Obtención, caracterización y testeo de perlas magnéticas de polivinil alcohol para tratamientos de descontaminación de aguas

Abstract

El uso de nanopartículas magnéticas (MNPs) en tecnologías e ingeniería asociadas a remediación y tratamiento de aguas ha ido incrementándose con el paso del tiempo, habiéndose investigado extensamente sus aplicaciones como adsorbentes de contaminantes. Es por ello que en el presente trabajo se propone el desarrollo de ferrogeles compuestos por polivinil alcohol (PVA) y óxidos de hierro (FeOx) preparados mediante tecnologías sencillas, de bajo costo y fácilmente escalables para ser utilizados como medio adsorbente en la remediación de aguas residuales procedentes del sector industrial. La caracterización de las muestras obtenidas se realizó mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM), Análisis Termogravimétrico (TGA), Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC) y Difracción de Rayos X (DRX). También se determinó el grado de hinchamiento de los geles y su fracción soluble. Las propiedades magnéticas se determinaron a partir del uso de un Magnetómetro de Muestra Vibrante. El análisis de micrografías SEM reveló que en el caso de las muestras hidratadas, sin importar la composición de partida, presentaban estructuras tipo rosetas auto-orientadas constituidas por óxidos de hierro, mientras que cuando las perlas se secaban, la estructura de MNPs cambiaba a esferas porosas. Mediante análisis termogravimétrico se pudo apreciar que las perlas preparadas presentaban las tres etapas esperadas correspondientes a evaporación de agua y degradación de la matriz. Sin embargo, con respecto al contenido de FeOx, determinado a partir de mediciones de TGA en atmósfera de aire, los resultados fueron contrarios a los esperados de acuerdo con la alimentación al reactor. Para todas las muestras consideradas, los valores de temperatura de transición vítrea (Tg) obtenidos fueron similares, y resultaron ser más bajos que otros observados previamente para hidrogeles de PVA puro. Se observaron tendencias similares con respecto a la temperatura de relajación (Tβ). Se encontró que Tβ para hidrogeles de PVA puro estaba cerca de 140 ºC. Por otro lado, todos los valores de fusión (Tm) fueron inferiores a los observados para hidrogeles de PVA puro (200-260 ºC) y para otros ferrogeles a base de PVA previamente preparados que contienen cantidades menores de nanopartículas magnéticas. A partir del análisis de Difracción de Rayos X se pudo observar que las perlas obtenidas están compuestas por una mezcla compleja de óxidos de hierro y que la composición intrínseca en cada sistema de perlas es ligeramente diferente. Como última instancia experimental, algunos de los materiales preparados se probaron para determinar su capacidad para actuar como dispositivos de remediación de agua, y se obtuvieron buenos resultados de eliminación tanto de azul de metileno como de naranja de metilo. Los experimentos realizados confirmaron que el adsorbente, una vez que el tratamiento ha finalizado, puede retirarse de manera eficaz mediante el empleo de un imán. Finalmente, para analizar si el proyecto era factible económicamente, se procedió a la realización de un estudio completo de rentabilidad. Dicho análisis se realizó utilizando dos métodos, uno dinámico y uno estático. Como método dinámico se utilizó la Tasa Interna de Retorno y como método estático se utilizó el Tiempo de Repago. Con la ayuda de ambos métodos se concluyó que la inversión para la instalación y puesta en marcha de la empresa es aconsejable. Mail de los autores Cami Pereda <camipereda23@gmail.com>