Remoción de Pb (II), Cu (II) y Cd (II) en agua acondicionada utilizando polipropileno modificado con acrilato de sodio

Abstract

RESUMEN En el presente proyecto de investigación se llevó a cabo la remoción de iones Cu (II), Cd (II) y Pb (II) a través de un material elaborado a partir de una matriz de polipropileno modificada con ácido acrílico por medio de una reacción de polimerización por injerto. La modificación del material se llevó a cabo a diferentes concentraciones de ácido acrílico en solución: 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y al 100%. Se evaluaron los parámetros como tiempo de reacción, longitud de onda, además del grado de injerto. Encontrando un tiempo de reacción óptimo de 5 minutos con una longitud de onda de 350 nm, en los que el grado de injerto del ácido acrílico mostró una tendencia lineal para las membranas modificadas al 10%, 20% y 30%; posterior a éste porcentaje el injerto disminuyó debido al aumento de viscosidad en la solución. El injerto obtenido para las membranas modificadas a las diferentes concentraciones de ácido acrílico fue el siguiente: la solución al 10% de ácido acrílico dio un injerto del 25% al 35%, para la solución del 20% se obtuvo del 75%-85% y la solución de ácido acrílico al 30% dio un injerto del 145%-165%. El resto de las soluciones, tal como se explicó anteriormente, fueron injertadas con un menor grado de injerto por lo que no fueron consideradas para la remoción de los iones metálicos. El polipropileno funcionalizado con ácido acrílico se hizo reaccionar con hidróxido de sodio para generar el carboxilato, en una reacción ácido base. La membrana iónica obtenida funcionó como un buen material adsorbente debido a que el carboxilato coordinó a los iones metálicos removiéndolos de la solución acuosa en la que se encontraban. Para evaluar la eficiencia de las membranas se utilizaron las modificadas con ácido acrílico al 10%, 20% y 30%. Se prepararon soluciones de los iones metálicos, Pb (II), Cd (II) y Cu (II), a una concentración del 10 mg/L, se pusieron en contacto con las membranas modificadas en un agitador orbital a 150 rpm durante 24 horas, es importante mencionar que todos los experimentos se realizaron por triplicado. Los resultados de la remoción en promedio para soluciones monocomponente fueron los siguientes; para el Pb (II) 90.5%; Cd (II) 94.4% y Cu (II) 95.6%. Se encontró que la remoción no está directamente relacionada con el grado de injerto, ya que no se observaron diferencias significativas en la remoción de los iones a las diferentes concentraciones de ácido acrílico injertado. También se evaluó la remoción en competencia de los iones metálicos utilizando una solución multicomponente (Pb (II); Cd (II) y Cu (II)) a 10 mg/L, bajo las mismas condiciones de operación, 150 rpm/24 hrs. Los porcentajes de remoción de igual manera mostraron que la eficiencia tampoco se vio modificada con el grado de injerto y los iones metálicos mantuvieron sus porcentajes de remoción. Las membranas modificadas antes y después de la remoción fueron caracterizadas por las técnicas analíticas de Espectroscopía FT-IR-ATR, MEB-EDS, XPS y TGA-DSC. Finalmente, se concluye que la membrana funcionalizada con acrilato de sodio actúa como un material más efectivo que análogos modificados con otros monómeros la remoción de iones Pb (II); Cd (II) y Cu (II) en agua acondicionada, teniendo una potencial aplicación en el tratamiento de aguas contaminadas con estos iones.