SÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE MAGNETITA RECUBIERTAS DE QUITOSANO PARA LA ADSORCIÓN DE CROMO HEXAVALENTE.

Myriam González; Jorge Silva

doi:10.47187/perf.v1i29.208

Authors

Myriam González Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Grupo de Investigación en Materiales Avanzados, Riobamba, Ecuador.
Jorge Silva Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Facultad de Ciencias, Departamento de Química, Grupo de Investigación en Materiales Avanzados, Riobamba, Ecuador.

DOI:

https://doi.org/10.47187/perf.v1i29.208

Keywords:

nanomaterials, adsorption, biopolymers, bioremediation, sewage water, heavy metals

Abstract

In Ecuador, many effluents from the tanning industry have high levels of Cr (VI), generating great environmental impact due to the high toxicity of the metal. An alternative way to remove this contaminant is through adsorbent agents such as magnetic nanoparticles. The objective of the present investigation was to synthesize chitosan-coated magnetite nanoparticles for hexavalent chromium adsorption. The chitosan was obtained from the exoskeleton of the shrimp, and the nanoparticles were synthesized by chemical coprecipitation and coated with chitosan in an In-situ manner. The synthesis was verified by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The adsorption capacity of hexavalent chromium was performed from adsorption experiments varying the thermodynamic parameters, and the quantification was carried out using UV-Visible spectroscopy. In such a way that chitosan-coated magnetite nanoparticles with an average diameter of 31.85 nm were obtained and the highest adsorption percentage was 99.70%, with a maximum adsorption capacity of 294.12 mg/g at 60 °C, demonstrating that hexavalent chromium adsorption was feasible using chitosan-coated magnetite nanoparticles with better adsorption capacity thanks to the chitosan coating.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Portilla A. Analisis tecnico ambiental del proceso de la curtiduria serrano de la ciudad ambato y diseño de la planta de tratamiento de las aguas residuales [tesis de grado]. Quito: Universidad Central del Ecuador; 2013. Disponible en: http://www.dspace.uce.edu.ec/handle/25000/1564

ATSDR. Resumen de Salud Pública. Cromo. Agencia para Sustancias toxicas y registro de enfermedades [Internet]. 2012. [citado 15 agosto 2022]; 1:1-8. Disponible en: https://www.atsdr.cdc.gov/es/phs/es_phs7.pdf

Ministerio de Ambiente del Ecuador. Revisión y Actualización de la Norma de Calidad Ambiental y de Descarga de Efluentes: Recurso Agua. Regist Of No 387 [Internet]. 2015; [citado 15 agosto 2022]; 97: 1–40. Disponible en: http://extwprlegs1.fao.org/docs/pdf/ecu155128.pdf

Çimen A. Removal of chromium from wastewater by reverse osmosis. Russ J Phys Chem A [Internet]. 2015 [citado 18 agosto 2022]; 89(7): 1238–43. Disponible en: https://doi.org/10.1134/S0036024415070055

Mousavi Rad SA, Mirbagheri SA, Mohammadi T. Using reverse osmosis membrane for chromium removal from aqueous solution. World Acad Sci Eng Technol [Internet]. 2009 [citado 18 agosto 2022]; 57(Vi): 348–52. Disponible en: https://doi.org/10.5281/zenodo.1331495

Naghdali Z, Sahebi S, Ghanbari R, Mousazadeh M, Jamali HA. Chromium removal and water recycling from electroplating wastewater through direct osmosis: Modeling and optimization by response surface methodology. Environ Heal Eng Manag [Internet]. 2019 [citado 19 agosto 2022]; 6(2): 113–20. Disponible en: http://ehemj.com/article-1-496-en.html

Pérez-Candela M, Martín-Martínez J, Torregrosa-Maciá R. Chromium(VI) removal with activated carbons. Water Res [Internet]. 1995 [citado 22 agosto 2022]; 29(9): 2174–80. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/004313549500035J

Sivakami MS, Gomathi T, Venkatesan J, Jeong HS, Kim SK, Sudha PN. Preparation and characterization of nano chitosan for treatment wastewaters. Int J Biol Macromol [Internet]. 2013 [citado 22 agosto 2022]; 57: 204–212. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.03.005

Marín Hernández JJ. Técnicas de microextracción con nanomateriales aplicadas ala determinación de especies inorgánicas con espectrometría de absorción atómica [tesis doctoral]. Murcia: Universidad de Murcia; 2019. Disponible en: https://digitum.um.es/digitum/handle/10201/74266

Arévalo-Cid P. Preparación y estudio de nanocomposites magnéticos con diferente potencial de empleo [tesis doctoral]. Madrid: Universidad Complutense de Madrid; 2016. Disponible en: https://eprints.ucm.es/id/eprint/49090/

Falla JDF. Síntesis verde de nanoparticulas de hierro cero valente para la remoción de cadmio, cromo y arsénico en solución [tesis de master]. Bogotá: Universidad de los Andes; 2020. Disponible en: http://hdl.handle.net/1992/50941

Palacios J. Optimización Del Recubrimiento De Nanopartículas Magnéticas Con Polielectrolitos Para Su Uso Como Transportadores Moleculares [tesis de grado]. Elche: Universidad Miguel Hernández; 2014. Disponible en: http://dspace.umh.es/handle/11000/3478

Divya K, Jisha MS. Chitosan nanoparticles preparation and applications. Environ Chem Lett [Internet]. 2018 [citado 22 agosto 2022]; 16(1): 101–12. Disponible en: https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-017-0670-y

