PREPARACIÓN DE HIDROGELES MAGNÉTICOS A BASE DE POLI (N-ISOPROPILACRILAMIDA) Y MAGNETITA (FE3O4) CON POTENCIAL APLICACIÓN EN LA REMOCIÓN DE METALES EN AGUA.

  • Gonzalo Canche Escamilla Centro de Investigación Científica de Yucatán
  • Dianela Díaz Bleis Centro de Investigación Científica de Yucatán
  • Santiago Duarte Aranda
Palabras clave: partículas magnéticas, microemulsión, remoción de metales, poli (N-isopropilacilamida)

Resumen

Los hidrogeles magnéticos inteligentes (HMI) son compuestos basados en partículas magnéticas dispersas en una red de una matriz polimérica. Este tipo de materiales son capaces experimentar cambios físicos o químicos en sus propiedades como respuesta a un estimulo ambiental (temperatura, pH, campos magnéticos, entre otros). En este trabajo se sintetizaron, mediante polimerización en microemulsión, HMI basados en poli (N-isopropilacrilamida) [PNIPAm] y partículas magnéticas [magnetita (Fe3O4)] y se investigó su capacidad para eliminar iones Zn+ 2 de soluciones acuosas. Mediante espectroscopía de rayos X de dispersión de energía SEM (SEM-EDS) se observó que las partículas magnéticas se encuentran distribuidas de manera homogénea dentro del la matriz de PNIPAm. Se siguió la cinética de hinchamiento de los HMI en agua y en solución acuosa de zinc absorbida mediante gravimetría. La presencia de partículas magnéticas el hidrogel disminuye la capacidad de hinchamiento de los mismos. En el caso de la solución de zinc, el comportamiento de hinchamiento fue más lento en comparación con el hinchamiento en agua debido a la presencia de iones metálicos. En ambos casos, el equilibrio de absorción se produce cerca de las 24 h.

Los hidrogeles magnéticos inteligentes se pueden usar para la remoción de zinc en efluentes acuosos. Sin embargo, es necesario desarrollar un estudio más amplio de las propiedades magnéticas de las muestras y su capacidad de absorción de zinc a diferentes concentraciones, así como de otros metales.

Citas

Ortega Cortés, J. A. (2013). Synthesis of thermosensitive hydrogels of poly(N-isopropylacrylamide)-co-poly(N,N-dimethylacrylamide). Polímeros, 23(2), 189-195.
Dasgupta N., Ranjan S., Ramalingam, C. (2010) Applications of nanotechnology in agriculture and water quality management. Environ Chem Lett 15, 591–605 (2017).
Farag, R. K., EL-Saeed, S. M., & Abdel-Raouf, M. E. (2016). Synthesis and investigation of hydrogel nanoparticles based on natural polymer for removal of lead and copper (II) ions. Desalination and Water Treatment, 57(34), 16150-16160.
Gao, Q., Wang, C., Liu, H., Chen, Y., & Tong, Z. (2010). Dual nanocomposite multihollow polymer microspheres prepared by suspension polymerization based on a multiple pickering emulsion. Polymer Chemistry, 1(1), 75-77.
Hirashima, Y., Suzuki, A. (2007). Formation and destruction of hydrogen bonds in gels and in aqueous solutions of N-isopropylacrylamide and sodium acrylate observed by ATR-FTIR spectroscopy. Journal of colloid and interface science, 312(1), 14-20.
Joseph L., Jun B.M., Flora J.R.V., Park C.M., Yoon Y. Removal of heavy metals from water sources in the developing world using low-cost materials: A review. Chemosphere 29, 142-159, 2019
Koutzarova, T., Kolev, S., Grigorov, K., Ghelev, C., Zaleski, A., Vandenberghe, R. E., ... & Nedkov, I. (2010). Structural and magnetic properties of nanosized barium hexaferrite powders obtained by microemulsion technique. In Solid State Phenomena (Vol. 159, pp. 57-62). Trans Tech Publications Ltd
Li, X., Yang B., Feng L., Zheng H., Zeng G., Wu P. (2019). Research Progress of Natural Polymers in Wastewater Treatment. Mini-Reviews in Organic Chemistry 16 (4), 335-344
Nuño-Donlucas, S. M., Sánchez-Dıaz, J. C., Rabelero, M., Cortés-Ortega, J., Luhrs-Olmos, C. C., Fernández-Escamilla, V. V., ... & Puig, J. E. (2004). Microstructured polyacrylamide hydrogels made with hydrophobic nanoparticles. Journal of colloid and interface science, 270(1), 94-98
Ortega, J. A. C. (2013). Hidrogeles microestructurados de acrilamida y determinación de su capacidad de absorber agua y etanol. Química Nova, 36(6), 757-761.
Paneysar, J. S., Jain, S., Ahmed, N., Barton, S., Ambre, P., Coutinho, E. (2020). Novel smart composite materials for industrial wastewater treatment and reuse. SN Applied Sciences, 2, 1084.
Roy, P. K., Swami, V., Kumar, D., & Rajagopal, C. (2011). Removal of toxic metals using superabsorbent polyelectrolytic hydrogels. Journal of Applied Polymer Science, 122(4), 2415-2423.
Segiet, D., Jerusalem, R., Katzenberg, F., & Tiller, J. C. (2020). Investigation of the swelling behavior of hydrogels derived from high‐molecular‐weight poly (2‐ethyl‐2‐oxazoline). Journal of Polymer Science, 58(5), 747-755.
Shahady, T., Boniface, H. Water quality management through community engagement in Costa Rica. J Environ Stud Sci 8, 488–502 (2018). https://doi.org/10.1007/s13412-018-0504-7
Wang, L., Wu, Y., Men, Y., Shen, J., & Liu, Z. (2015). Thermal-sensitive starch-g-PNIPAM prepared by Cu (0) catalyzed SET-LRP at molecular level. RSC advances, 5(87), 70758-70765.
Zdravković, A., Nikolić, L., Ilić-Stojanović, S., Nikolić, V., Najman, S., Mitić, Ž., Petrović, S. (2018). The removal of heavy metal ions from aqueous solutions by hydrogels based on N-isopropylacrylamide and acrylic acid. Polymer Bulletin, 75(10), 4797-4821.
Zhao, L., Mitomo, H. (2008). Adsorption of heavy metal ions from aqueous solution onto chitosan entrapped CM‐cellulose hydrogels synthesized by irradiation. Journal of Applied Polymer Science, 110(3), 1388-1395.
Publicado
2022-12-16
Sección
Artículos de Investigación