Diseño de adsobentes selectivos para la eliminación de compuestos orgánicos peligrosos

Resumen

RESUMEN (en español) Se desarrollaron métodos de preparación de materiales para la recuperación y pre-concentración de contaminantes orgánicos, tanto en aire como en medio acuoso. En la primera parte de esta Tesis Doctoral, se sintetizaron carbones activados (ACs) con porosidad y morfología diversas. En el caso de materiales mesoporosos, se utilizaron sílice SBA-15 y MCM-48 como plantilla. Los ACs se obtuvieron mediante pirolisis con vapor y activación química. El poliestireno mejoró la resistencia mecánica de los ACs mesoporosos de morfología esférica. ACs de morfología esférica se utilizaron como adsorbentes en la extracción de componentes peligrosos en humo de cigarrillos. Se utilizaron subproductos de pipas de girasol, procedentes de una central eléctrica industrial, para la síntesis en tres etapas (pretratamiento ácido-base/disolventes, carbonización y activación química) de ACs, con capacidad de adsorción hacia azul de metileno superior a la de ACs comerciales. La segunda parte de este trabajo se focalizó hacia la síntesis de nanopartículas de magnetita tipo core-shell y la aplicación de estos materiales como adsorbentes o agentes de limpieza para la determinación de contaminantes orgánicos en matrices diversas. Se han obtuvieron nanopartículas de magnetita decoradas con capas de sílice y modificadas con el tensioactivo no iónico Triton X-100 (Fe3O4@Triton). Fe3O4@Triton pre-concentó eficazmente pesticidas organoclorados (OCPs) en medio acuoso. Los nanocompuestos magnéticos se separaron fácilmente de la disolución mediante un campo magnético externo, sin centrifugación ni filtración. Asimismo, se desarrolló el procedimiento QuEChERS con el Fe3O4@Triton como agente limpiador de componentes no polares. El procedimiento QuEChERS modificado se utilizó para monitorizar el seguimiento de 20 OCPs en muestras de frutas, hortalizas y suelos. Los adsorbentes desarrollados son susceptibles de aplicación práctica, tanto desde una perspectiva económica como ecológica. RESUMEN (en Inglés) In the present PhD Thesis is to develop methods preparation of effective materials for the removal and pre-concentration of organic contaminants in air/water medium. In the first part, the synthesis activated carbon (AC) materials with various porosity and morphology were described. The synthesis of the mesoporous samples was based on the using of SBA-15 and MCM-48 silica as templates. The steam-pyrolysis and chemical activation has been used for obtained AC. Then, polystyrene was used to increase the mechanical resistance of the mesoporous AC with spherical morphology. The adsorption performance of spherical AC was studied by extraction of cigarette smoke. The possibility of using on sunflower husk by-products obtained at industrial power plant as precursor for the synthesis of AC also investigated. The AC has been synthesized in three steps: acid-alkali/solvents pretreatment, carbonization and chemical activation. The adsorption capacity toward methylene blue was higher than commercial AC. The second part of work focuses on the synthesis core-shell type magnetite nanoparticles and application of these materials as adsorbents or clean-up agent for determination organic pollutants in various matrixes. Magnetite nanoparticles decorated with silica layers and modified with non-ionic surfactant Triton X-100 (Fe3O4@Triton) have been obtained. The Fe3O4@Triton is effectively pre-concentrate the organochlorine pesticides (OCPs) in the water medium. The magnetic nanocomposites can be easily separated from the solution by an external magnetic field without centrifugation or filtration. Also, the QuEChERS procedure with the Fe3O4@Triton as clean-up agent of non-polar components was developed. The modified QuEChERS procedure has been applied for the monitoring of 20 OCPs in fruit, vegetable and soil samples. This study opens up possibilities for the developed adsorbents with focus on the economic and eco-friendly effects.