DESARROLLO DE MATRICES MESOPOROSAS SBA-15, DOPADAS, PARA LA DISMINUCIÓN DE CROMO EN AGUA

Las matrices mesoporosas Santa Bárbara Amorfa No. 15 (SBA-15) dopadas son nanomateriales a base de silicio con grupos funcionales añadidos. Dichos grupos confieren propiedades químicas específicas a la matriz que pueden ser aprovechados para diversos usos. La presente investigación explora la capacidad de los grupos amino (NH2) y óxido férrico (Fe2O3) para adsorber iones de cromo (Cr) y retenerlos. La importancia de disminuir este metal pesado del agua obedece a los riesgos a la salud humana asociados a la exposición a dos de sus estados de oxidación: Cr3+ y Cr6+. El objetivo del trabajo fue evaluar la capacidad de adsorción de cromo del agua por las matrices dopadas con cada uno de los grupos funcionales. El análisis de sus características muestra que éstas son mesoporosas, amorfas y que los grupos funcionales se incorporaron exitosamente al material. Las técnicas de caracterización empleadas fueron: difracción de rayos X (XRD), isotermas de adsorción/desorción de N2 a 77 K (BET y BJH), espectroscopias de Infrarrojo con Transformada de Fourier (FTIR) y Ultravioleta/Visible (UV-Vis), Fluorescencia de Rayos X (XRF), análisis termogravimétricos (TGA) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Para determinar el contenido de cromo disuelto en el agua se llevó a cabo un análisis de espectroscopia de plasma inducido acoplado a un espectrómetro de masas (ICP-MS) antes y después de los tratamientos con las matrices SBA-15 dopadas. La máxima capacidad de adsorción de la SBA-15 funcionalizada con los grupos amino y óxido férrico fueron de 4.48 y 3.55 mg/g, respectivamente. Las matrices aminadas presentaron remoción solo a pH neutro, por otra parte las matrices férricas funcionaron, de manera estable, en un rango de pH con valores de 2 a 10.5.

Functionalized mesoporous Santa Barbara Amorphous No. 15 (SBA-15) sieves are silicon-based nanomaterials with added functional groups. These groups confer specific chemical properties to the mesh that can be used for various purposes. The present research explores the capacity of the amino (NH2) and ferric oxide (Fe2O3) groups to adsorb and retain chromium (Cr) ions. The importance of the removal of this heavy metal from water attends to the health risks associated to the exposure to two of its oxidation states: Cr3+ and Cr6+. The aim of the project was to evaluate the adsorption capacity of the sieves doped with each of the functional groups to remove chromium from water. The analysis of structural characteristics of the sieves shows that these are mesoporous, amorphous and that functional groups were successfully incorporated into the material. The characterization techniques used were: X-Ray Diffraction (XRD), N2 adsorption/desorption isotherms at 77 K (BET and BJH), Fourier Transform Infrared (FTIR) and Ultraviolet/Visible (UV-Vis) spectroscopies, X-Ray Fluorescence (XRF), Thermo Gravimetric Analysis (TGA) and Scanning Electron Microscopy (SEM). To determine the chromium content in water, an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry analysis (ICP-MS) was used before and after the treatments with the functionalized SBA-15 sieves. The maximum adsorption capacity of the amino and ferric oxide functionalized SBA-15 was 4.48 and 3.55 mg/g, respectively. The amine sieves showed removal only at neutral pH while the ferric sieves functioned steadily in a pH range with values from 2 to 10.5.