Síntesis y caracterización de materiales para la remoción de contaminantes de aguas para consumo humano

Abstract

Debido a la creciente preocupación por la contaminación de los cursos de aguas, en los últimos años ha habido un gran interés en el desarrollo de materiales adsorbentes económicos para remover diversos tipos de contaminantes. Por su versatilidad y abundancia, tanto los carbones vegetales como las arcillas han sido propuestos como candidatos prometedores. Ambos tipos de materiales pueden aportar altas superficies específicas y presentan excelentes propiedades mecánicas, lo que permite su modificación y utilización como plataforma para sintetizar nuevos materiales o compositos con propiedades emergentes. En el marco del desarrollo de sistemas de tratamientos de agua para consumo humano, el objetivo principal de esta tesis es sintetizar y caracterizar materiales basados en carbón y arcilla, y compositos derivados de estos, para la remoción de contaminantes de aguas a pequeña escala, específicamente arsénico y paracetamol. En una primera etapa, se sintetizarán una serie de materiales y compositos a base de carbón o arcillas, y se caracterizarán empleando técnicas que permitan evidenciar las principales características químicas, texturales y estructurales, como así también las modificaciones introducidas por los distintos tratamientos. En primera instancia, se sintetizará un carbón vegetal con un dispositivo no convencional denominado horno Kon-Tiki (Capítulo 4) y posteriormente se realizarán una serie de modificaciones químicas, con el fin de mejorar sus propiedades estructurales, y su capacidad de adsorción: activación física con CO2 (Capítulo 4) y síntesis de partículas de hierro utilizando dos procesos diferentes para obtener compositos magnéticos (Capítulos 5 y 6). En el capítulo 6, además, se presentarán los resultados de la síntesis y caracterización de arcillas sintéticas y modificadas por el crecimiento de partículas de hierro. Una vez caracterizados los materiales, se procederá a su evaluación como adsorbentes de arsénico (Capítulo 7) y de paracetamol, un contaminante emergente modelo (Capítulo 8). En el caso del arsénico, el foco se pondrá en el contraste del desempeño de materiales en condiciones de laboratorio y condiciones reales (aguas naturalmente contaminadas). En el caso de paracetamol, se realizarán ensayos en batch donde se estudiará el efecto de diferentes variables experimentales en la capacidad de remoción de algunos materiales preseleccionados. Se utilizarán modelos matemáticos de adsorción para ajustar los datos obtenidos y así comparar el desempeño de los distintos adsorbentes.