Estudio de la eliminación de Cd, Hg y Pb utilizando materiales MCM-41 puro óxido de silicio y funcionalizados con 3-metoxi-mercaptopropilsilano

Abstract

Se sintetizaron materiales mesoporosos MCM-41 puro de óxido de silicio y fueron funcionarizados con 3-metoxi-mercaptopropilsilano. Se utilizaron como adsorbentes en soluciones de concentraciones conocidas de cadmio, mercurio y plomo. Los patrones de DRX mostraron las reflexiones características de la estructura hexagonal del material, en los planos (100), (110), (200) y (210) del MCM-41P, arrojando un área superficial de 991,63 m2/g. Por FTIR se caracterizó el material MCM-41 funcionalizado, apareciendo los enlaces de la estructura silicia (-CH2, Si-C, Si-O-Si, S-H) y, por RMN13C, los picos de los carbonos unidos al grupo tiol (Si-CH2-CH2-CH2-SH), con un área superficial de 785,70 m2/g. Por MET se determinó la estructura hexagonal porosa del MCM-41P. Se demostró que el modelo de Langmuir puede explicar satisfactoriamente el proceso de adsorción para estos materiales, determinándose en cada caso la cantidad de gramos adsorbidos en los adsorbentes y obteniéndose que la tendencia fue Hg>Pb>Cd. Este estudió mostró que los metales tuvieron mayor afinidad por el MCM-41F, debido posiblemente al grupo tiol que tiende a unirse más fácilmente a estos iones. Además, el pH 5 fue el óptimo, para la adsorción de mayor cantidad de dichos iones, producto de la menor cantidad de protones en el medio que impedían el enlace metal-sitio activo. En el caso del mercurio, ambos materiales fueron muy activos y las concentraciones finales fueron casi nulas en la mayoría de los casos. Esto pudo deberse a que las concentraciones preparadas eran muy bajas. Se realizó otro proceso de adsorción con valores más altos de concentraciones para el Hg. De igual manera, la adsorción fue muy elevada, evidenciando esta actividad en ambos adsorbentes sintetizados. La mayoría de los metales arrojaron valores de ΔG negativos, indicativo que la reacción procede espontáneamente, a excepción del plomo en ambos adsorbentes a pH 2, que no procedió de manera espontánea, al igual que el Hg a concentraciones elevadas en el material puro óxido de silicio. Este estudio permitió concluir que dichos materiales son aptos para la remediación ambiental y ser aplicados a medios acuosos con contaminación de estos metales.