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Aguas subterráneas con alto contenido de Arsénico: detección y concientización
(2014) Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy; Mendieta, Silvia; Álvarez, Dolores María Eugenia; Agú, Ulises Ariel; Crivello, Mónica
En diversas regiones de nuestro país, la provisión de agua para bebida se ve seriamente dificultada por la existencia de napas subterráneas con elevado contenido de arsénico. Dicho elemento químico se acumula en el organismo produciendo hidroarsenicismo, patología generada por la ingestión prolongada de agua con sales de Arsénico. Esta enfermedad evoluciona progresivamente pudiendo provocar cáncer a largo plazo. En la localidad de Cintra y zonas aledañas, provincia de Córdoba, el agua para consumo generalmente es extraída desde la red. No obstante, en las zonas rurales se continúan empleando pozos para captar agua de acuíferos o aljibes que recolectan el agua de lluvia, los que pueden contaminarse desde el acuífero a través de fisuras. La propuesta consistió en elaborar un programa de concientización a la comunidad de Cintra y Chilibroste sobre la calidad e importancia del agua que consumen, especialmente aquella con alto contenido de arsénico. Dicha concientización se está realizando a través de la transmisión de conocimientos científicos a estudiantes de nivel medio de la zona afectada. Para lograr el objetivo se determina la concentración de Arsénico, dureza y presencia de microorganismos en muestras de agua provenientes de la zona. La toma de muestra y realización de análisis químicos de agua están a cargo de estudiantes del nivel medio de ambas localidades. Estas tareas son coordinadas por docentes del nivel medio y superior y estudiantes universitarios comprometidos con el proyecto.
Arcillas naturales como adsorbentes de arsénico en matrices acuosas
(2018) Heredia, Angélica Constanza; Gómez Avila, Jenny; Cuello, Natalia; Garay, Fernando; Crivello, Mónica Elsie
La contaminación natural de matrices acuosas por la presencia de arsénico (As) es una preocupación para gran parte de nuestro territorio debido su alta toxicidad para la salud humana [1]. La presencia de Fe en arcillas de diferentes zonas de nuestro país, hace que estos materiales sean adecuados para la remoción de arsénico. En este trabajo se estudió la capacidad de remoción de As (III) en arcillas naturales de Misiones (Puerto Iguazú) y Córdoba (Saldán), las mismas se lavaron con agua destilada y se calcinaron en atmosfera de aire a 450 °C por 9 horas. Las arcillas se caracterizaron por DRX, UV-VisRD y SEM con mapeo elemental. Se observó en ambas muestras la presencia de Si, Al, Fe y Ti. En el caso de la arcilla de Puerto Iguazú (PI) el porcentaje en mol de Fe fue de 14.4% mientras que para arcilla de Saldán (SA) fue 25%. El estudio se llevó a cabo en un filtro de 1.5 cm de diámetro con un lecho filtrante de 2.4 g de arcilla en tres secciones separadas por partículas de vidrio de granulometría 20/30 MESH. Se ingresó una solución de 170 ppb de As (III) a través del lecho filtrante con una velocidad de escurrido aproximada de 12 ml/min. Se tomaron muestras a distintos tiempos hasta obtener una concentración constante de As en el tiempo. En ambos casos se observó la disminución del contenido de As por adsorción superficial del anión arsenito, siendo la arcilla SA la de mayor capacidad de eliminación con un porcentaje de 75% a las 5 hs de filtrado, mientras que la arcilla PI mostró un porcentaje del 35% de remoción para el mismo tiempo con volumen tratado de 7 litros. La presencia de los óxidos de Fe favorece la interacción del As [2] con la superficie y su remoción de la matriz acuosa
Conversión catalítica de ácido levulínico sobre uio-66-nh2
(2020) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica Elsie
La conversión de moléculas plataforma en productos químicos de alto valor es una estrategia importante para la utilización de los recursos de biomasa. El ácido levulínico ha sido reconocido como el puente químico entre la biomasa y el petróleo. Ha demostrado un gran potencial para producir biocombustibles y aditivos de alta calidad, como los ésteres levulínicos. Estos ésteres generalmente son sintetizados mediante catálisis homogénea con H2SO4, HCl y H3PO4 generando inconvenientes en el reciclaje del catalizador, la separación de productos y problemas ambientales. Los catalizadores ácidos sólidos son una buena alternativa para superar estos inconvenientes. Los materiales metal orgánico estructurados (MOFs) están constituidos por la unión de unidades metálicas a través de moléculas orgánicas que actúan como ligandos, dando lugar a estructuras cristalinas tridimensionales de extraordinarias propiedades texturales. El material UiO-66-NH2 está constituido por clústeres metálicos, compuestos por seis átomos de zirconio Zr6O4(OH)4, unidos entre sí por grupos μ3-O y μ3-OH, procedentes del ligando orgánico 2- aminotereftalato. El elevado grado de coordinación del clúster metálico, confiere al MOF una gran estabilidad química.
