Síntesis y funcionalización de nanotubos de carbono con dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) para la remoción de arsénico de soluciones acuosas

Abstract

En esta tesis se presenta un estudio sobre la capacidad de adsorción de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) funcionalizados con dendrímeros de poliamidoamina (PAMAM) al interaccionar con especies de arsénico inorgánico pentavalente As(V) en medio acuoso. Para caracterizar y dar seguimiento a las modificaciones estructurales de los nanotubos de carbono (CNTsGx) sintetizados, se utilizó microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia Raman, análisis elemental (AE), análisis termogravimétrico (TGA), espectroscopia fotoelectrónica de rayos-X (XPS) y pruebas de adsorción de nitrógeno. Los resultados de los análisis de TGA indicaron que los nanotubos de carbono funcionalizados con distintas generaciones de PAMAM (CNTsGx) mantuvieron estabilidad térmica hasta los 140°C, posterior a la captación de As(V) (CNTsGxAs) el porcentaje de materia perdida disminuyó hasta un 5.7%. Micrografías de SEM y TEM mostraron la morfología de la población de CNTs y un diámetro entre los 150 y 200 nm. Los resultados del análisis elemental demostraron el crecimiento de las cadenas del dendrímero de PAMAM al detectar un aumento en el porcentaje de nitrógeno de cada generación de PAMAM. Además, estos resultados hicieron posible descartar la hidrólisis ácida del dendrímero de PAMAM luego de la adsorción del arsénico. Los resultados de las mediciones de adsorción de nitrógeno indicaron que se obtuvieron CNTs de tipo mesoporoso y macroporoso. Estos resultados fueron utilizados para calcular la densidad de dendrímeros del material CNTsG0.5, el cual demostró mayor potencial para el tratamiento de aguas. Los experimentos de adsorción de As(V) se llevaron a cabo a pHs 3 y 6 con la finalidad de determinar la eficiencia de los CNTsGx para la captación de especies polipróticas de arsénico (HxAsO4y-) en solución. Los estudios cinéticos de captación determinaron la presencia del fenómeno de difusión intrapartícula. El modelo cinético de pseudo segundo orden determinó un equilibrio de adsorción cercano a los 90 min en pruebas realizadas a 1000 mgL-1 y 360 min a 500 mgL-1. Las isotermas de adsorción mostraron una mejor correlación con el modelo de Freundlich obteniendo una cantidad adsorbida de 39.09 mg de As(