“ESTUDIO DE RUTAS SINTÉTICAS PARA LA OBTENCIÓN DE CELULOSAS ZWITTERIÓNICAS CON POSIBLE APLICACIÓN EN LA ADSORCIÓN DE COLORANTES TEXTILES”

Abstract

En los últimos años, ha aumentado el interés en eliminar colorantes disueltos en aguas de descarga provenientes de diferentes industrias ya que más de 700,000 toneladas anuales de estos colorantes son generadas en más de 10,000 tipos de tintes y pigmentos. Lo anterior con base a que estos colorantes se utilizan en diferentes vertientes de la industria como la industria textil, papelera, farmacéutica, alimenticia, entre otras. Sin embargo, aproximadamente del 10-15% de estos colorantes usados por las industrias son descargados en efluentes y es bien conocido que la presencia de estos colorantes representa una amenaza considerable a la salud humana. A través de los años se han propuesto y desarrollado diversos métodos para el tratamiento de estos efluentes (coagulación/floculación, resinas de intercambio iónico, electrólisis, etc.). Por su parte la adsorción es una de las técnicas que ha adquirido mayor importancia debido a su bajo costo inicial, diseño simple, fácil manejo y su capacidad de mantenerse activas pese a estar en contacto con sustancias tóxicas, sin embargo, pese a ser uno de los métodos con mayores ventajas generalmente es necesaria la modificación química de los materiales adsorbentes con la finalidad de mejorar su captación o bien, su afinidad por las moléculas objetivo. Cabe destacar que, en los últimos años el desarrollo de materiales adsorbentes se ha enfocado en la utilización de biopolímeros tales como la celulosa. Tomando esto en consideración, en el presente estudio se realizaron modificaciones químicas a la celulosa con el objetivo de dotar a este polisacárido con propiedades de interacción iónica a través del injerto de grupos zwitteriónicos, con carácter dual (+ y -), y se estudió el comportamiento de estos materiales en la adsorción de colorantes iónicos. La caracterización química del material modificado fue llevada a cabo antes y después del proceso de adsorción por medio de FT-IR con la identificación de los grupos funcionales injertados en la celulosa, además, estos fueron corroborados mediante RMN de sólidos 13C y 29Si, éste último solo para aquellos materiales en los que se injertó un grupo funcional Si, además, se determinó el porcentaje de funcionalización por RMN con respecto a la unidad de anhidroglucosa obteniéndose valores de hasta 36.7%. Se realizaron ensayos de captación con distintos colorantes en los que destacó el rojo Congo logrando hasta 96.1% para el colorante rojo Congo, por lo que este colorante se eligió para realizar estudios de adsorción en un sistema por lotes a temperatura constante. También se realizaron isotermas de adsorción a tres distintos valores de pH (6, 7 y 8) obteniendo altos valores en los coeficientes de correlación lineal (R2>0.99) ajustándose los datos experimentales al modelo de Langmuir, además, se realizaron las cinéticas de adsorción a dos concentraciones en donde los datos experimentales se asocian al modelo de pseudo-segundo orden. Finalmente, los materiales se sometieron a ciclos de adsorción-desorción. Los resultados del proceso de adsorción demostraron que las modificaciones propuestas mejoran la capacidad de adsorción máxima del material hasta 8.6 veces (qmáx= 526.3 mgcolorante/gadsorbente) comparado con la celulosa no modificada (qmáx= 62.7) a pH 6. Por otra parte, el material se sometió a procesos de adsorción-desorción obteniendo resultados poco favorables.