Esterificación catalítica del ácido levulínico con UiO-66, sistema batch y a presión
(2021) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica Elsie
La esterificación del ácido levulínico para producir ésteres es de gran interés en la actualidad debido al potencial de estos compuestos como aditivos de combustible. El objetivo de la investigación es la obtención de ésteres levulínicos mediante una reacción catalítica de esterificación del ácido levulínico. Para ello se han sintetizado catalizadores UiO-66 mediante el método solvotermal a 120 °C, variando el tiempo de síntesis de 24, 18, 12 y 6 h. Se analizaron dos sistemas de reacción: batch y a presión. Los materiales fueron caracterizados por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X e isotermas de adsorción de N2. El progreso de la reacción fue seguido por cromatografía gaseosa y espectroscopía de masa. En el sistema batch, el MOF con síntesis de 6 hs mostró la mayor actividad y selectividad al producto deseado, mientras que para el sistema a presión los MOFs con 24 y 18 h de síntesis presentaron los mayores rendimientos
Estudio de la remoción de as(III) en soluciones acuosas mediante óxidos mixtos de mgaife obtenidos a partir de hidróxidos dobles laminares
(2017) Gómez Ávila, Jenny; Heredia, Angélica Constanza; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Manitto, Yuliana; Garay, Fernando; Crivello, Mónica Elsie
La presencia del arsénico (As) en agua de consumo humano representa una problemática mundial por los efectos toxicológicos sobre la salud. Dentro de los tratamientos se ha explorado la remoción de As con óxidos mixtos (OM) obtenidos a partir de Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), compuestos de estructura laminar formados por distintos cationes dispuestos en capas brucíticas. Este trabajo tiene como objetivo la síntesis de HDL y sus OM para ser empleados en la remediación de As en agua. Los materiales fueron sintetizados mediante el método de co-precipitación a pH constante. Estos fueron caracterizados por Difracción de Rayos X y Espectroscopia UV-visible. El porciento de As adsorbido fue estimado a partir de reacciones batch, empleando técnicas electroquímicas para su determinación. Dicho porciento varió entre 77% y 90% a los 15 min de contacto del material con una solución de 0.165 mg/L de As(III), siendo mayor la remoción a medida que aumentaba el contenido de Fe en el material. La capacidad de remoción del OM con un 50% de contenido de Fe fue de 7.03 [mg As(III)/ g OM], correspondiendo al 98% de adsorción, indicando posiblemente mayor capacidad de remoción del mismo.
Evaluación de óxidos mixtos de mg-al-fe en la remoción de arsénico en agua.
(2017) Garay, Fernando; Heredia, Angélica Constanza; Crivello, Mónica Elsie; Gómez Ávila, Jenny
La remoción del As de matrices acuosas ha sido ampliamente estudiada, y existen gran variedad de tratamientos, dentro de los cuales se encuentra la adsorción de Arsénico empleando óxidos mixtos a partir de Hidróxidos Dobles Laminares. El objetivo de este trabajo es la síntesis, caracterización y evaluación de óxidos mixtos de MgAlFe a partir de Hidróxidos Dobles Laminares en la remoción de Arsénico (III) de soluciones acuosas. Estos materiales fueron sintetizados mediante el método de co-precipitación, variando la relación molar Fe+3/[Al+3+Fe+3] entre 0–1, a pH y temperatura constante. Fueron además caracterizados por Difracción de Rayos X y Espectroscopia UV-visible. La capacidad de remoción de los materiales obtenidos fue evaluada en reactores tipo batch y se cuantificó el contenido de Arsénico (III) por técnicas electroquímicas. El porcentaje de adsorción de los materiales varió entre 75% y 95%, siendo mayor la remoción a medida que aumentaba el contenido de Fe en el material. El mecanismo de remoción fue por reconstrucción de la estructura laminar y adsorción superficial. En el material con 100% solo se observó adsorción superficial. La carga superficial positiva, al pH natural que desarrollan los óxidos en contacto con la solución, favorece la remoción del arsénico de matrices acuosas.
