftálico como agente ligante orgánico, empleando una ruta alternativa de síntesis, con condiciones más favorables desde el punto de vista económico y ambiental. Se propone el uso de disolventes alternativos para la síntesis, reemplazando la dimetilformamida por un 25, 50 y 75% de acetona. Las propiedades fisicoquímicas de los materiales se evaluaron por DRX, SEM, FTIR, XPS, MP-AES, medición de acidez y adsorción de N2 para comprender su estructura cristalina, morfología y estructura porosa. El progreso de la reacción se siguió por cromatografía gaseosa y espectroscopia de masas. El MOF50% mostró una selectividad a producto deseado de 51.34% y un valor de TON (moles de producto/mol de Zr en el catalizador) de 14.2 en condiciones óptimas, minimizado la masa de catalizador y promoviendo un proceso más económico y eco-compatible.
Tratamiento con fotocatálisis heterogénea de efluente de aceitunas, enfoque de modelo anfis
(2021) Gerbaldo, María Verónica; Modesti, Mario Roberto; Labuckas, Diana Ondina; Álvarez, Dolores María Eugenia; Mendieta, Silvia Nazaret; Crivello, Mónica Elsie
Los efluentes de la elaboración de aceitunas verdes son nocivos para el medio ambiente debido a su carácter fitotóxico, por lo que se requieren alternativas para su tratamiento. En el presente trabajo se muestra la evaluación de la actividad catalítica de ferritas sintéticas con Co calcinadas a 600 °C, en la reacción de degradación de polifenoles de efluentes de aceitunas, vía procesos avanzados de oxidación, y un modelo basado en Sistemas Adaptivos de Inferencia Neuro Difusa que la representa. El efluente de lavado, con concentración de fenoles de 3020 mg/L se acondicionó con carbón activado, reduciéndose en 34% la carga de fenoles. Se diluyó el efluente en las concentraciones previstas en la industria de 10 y 20%. Se realizaron experiencias considerando concentraciones de 0,6 mL/L de H2O2 al 30 % P/V, mediante fotocatálisis heterogénea, utilizando radiación UV. Se logró reducir la carga de fenoles en un 50%, evaluados mediante la técnica de Folin Cicalteu, observándose una disminución paralela de pH. Ésto daría cuenta de la generación de productos ácidos, indicadores de la degradación de compuestos orgánicos. El enfoque matemático se desarrolló por medio de una red ANFIS (Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System - Sistema de inferencias difuso basado en redes adaptativas). Se discute el resultado obtenido en la validación con diferente dilución de efluente.

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