Escobar Sierra D, Ossa Orozco C, Alexander Ospina W. Optimización de un protocolo de extracción de quitina y quitosano desde caparazones de crustáceos. Sci Tech [Internet]. 2013 [citado 22 agosto 2022]; 18(1):260–6. Disponible en: https://doi.org/10.22517/23447214.7555

Salas Ovilla R, Rosas Quijano R, Galvez Lopez D. La quitina: lo mejor de los desechos marinos. Rev Cienc UANL [Internet]. 2017 [citado 26 agosto 2022]. 84 (2007–1175): 7–10. Disponible en: https://www.researchgate.net/publication/326904237_LA_QUITINA_LO_MEJOR_DELOS_DESECHOS_MARINOS

Chang YC, Chang SW, Chen DH. Magnetic chitosan nanoparticles: Studies on chitosan binding and adsorption of Co(II) ions. React Funct Polym [Internet]. 2006 [citado 26 agosto 2022]; 66(3): 335–41. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2005.08.006

Menchaca-Nal S. Síntesis y Caracterización de nanocomposites poliméricos con propiedades magnéticas [tesis doctoral]. Buenos Aires: Universidad de Buenos Aires; 2018. Disponible en: http://hdl.handle.net/11336/83390

Yuwei C, Jianlong W. Preparation and characterization of magnetic chitosan nanoparticles and its application for Cu(II) removal. Chem Eng J [Internet]. 2011 [citado 26 agosto 2022]; 168(1): 286–92. Disponible en: http://dx.doi.org/10.1016/j.cej.2011.01.006

Brugnerotto J, Lizardi J, Goycoolea FM, Argüelles-Monal W, Desbrières J, Rinaudo M. An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization. Polymer (Guildf) [Internet]. 2001 [citado 28 agosto 2022]; 42(8): 3569–80. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032386100007138

Kavaz D, Odabaš S, Güven E, Demirbilek M, Denkbaš EB. Bleomycin loaded magnetic chitosan nanoparticles as multifunctional nanocarriers. J Bioact Compat Polym [Internet]. 2010 [citado 28 agosto 2022];25(3): 305–18. Disponible en: https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0883911509360735

Ranjbar S, Hadjmohammadi MR. Modified magnetic chitosan nanoparticles based on mixed hemimicelle of sodium dodecyl sulfate for enhanced removal and trace determination of three organophosphorus pesticides from natural waters. Anal Chim Acta [Internet]. 2019 [citado 28 agosto 2022]; 1078:90–100. Disponible en: https://doi.org/10.1016/j.aca.2019.06.026

Norma Técnica Ecuatoriana. NTE INEN 983: Agua potable - Determinación de cromo hexavalente. INEN [Internet]. 1998 [citado 19 agosto 2022]; 3:1–6. Disponible en: https://www.normalizacion.gob.ec/buzon/normas/983.pdf

Cárdenas Soriano OE. Caracterización de los productos de la desacetilación selectiva de quitina [tesis de grado]. San Salvador: Universidad de El Salvador; 2010. Disponible en: http://ri.ues.edu.sv/id/eprint/8790/

Parada LG, Katime Amashta IA, Crespín GD, Miranda R. Caracterización de quitosano por viscosimetría capilar y valoración potenciométrica. Rev Iberoam Polímeros, ISSN-e 0121-6651, 2004 [Internet]. 2004 [citado 30 agosto 2022]; 5(1): 1. Disponible en: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=1048855&info=resumen&idioma=SPA

Omidinasab M, Rahbar N, Ahmadi M, Kakavandi B, Ghanbari F, Kyzas GZ, et al. Removal of vanadium and palladium ions by adsorption onto magnetic chitosan nanoparticles. Environ Sci Pollut Res [Internet]. 2018 [citado 30 agosto 2022]; 25(34): 34262–76. Disponible en: https://doi.org/10.1007/s11356-018-3137-1

Kyzas GZ, Deliyanni EA. Mercury(II) removal with modified magnetic chitosan adsorbents. Molecules. [Internet] 2013 [citado 28 agosto 2022]; 18(6): 6193–214. Disponible en: https://www.mdpi.com/1420-3049/18/6/6193

Fernanda Lyzeth Rivera Saldívar. Síntesis de Nanopartículas Magnéticas para el Desarrollo de Proces Cataliticos y de Adsorción en Aguas Contaminadas [Tesis doctoral]. Madrid: Universidad Autónoma de Madrid; 2021. Disponible en: http://hdl.handle.net/10486/697059

Noguera U. nanopartículas de hierro soportadas en cascarilla de café [tesis de master]. Medellín: Universidad Nacional de Colombia; 2021. Disponible en: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/80093

Pájaro Y, Díaz F. Remoción de cromo hexavalente de aguas contaminadas usando quitosano obtenido de exoesqueleto de camarón. Rev Colomb Química [Internet]. 2012 [citado 30 agosto 2022]; 41(2): 243–62. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=309028756008

Castro S, Cerda R, Betanco N, Canelo F, López X, García A, et al. Estudio del equilibrio y cinética de adsorción de Cd(II), Ni(II) y Cr(VI) usando Quitosano y Quitosano modificado con cobre. Nexo Rev Científica. [Internet] 2014 [citado 28 agosto 2022]; 26(2): 56–68. Disponible en: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=4914557

Dima JB. Efectividad de las micro/nano partículas de quitosano obtenidas de residuos pesqueros en la adsorción de cromo hexavalente. ISEBE Adv 2016 [Internet]. 2016 [citado 30 agosto 2022]; (Vi):10. Disponible en: http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/98992/Documento_completo.pdf-PDFA.pdf?sequence=1&isAllowed=y