Influencia del contenido de fe en la síntesis de óxidos mixtos de mgaife. evaluación en la remoción de boro
(2016) Heredia, Angélica Constanza; Manitto, Yuliana; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Crivello, Mónica Elsie
Dentro de la familia de compuestos inorgánicos de estructura laminar, se encuentran las arcillas aniónicas, también llamadas Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), cuya fórmula general es [M+21-xM3+x(OH)2]-x[An-x/n.mH2O]-x. La descomposición térmica de la estructura genera óxidos mixtos; los cuales tienen la propiedad de reconstruir la estructura laminar en contacto con soluciones acuosas conteniendo oxianiones. Esta propiedad es llamada efecto memoria, la cual es una de las responsables de la remoción de contaminantes, alojándolos entre las láminas como contraión. El boro se encuentra en aguas subterráneas en áreas asociadas con actividad geotérmica. En altas concentraciones puede afectar el plasma de la sangre y el sistema endócrino humano. La Organización Mundial de la Salud recomienda 0,5 ppm de Boro como límite máximo para agua potable. Según bibliografía óxido de Mg, óxidos de MgAl, y óxidos de Al [4-6], han demostrados buenos resultados en la remoción de boro en agua. En este trabajo se estudió la síntesis, caraterización y evaluación de óxidos mixtos de MgAlFe a partir de HDL en la remoción de boro en soluciones acuosas.
Obtención de ésteres levulínicos con catalizadores mofs uio-66
(2021) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica Elsie
El ácido levulínico ha demostrado un gran potencial para producir biocombustibles y aditivos de alta calidad, como los ésteres levulínicos. En este trabajo se plantea la síntesis del MOF UiO-66 para ser utilizado como catalizador heterogéneo en la reacción de esterificación. Los materiales fueron sintetizados por el método solvotermal [2] a 120 °C durante 24 h. Se disolvió ZrCl4 en DMF mediante agitación ultrasónica a 60 °C. Se incorporó luego ácido tereftálico (BDC) o ácido aminotereftálico (BDC-NH2). Los MOFs se evaluaron en la reacción de esterificación del ácido levulínico con metanol y butanol en un reactor batch de vidrio con agitación magnética, acoplado a un condensador de reflujo. Se tomaron muestras durante 5h y se analizaron por cromatografía gaseosa.
Óxidos mixtos a partir de hidrotalcita y mgo aplicados en la remoción de boro en agua
(2016) Heredia, Angélica Constanza; María del Mar de la Fuente, García-Soto; Narros Sierra, Adolfo; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Crivello, Mónica Elsie
Altos niveles de Boro se encuentran en aguas subterráneas, en áreas asociadas con actividad geotérmica [1].Un exceso de Boro en agua puede afectar el plasma de la sangre y el sistema endócrino humano. Por esto la Organización Mundial de la Salud recomienda 0,5 mg/L de Boro como límite máximo para agua potable [2]. Los compuestos tipo hidrotalcita cuya fórmula general es [Mg+2 1-x Al3+ x(OH)2](An-)x/n.mH2O, pertenecen a una familia de compuestos inorgánicos de estructura laminar, denominados arcillas aniónicas. La descomposición térmica de la estructura generan óxidos mixtos; los cuales tienen la propiedad de reconstruir la estructura laminar en contacto con soluciones acuosas. Esta propiedad es llamada efecto memoria. Estos óxidos junto con MgO comercial, fueron comparados en la remoción de boratos en agua. Se sintetizaron hidrotalcitas de MgAl y sus óxidos mixtos por el método de coprecipitación, donde la relación molar Mg/Al se varío entre 2 y 4. Los sólidos se caracterizaron por Área superficial y DRX, antes y después de la remoción. Para cada tiempo de análisis se empleó un reactor batch a temperatura ambiente manteniendo la relación molar Mg/Boro igual a 20. La concentración de boro inicial en la solución fue 50 ppm, las muestras se filtraron con papel de 20-25 μm, la concentración remanente en las muestras tratadas se midió por UV-Vis mediante la técnica colorimétrica con Azomethine-H. Se pudo observar por DRX que en todos los casos los óxidos mixtos reconstruyeron su estructura laminar incorporando el anión borato en la intercapa, mientras que la muestra de MgO presentó además la fase Mg(OH)2. El óxido mixto de relación molar Mg/Al igual a 2 presentó el mayor rendimiento con 92 % de remoción de Borato a los 180 min de contacto.
