Remoción de malatión en soluciones acuosas mediante el uso de geles de sílice funcionalizadas con cisteína como adsorbentes

Abstract

En el presente trabajo se sintetizó un adsorbente híbrido no dañino con el medio ambiente utilizando el proceso sol-gel. Utilizando la metodología de Morán Salazar se sintetizaron 11 materiales, los cuales se pusieron en contacto con el malatión y el material SG3PR2CYS fue el material óptimo para la remoción de malatión (132 mg g-1) a un pH de 4 (146 mg g-1). Al mismo tiempo, las cinéticas de adsorción con una concentración de 200, 700 y 1100 ppm de malatión demostraron que el equilibrio se alcanza en un tiempo máximo de 3 horas y se ajustan a un modelo de pseudosegundo orden. Las isotermas en un rango de pH de 6 a 8 presentaron un comportamiento de tipo S según la clasificación de Giles. Seguidamente, el material tiene la capacidad para remover múltiples pesticidas (piraclostrobina, diazinón, malatión, 2,4-D y glifosato) siendo la piraclostrobina el que tiene mayor afinidad por el material SG3PR2CYS con un rendimiento del 96.8%. El material puede reutilizarse hasta 5 veces haciendo lavados con HNO3 y NaOH teniendo un rendimiento del 58% al 30% en el caso del HNO3 y del 53% al 99.5% en el caso de la NaOH. Mediante adsorción de nitrógeno, se observó que el adsorbente es un material mesoporoso en su mayoría, y, por otro lado, las isotermas de adsorción/desorción de N2 son del tipo IVa con una histéresis H3 según la clasificación de la IUPAC. También el análisis termogravimétrico demostró que el material puede ser utilizado a temperaturas menores a 200°C y una vez adsorbido el malatión, el material se empieza a degradar a partir de los 150°C. Por otro lado, mediante técnicas espectroscópicas, se explicó la estructura del adsorbente antes y después de interactuar con el malatión. Utilizando la técnica de FTIR, se observó que la cisteína se funcionalizó mediante el átomo de azufre y que el malatión al ser adsorbido mantiene la integridad del enlace P=S. RMN de 29Si, señala una funcionalización correcta del adsorbente, mediante un mayor porcentaje T3 en comparación del T2 y la inexistencia de T1, la deformación de estas señales después de la adsorción indica que la cisteína está interactuando con el malatión. Por otro lado, RMN de 31P, nos indica que el átomo de fósforo del malatión es el responsable de interactuar directamente con la cisteína del SG3PR2CYS así como que existe una movilidad del malatión en la matriz de silicio/cisteína. RMN 13C nos proporciona información de la integridad del malatión al presentar las señales correspondientes de los carbonilos del éster del malatión y el ácido carboxílico de la cisteína. Por último, la técnica de XPS nos indica que el átomo de oxígeno del ácido de la cisteína es el encargado de generar el enlace con el fósforo del malatión, así como demostrar una estructura amorfa del material. Finalmente, con los resultados obtenidos se pudo proponer un mecanismo de captación del SG3PR2CYS con el malatión, donde existe una interacción del fósforo del malatión con el oxígeno del ácido de la cisteína. Por lo tanto, con todos los resultados obtenidos, este material puede ser utilizado para procesos de tratamiento de aguas en el área agroquímica o en la potabilización del agua.