Propuesta de modelo de adsorción de Mxene/nanocelulosa como menbrana de filtración

Abstract

El Mxene y la nanocelulosa son nanomateriales con superficies propensas a adsorber contaminantes de aguas residuales. En la literatura se registran diversas aplicaciones, por separado, de estos materiales para tratar residuos líquidos industriales. Los resultados han mostrado ser favorables en el tratamiento de aguas contaminadas con tintas, por lo tanto se ha escogido el azul de metileno como principal sustancia a adsorber. Para estudiar estos procesos, se tiene como objetivo proponer procedimientos experimentales para analizar las isotermas y cinéticas de adsorción de Mxene y nanocelulosa. A su vez, estos procedimientos se acompañan de simulaciones computacionales que permiten visualizar las variaciones de concentración de los contaminantes, y el comportamiento de los compósitos de Mxene/nanocelulosa como membrana de filtración, además de permitir ajustar los parámetros necesarios. Para llegar a estos resultados, se comienza con una revisión bibliográfica de casos de estudio de adsorción por membrana. Posterior a esta revisión, se seleccionaron dos casos a estudiar: adsorción monocapa-multicapa y adsorción por membrana sumergida, un proceso batch y otro continuo. La propuesta experimental se divide en tres: fabricación y caracterización de membranas, pruebas de adsorción y desarrollo de simulaciones. Los resultados presentados equivale a la ejecución de las simulaciones con datos bibliográficos, es decir, se ejecutan los códigos con valores teóricos con el fin de evaluar su buen funcionamiento. Del proceso batch se obtiene que la adsorción monocapa-multicapa es el paso limitante de la cinética de reacción y, por lo tanto, el modelo a optimizar; su ventaja es que a escala experimental es de fácil implementación, no así su uso industrial. Del proceso continuo se concluye que bajo los parámetros esperados, la concentración de contaminante disminuya al ser adsorbido por la membrana, y su implementación a escala industrial es directa al ser un montaje experimental más sofisticado. Se espera que la implementación de esta propuesta permita estudiar la adsorción de compósitos de MXene/nanocelulosa como membrana de filtración no solo en aguas contaminadas con tintas, sino que con otros contaminantes afines como los metales pesados.