Remoción de arsénico mediante óxidos mixtos y zeolitas naturales modificadas. Influencia del contenido de hierro.
(2018) Heredia, Angélica Constanza; Gómez Avila, Jenny; Vinuesa, Ariel; Saux, Clara; Mendoza, Sandra; Garay, Fernando; Crivello, Mónica Elsie
Se sintetizaron Hidróxidos Dobles Laminares (HDLs), por el método de coprecipitación, para obtener sus respectivos Óxidos Metálicos Mixtos (OM) de alta área superficial. Además, se acondicionó y modificó una zeolita natural, de origen regional, con alto contenido de Clinoptilolita (ZC). A la misma se le efectuó un tratamiento ácido y posteriormente se le incorporó Fe(III) por el método de impregnación húmeda. Todos los materiales sólidos fueron caracterizados por DRX, BET, XPS y AES para determinar sus propiedades fisicoquímicas. Posteriormente fueron evaluados como adsorbentes para la remoción de arsénico en aguas subterráneas. El seguimiento de la concentración de As y sus especies se realizó por voltamperometría con redisolución, método electroquímico de alta selectividad y sensibilidad. Se evaluó el material empleado como adsorbente y el efecto del contenido de hierro en el mismo. Se alcanzaron altos niveles de efectividad en cuanto a la remoción, siendo los OM de mayor contenido de hierro los de mayor capacidad.
Remocion de as(lll) mediante óxidos mixtos de mgalfe. Análisis por voltametría de onda cuadrada.
(2016) Gómez Ávila, Jenny; Heredia, Angélica Constanza; Garay, Fernando; Herrero, Eduardo; Crivello, Mónica Elsie
La presencia de altos niveles de arsénico en el agua es un tema prioritario de preocupación ambiental, por ello es necesario desarrollar tecnologías de remoción para mitigar estos problemas. Los compuestos tipo hidrotalcitas (HT) o hidróxidos dobles laminares (HDL) pertenecen a una familia de compuestos inorgánicos de estructura laminar, denominados arcillas aniónicas, que por descomposición térmica generan óxidos mixtos que pueden captar arsénico. Los HDL fueron sintetizados empleando el método de coprecipitación, variando la concentración de Fe(III). Los óxidos fueron caracterizados por difracción de rayos X y por espectroscopía UV visible; también se les determinó el área superficial. Para medir la capacidad de adsorción de los óxidos se emplearon soluciones con concentración conocida de As. Con cada material se realizaron 5 reacciones de adsorción, empleando diferentes tiempos de contacto, en un reactor tipo batch con agitación magnética. El análisis de arsénico para las muestras pre y post-tratadas fue realizado por voltametría de onda cuadrada con adición de estándar. Los resultados mostraron alta capacidad de adsorción en todas las muestras calcinadas.
