SÍNTESIS Y CARACTERIZACIÓN DE NANOPARTÍCULAS DE Fe Y Fe-Cu SOPORTADAS EN TEZONTLE PARA SU APLICACIÓN EN LA REMOCIÓN DE MALATIÓN

Abstract

Resumen Desde la prehistoria, la humanidad comenzó a proveerse de diversos materiales que tenían en su entorno para sobrevivir y satisfacer sus necesidades básicas. Hace relativamente poco tiempo que los científicos llegaron a comprender la relación entre los elementos estructurales de los materiales y sus propiedades. Este conocimiento adquirido, en los últimos 50 años aproximadamente, ha permitido adaptar o modificar las características de los materiales para darle mejores aplicaciones y usos. A pesar de los progresos en el conocimiento y en el desarrollo de los materiales, el permanente desafío tecnológico requiere materiales cada vez más eficientes y especializados. Se hace referencia por ende al uso de nanopartículas como posible vía de obtención de materiales con aplicaciones muy específicas. Las nanopartículas son una clase de nanomateriales, que presentan gran interés en la actualidad debido a los tamaños pequeños que las caracterizan. (las nanopartículas son nanomateriales que por su pequeño tamaño presentan características muy específicas). Las nanopartículas metálicas han sido objeto de numerosos estudios, dentro de estas sobresalen las bimetálicas, las nanopartículas de óxidos metálicos y las nanopartículas soportadas (nanocompositos) en materiales de desechos de la construcción, desechos siderúrgicos y desechos vegetales como cáscaras o semillas de frutas, etc. No existen numerosas aplicaciones para estos residuos sólidos. Generalmente son dispuestos sin futuras aplicaciones. El tezontle es una roca roja de origen volcánico (ígnea) que se ubica en las laderas de los cerros, volcanes y depresiones. Se produce a partir de piedra pómez, arena y magma. Su aspecto es deteriorado y esponjoso. Es una piedra que no pesa, su textura es vesicular, burbujeada y porosa. El tezontle tiene componentes a partir de óxido de hierro, de ahí su color rojizo. Algunos de los usos que se le da a esta roca son: arreglos florales, construcción de baños de temazcal, sustrato para algunos cultivos, fabricación del tabicón negro y como fachada de casas. El malatión es un compuesto organofosforados muy utilizado en la agricultura como plaguicida de contacto (insecticida y acaricida). Combate insectos en cultivos comerciales, tales como frutales, floricultura, verduras, plantas ornamentales y arbustos. Controla igualmente plagas caseras y parásitos externos de los animales domésticos, tales como pulgas, garrapatas y hormigas Es por ello que el objetivo del trabajo fue sintetizar nanopartículas de Fe y de Fe-Cu soportadas y sin soportar para disminuir los niveles de malatión presentes en solución acuosa. Lo anterior planteado se realizó estableciendo las condiciones del 6 método de síntesis de las nanopartículas soportadas en el composito y sin soportar. Posteriormente se caracterizaron textural, morfológica y estructuralmente los materiales sintetizados. La comparación y evaluación de las capacidades de remoción de estos en solución acuosa conllevó al establecimiento de las mejores condiciones de remoción del contaminante. El tezontle natural fue caracterizado por microscopia electrónica de barrido, presentando una superficie heterogénea y rugosa con poros de diferentes tamaños. Mediante la microscopia electrónica de transmisión se pudo verificar el tamaño manométrico que poseen las nanopartículas de Fe y de Fe-Cu, observándose cuasi-esferas de 36 nm y 38 nm respectivamente. El análisis de DRX mostró que los compositos obtenidos son cristalinos y polifásicos. Los compositos presentan una estructura porosa y una superficie heterogénea. Con la incorporación de nanopartículas se observa una reducción del tamaño de poros. El tiempo de equilibrio alcanzado en el sistema fue de 500 minutos para ambos materiales y la mayor adsorción fue de 53 mg/g. El modelo cinético que mejor describió el proceso de remoción fue el de pseudo segundo orden para ambos materiales. Se ajustaron las datas experimentales obtenidas a tres diferentes modelos de adsorción, obteniéndose el mejor ajuste al modelo de Langmuir para el tezontle y de Temkin para el nanocomposito de Fe-Cu. La máxima capacidad de adsorción de malatión en TZL fue de 58.445 mg/g y 68.493 mg/g para el TZL/ Fe-Cu. Por tanto el material que mejor removió malatión de la solución fue el último. Los resultados obtenidos para los diseños de adsorbedores mencionados, evidenciaron que el sistema más efectivo para lograr un 90 % de remoción malatión fue el sistema de diseño de adsorbedor con flujo en contracorriente.