Síntesis y caracterización de poliuretanos modificados con óxidos de grafeno para la remoción de metales pesados en soluciones acuosas

Abstract

Los metales pesados, como el cobre (Cu) y el Zinc (Zn), son elementos esenciales en pequeñas cantidades para funciones biológicas, pero su acumulación en el medio ambiente en concentraciones elevadas (mayores a 2mg/L para el Cu+2 y 5 mg/L para Zn+2) puede resultar en serios problemas de toxicidad, afectando tanto la biodiversidad como la salud humana. Las principales fuentes de contaminación incluyen a la minería, la metalurgia, y otras industrias que descargan efluentes contaminados sin su tratamiento adecuado (J. Singh et al., 2020). Es esencial desarrollar y aplicar estrategias efectivas de tratamiento de aguas residuales industriales que reduzcan la presencia de metales pesados y minimicen su impacto en el medio ambiente. En la búsqueda de soluciones para mitigar estos vertidos y con ello sus efectos, la ingeniería ambiental ha explorado diversos métodos de tratamiento, incluyendo el uso de polímeros y nanomateriales. Entre los avances más recientes se encuentra el desarrollo de compuestos de poliuretano (PU) (Iqhrammullah et al., 2020; Vafaeifard et al., 2019), acrílico (AC) (F. M. Pardini et al., 2018) y óxido de grafeno (GO) (Liu et al., 2019; Peng et al., 2017; Sherlala et al., 2018; J. Wang & Chen, 2015; Q. Zhang et al., 2020). Sin embargo, no se ha llevado a cabo ningún estudio que explore la viabilidad de utilizar la combinación de todos ellos (PU, AC y GO) para la eliminación de metales pesados como el Cu+2 y Zn+2, por lo que se considera que este es un campo de investigación que presenta un potencial significativo a explorar y que, precisamente, es objeto de interés de la presente tesis. Esta investigación se centra en abordar esta problemática y en proponer soluciones para el tratamiento de aguas residuales industriales que contienen metales pesados. Así, el objetivo central de esta investigación es la síntesis y caracterización de materiales poliméricos a base de PU y AC con la incorporación de GO, con especial atención a su capacidad para formar películas que remuevan eficientemente los iones de Cu+2 y Zn+2 de soluciones acuosas.