Remoción de boro a partir óxidos mixtos derivados de hidróxidos dobles laminares
(2017) Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy Florentina; Comini, Agustina; De la Fuente García-Soto, María Del Mar; Narros Sierra, Adolfo; Crivello, Mónica Elsie
La contaminación hídrica es una preocupación a nivel mundial, la escasez de recursos hídricos y falta de métodos eficaces de descontaminación han incentivado al estudio de nuevos materiales y tecnologías para la remediación de agua. El boro está presente de manera natural en aguas subterráneas por procesos geotérmicos, principalmente como B(OH)4-, la concentración máxima permitida por la OMS es de 0.5 ppm. Los óxidos mixtos (OM) a partir de Hidróxidos Dobles Laminares (HDL), presentan estabilidad térmica, alta área superficial y poseen la capacidad de recuperar su estructura laminar en presencia de soluciones acuosas por incorporación del oxianión en la intercapa, esta capacidad se llama efecto memoria (EM). Estas propiedades los hacen aptos para la remoción de contaminantes en medios acuosos. Los OM se sintetizaron a partir de HDL por el método de co-precipitación que se calcinan a 450 °C durante 9 h donde se generan los OM. En las muestras sintetizadas, el Li sustituyó al Mg en 0, 30, 60 y100% en moles respectivamente, la relación de cationes (M2+ + M1+)/M3+ se mantuvo constante e igual a 3. Por difracción de Rayos X de los OM se observó las fases periclase del MgO y el óxido de Li. En la tabla se observa que al reemplazar el Mg por el Li, las áreas de los OM disminuyen. La remoción de Boro se llevó a cabo a partir de una solución de ácido bórico de concentración 50 ppm en un reactor Batch bajo agitación magnética durante 4h. La cuantificación del contenido de Boro en la solución antes y después del contacto con los OM se llevó a cabo por espectrofotometría de UV-Vis con Azometina H como reactivo colorimétrico. En la tabla se reportan los porcentajes de remoción calculados como (C0-Cf)x100/C0. Se observa que la incorporación de Li, no favoreció la remoción de Boro, siendo la muestra Li(0) de MgO sobre una matriz de Al2O3 la de mayor remoción con 82%, mientras que la muestra Li(100) solo removió el 5% de Boro presente en la solución. El mecanismo de remoción se lleva a cabo por adsorción sobre la superficie de los OM y por la incorporación del B(OH)4- en la intercapa mediante el efecto memoria. Estos dos mecanismos están directamente relacionados con el área superficial y la presencia de MgO.
Remoción de boro en agua empleando óxidos mixtos con metales alcalinotérreos sintetizados a partir de hidróxidos dobles laminares
(2017) Heredia, Angélica Constanza; Bálsamo, Nancy Florentina; Narros Sierra, Adolfo; De La Fuente García-Soto, María Del Mar; Crivello, Mónica Elsie
El Boro y sus compuestos tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria química, la electrónica y la medicina. En la naturaleza se encuentra presente en aguas subterráneas en forma de ácido Bórico H3BO3 o disociado como oxianión borato B(OH)4. Los Hidróxidos Dobles Laminares poseen la fórmula general [M(II)1-X M(III)X(OH)2]x+(An-x/n).m H2O. Donde M(II) y M(III) representan los cationes di y trivalentes respectivamente y An- al anión. Los óxidos metálicos mixtos se sintetizaron por co-precipitación. El tercer metal, Ca o Ba, sustituyó el 15% en moles de Mg, la relación de cationes M2+/M3+ se mantuvo constante e igual a 3. Por difracción de Rayos X de los óxidos mixtos se observó la fase periclasa de MgO, óxido de Ca y Carbonato de Ba. Las áreas en m2g-1 de los óxidos de Mg-Al, Mg-Al-Ba y Mg-Al-Ca fueron 242, 213 y 197, respectivamente. Con el tercer metal incorporado, las áreas disminuyeron con respecto al área del óxidos mixtos de Mg-Al, mientras que comparando los resultados de las muestras con el tercer metal incorporado, aquella con Ba fue mayor. La remoción de Boro se llevó a cabo en un reactor Batch bajo agitación magnética durante 0,5h y luego 4h de reposo. La concentración inicial de la solución de ácido bórico fue 50 ppm, al finalizar cada experimento el sólido se separa del medio por filtración. La cuantificación del contenido de Boro en la solución antes y después del contacto con los óxidos se llevó a cabo por espectrofotometría de UV-Vis con Azometina H como reactivo colorimétrico. La muestra de Mg-Al removió el 82% de Boro mientras que las incorporadas con Ba y Ca presentaron el 63% y 44% respectivamente, estos resultados están directamente relacionados con las áreas superficiales de los óxidos y la capacidad de reconstrucción de la estructura laminar. La incorporación de un tercer metal alcalinotérreo, disminuyó el área superficial y la adsorción del oxianión en la intercapa.
