Silicatos renovables para la remoción de colorantes en medios acuosos

Abstract

Anualmente se producen en el mundo más de 700.000 ton de 10.000 tipos de colorantes, donde aproximadamente el 12-15 % de esta producción se descarga a las fuentes de agua como efluentes. En este contexto, resulta imperativo el estudio de materiales con propiedades avanzadas para desarrollar procesos de eliminación de dichos colorantes que permitan así satisfacer las actuales demandas de remediación. Para abordar este desafío, diversas técnicas han sido exploradas; entre ellas, los procesos de oxidación húmeda. Se basa en un proceso en flujo donde se alimenta el efluente acuoso y aire a un lecho sólido del catalizador, de manera que al entrar en contacto el oxígeno del aire con el catalizador, se generen radicales oxidantes capaces de degradar los contaminantes orgánicos presentes en el sistema. Ya se han reportado interesantes resultados en el tratamiento de glifosato en medio acuoso con este proceso, logrando reducir las condiciones de presión y temperatura. Las sílices, debido a sus propiedades como altas áreas superficiales y porosidad determinada, son un ejemplo destacado de los posibles catalizadores heterogéneos. Es por ello que, en el presente trabajo, se reporta una novedosa ruta de síntesis de sílices mesoporosas mediante la técnica sol-gel usando como orientadores de la estructura al glicerol (Gli) y monoestearato de glicerilo (MEG), los cuales son de origen renovable, bajo costo, alta disponibilidad comercial y no tóxicos. Estas sílices se evaluaron en el proceso mencionado. Se comprobó la mesoporosidad de los materiales por isotermas de adsorción/desorción de N2 y por Microscopía Electrónica de Transmisión. Los sólidos (0,2 g de cada uno) se evaluaron en el tratamiento de Ácido Naranja 7 (AO7), mediante oxidación húmeda, proceso llevado a cabo en un reactor en flujo a temperatura ambiente y presión atmosférica. Para la evaluación, se alimentó una solución de AO7 de 20 ppm y flujo de aire, donde el oxígeno del mismo actúa como agente oxidante, arrojando un 60,82% y 12,52% de reducción del colorante usando M-Meg y M-Gli, respectivamente. Con el objetivo de corroborar la degradación del colorante, se repitió el proceso, pero utilizando un flujo de N2 (gas inerte). De estas pruebas se logró un 91,05% y 20,26% de remoción del AO7. Estos resultados nos permiten sugerir que, en ausencia de oxígeno predominaría un proceso de adsorción. De esta manera, con flujo de aire el O2 interaccionaría con la superficie del sólido, dificultando el contacto con las moléculas del colorante. En cambio, el N2 limpiaría la superficie, provocando la interacción de la misma con las moléculas de AO7 y, por lo tanto, en su remoción del medio acuoso.