Síntesis alternativa de mofs uio-66 y uio-66-nh2. caracterización de propiedades fisicoquímicas
(2020) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique; Crivello, Mónica Elsie
El estudio de los compuestos metal-orgánicos ha experimentado un rápido crecimiento debido a sus interesantes propiedades como flexibilidad en el diseño, funcionalización de poros, elevada superficie específica y síntesis menos complejas. Los MOFs están constituidos por la unión de unidades metálicas con moléculas orgánicas que actúan como ligandos, formando estructuras cristalinas tridimensionales, con una composición híbrida de naturaleza inorgánica/orgánica. El objetivo del presente trabajo fue sintetizar compuestos del tipo UIO-66 y UiO-66-NH2 con circonio como precursor metálico y ácido tereftálico (BDC) y aminotereftálico (BDC-NH2) como ligantes orgánicos. Se propone el uso de solventes alternativos con condiciones más favorables desde el punto de vista económico y ambiental. La síntesis se llevó a cabo por el método solvotermal a 120 °C durante 24hs. Se utilizó dimetilformamida (DMF) como solvente y se lo reemplazó entre un 0 y 75% por acetona. Las propiedades fisicoquímicas fueron evaluadas por DRX, FTIR, SEM-EDS, MP-AES, XPS y adsorción de N2. Por DRX, se determinaron 2 picos característicos del material, a 7,4° y 8,5°, y uno a los 25° correspondiente al agente ligante, el cual presenta una mayor intensidad en los materiales con BDC-NH2 . Con la reducción del contenido de DMF como solvente, existe una tendencia a una menor cristalinidad, lo que se observa en la variación de la línea de base del espectro. En FTIR, se destacan las bandas características de UiO-66-NH2 a los 3456 y 3350 cm-1 tensión simétrica y asimétrica del enlace N-H, y otra a los 1259 y 1384 cm-1 debida a absorción del enlace C-N. Las bandas a los 1657, 1575 y 1434 cm-1 asociadas con las vibraciones de estiramiento asimétrica y simétrica correspondientes al grupo COO- de la BDC y BDC-NH2, y una más pequeña (1494 cm-1) debida a la vibración del C=C del anillo bencénico. Las dos señales de menor frecuencia (574 y 477 cm-1) se deben a los estiramientos Zr-O en el clúster del MOF. Por SEM se muestra que los materiales solidifican como nanocristales simétricos de forma octaédrica. Los cristales obtenidos en DMF pura son más pequeños y dispersos que los obtenidos con el reemplazo por acetona, los que generan una formación de agregados o clúster. En cuanto a las diferencias del ligante, los UiO-66-NH2 han presentado un mayor tamaño de partícula y una aglomeración en forma más esferoidal. La composición elemental se determinó por un mapeo de EDS donde se observa una distribución homogénea de Zr, O, C y N en todo el material. El contenido de Zr% p/p en el catalizador, analizado por MP-EAS, fue del 28% en UiO-66 y 21% en UiO-66-NH2, es de destacar que no se observó una diferencia marcada a media que se efectúa el reemplazo del solvente (DMF). Mediante el análisis de las isotermas BET se determinó que los materiales presentan isotermas de Tipo Ib, según IUPAC, y que por el tamaño de poro, menor a 2 nm, corresponde a materiales microporosos. El material con un 100% de DMF presentó la mayor área superficial. Esto también es apreciable en las imágenes de SEM donde las estructuras se vuelven más compactas y cerradas con el incremento de contenido de acetona. Al reemplazar la DMF, responsable de la estructura interna del poro, por una molécula más pequeña como la acetona, se observa una tendencia a la disminución del área superficial y del volumen de poro. Por otro lado, al reemplazar el agente ligante BDC por BDC-NH2, se observa una disminución del 40% del área superficial desde 680 m²/g a 400 m²/g. Este efecto puede ser asignado al impedimento estérico del grupo amino en la estructura del MOF. Por último, por XPS, se determinó el entorno químico de los elementos en los materiales. El Zr, se encuentra como oxido metálico, con picos característicos del doblete a los 182 eV (Zr 3d5/2) y 185 eV (Zr 3d3/2). El carbono de la matriz orgánica con contribuciones de energía para C-C, C-O y O=C-O, y su pico satélite a altos valores de energía de enlace. El oxígeno a bajos valores de energía de enlace (530 eV) indica un entorno inorgánico, formando oxido con el Zr, mientras que a mayores energías hace referencia a compuestos orgánicos de la estructura del ácido (BDC o BDC-NH2). Por último, el nitrógeno, con una señal a los 400 eV en unión con el carbono del ligando orgánico, esto es observable únicamente en el material con el ligando BDC-NH2.
Sintesis de óxidos mixtos de mgcufe aplicados a la remoción de boro en agua
(2017) Heredia, Angélica Constanza; Manitto, Yuliana; Comini, Agustina; Crivello, Mónica Elsie
Los óxidos mixtos (OM) nanoestructurados con distintos metales pueden obtenerse a partir de Hidróxidos Dobles Laminares (HDL) o compuestos tipo Hidrotalcita. Los nanomateriales sintetizados a partir de los HDL presentan características de alta área superficial, estabilidad térmica y efecto memoria (EM) por lo que son empleados como adsorbentes en la remoción de aniones en agua. El EM es la capacidad de los OM en solución acuosa de reconstruir la estructura laminar por incorporación del anión en la intercapa. El Boro se encuentra presente en forma natural en aguas subterráneas como oxianión borato B(OH)4-, el límite de Boro para agua potable por la OMS es 0.5 ppm [1]. Se sintetizaron OM a partir de HDL por el método de coprecipitación con una relación molar de (Mg+2 + Cu+2)/Fe+3 igual a 3 y relación molar Cu+2/(Cu+2+Mg+2) igual a 0.15, 0.25 y 0.50. Una solución conteniendo los metales Mg, Cu, Al y Fe, otra de carbonato de sodio y una solución de hidróxido de sodio se coprecipitaron a velocidad de adición constante, a pH=9, a temperatura de 70ºC y bajo agitación. El gel se dejó envejecer 18 h y se lavó hasta pH=7. El material se calcinó a 450 ºC en atmosfera de aire para obtener los OM. Se caracterizó el material mediante DRX, Área Superficial y UV-Vis RD. Por DRX se determinó la presencia de fase Hidrotalcita en los precursores y las fases MgO, CuO, y Fe2O3 en los OM. El área superficial de los precursores varió entre 80 y 100 m2g-1, los OM presentaron mayor área que sus precursores excepto en la muestra con 0.50 de Cu que fue menor. Por UV-Vis RD de OM se observa absorbancias superiores a 350 nm indicando la presencia de clusters o agregados de MgCuFe de gran tamaño. La remoción de B(OH)4- se realizó en un reactor Batch bajo agitación magnética a diferentes tiempos de contacto a partir de una solución de ácido bórico de concentración 50 ppm. La cuantificación de Boro antes y después del contacto con los OM se llevó a cabo por espectrofotometría de UV-Vis con Azometina H [2]. Las muestras con 0.15 y 0.50 de Cu como metal +2 mostraron una remoción entre el 18 y 22 % para 4 hs de contacto. La muestra con 0.25 de Cu presentó una remoción de 70% del oxianión Borato. La remoción se lleva a cabo mediante el efecto memoria y por adsorción superficial de los OM nanoestructurados. Este fenómeno es evidenciado en la muestra con 0.25 de Cu como metal +2 con la mayor área superficial.
Síntesis y caracterización de mof uio-66 con solventes amigables
(2019) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Crivello, Mónica Elsie; Heredia, Angélica Constanza
El estudio de los compuestos metal-orgánicos MOFs ha experimentado un rápido crecimiento en las últimas dos décadas debido a sus interesantes propiedades: flexibilidad en cuanto al diseño y funcionalización de sus poros, elevada superficie específica y síntesis menos complejas, entre otras. [1] El objetivo del presente trabajo fue sintetizar compuestos del tipo MOF UIO-66 con circonio (Zr) como precursor metálico y tetracloruro de circonio como fuente metálica, empleando una ruta alternativa de síntesis, con condiciones más favorables desde el punto de vista económico y ambiental. Es por ello que se propone el uso de solventes alternativos. La síntesis se realizó mediante el método solvotermal a 120 ºC durante 24hs. Se utilizó dimetilformamida (DMF) como solvente y se reemplazó entre un 0 y 75%, de dicho solvente, por acetona. Las propiedades del material fueron caracterizadas por difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS), espectroscopia infrarroja (FTIR) y área superficial. El MOF obtenido mediante la síntesis con 100% de DMF mostró las mejores propiedades cristalográficas, morfológicas y la mayor área superficial. El reemplazo del contenido del solvente generó pequeños cambios en la estructura y morfología de los MOF.
Síntesis y caracterización de uio-66: uso de solventes amigables y variación de la fuente del metal
(2019) Crivello, Mónica Elsie; Heredia, Angélica Constanza; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella
Se compararon dos fuentes de metales en la síntesis de compuestos del tipo MOF UiO-66 utilizando carbonato y tetracloruro de circonio. Se emplearon solventes alternativos para buscar condiciones más favorables desde el punto de vista económico y ambiental. La síntesis se realizó mediante el método solvotermal a 120 °C durante 24hs. Se utilizó dimetilformamida (DMF) como solvente y se reemplazó entre un 0 y 75%, de éste, por acetona. Las propiedades del material fueron caracterizadas por difracción de rayos X (DRX), microscopía electrónica de barrido (SEM-EDS), espectroscopia infrarroja (FTIR) y área superficial.
Síntesis, caracterización y evaluación catalítica de mof uio-66 en la esterificación de ácido levulínico
(2019) Crivello, Mónica Elsie; Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique
El estudio de los compuestos metal-orgánicos MOFs ha experimentado un rápido crecimiento en las últimas dos décadas debido a sus interesantes propiedades: flexibilidad en el diseño y funcionalización de sus poros, elevada superficie específica y síntesis menos complejas. Dentro de esta gran familia de materiales, los que contienen Zr como metal activo, rodeado por ligandos de ácido tereftalico (UiO-66) son buenos catalizadores y estables para la esterificación de ácido levulínico con etanol, con actividades comparables a otros catalizadores ácidos sólidos. El objetivo del presente trabajo fue sintetizar compuestos del tipo MOF UIO-66 con circonio como precursor metálico y tetracloruro de circonio como fuente metálica, empleando una ruta alternativa de síntesis, con condiciones más favorables desde el punto de vista económico y ambiental. Es por ello que se propone el uso de solventes alternativos. La síntesis se realizó mediante el método solvotermal a 120 °C durante 24hs. Se utilizó dimetilformamida como solvente y se reemplazó entre un 0 y 75%, de dicho solvente, por acetona. Estos materiales luego se evaluaron catalíticamente en la reacción de esterificación del ácido levulínico con etanol. Las propiedades del material fueron caracterizadas por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, espectroscopia de emisión atómica por plasma de microondas y área superficial. El progreso de la reacción fue seguido por cromatografía gaseosa y espectroscopía de masa. El material más activo fue el MOF100% con 17,42% de conversión y 27,17 % de selectividad a levulinato de etilo.
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.
Uio-66-nh2 para la obtención de ésteres levulínicos derivados de biomasa
(2020) Bravo Fuchineco, Daiana Antonella; Crivello, Mónica Elsie; Heredia, Angélica Constanza; Rodríguez Castellón, Enrique
Como resultado de la explotación masiva del petróleo y su agotamiento, el estudio de materias primas alternativas para reacciones orgánicas provenientes de la biomasa, es una tendencia de investigación en la actualidad. En este contexto, el presente trabajo plantea la obtención de metil y etil levulinato mediante la reacción catalítica de esterificación del ácido levulínico como molécula plataforma, con metanol y etanol. El catalizador utilizado es el MOF UiO-66-NH2, constituido por circonio como precursor metálico y ácido aminotereftálico como agente ligante orgánico. Se presenta una vía de síntesis con condiciones ambientales y económicas más favorables, utilizándose solventes alternativos. Se planteó el remplazo de la tradicional dimetilformamida (DMF), usada en la síntesis solvotermal, por un 50% v/v de acetona. Además, las síntesis se realizaron con agitación por vía magnética y ultrasónica, buscando mejorar las propiedades estructurales de los catalizadores. Para comprender la estructura cristalina, morfología y porosidad, los materiales se analizaron por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia infrarroja, espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, espectroscopia de emisión atómica por plasma de microondas, medición de acidez y adsorción de N2. El progreso de la reacción catalítica fue seguido por cromatografía gaseosa y espectroscopía de masa. Dentro de los materiales sintetizados, el que presentó la mayor actividad, fue el obtenido con un 100% de DMF mediante la síntesis con ultrasonido. La conversión fue del 63,57% para el levulinato de metilo y del 38,69% para el levulinato de etilo

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