Complejos interpolielectrolitos, Nuevos materiales para el abatimiento de compuestos fenólicos

Abstract

En este trabajo se estudia la capacidad que presentan complejos interpolielectrólitos anfipáticos solubles en agua, formados por la combinación del polielectrólito catiónico cloruro de poli(dialildimetil amonio) con una sal de potasio de poli(ácido maléico- co1-olefinas) de carga opuesta, para abatir distintos tipos de compuestos fenólicos desde disolución acuosa. Regulando la estequiometría de la reacción de neutralización se consiguen obtener complejos con distinto grado de conversión, para así condicionar la hidrofobicidad del núcleo y el número de grupos cátiónicos ionizables, que la correspondiente especie resultante presenta en disolución. Con esto, se varía la capacidad para retener un compuesto fenólico con carácter de eletrolito débil, mediante ultrafiltración soportada en polielecirólitos, cuando éste se encuentra mayoritariamente en forma neutra o ionizada en la disolución acuosa. La predominancia de una u otra forma en la disolución acuosa se cons¡gue variando el pH desde ácido a básico. La retención de la primera forma es vía solubilizacin en los microentomos hidrofóbicos formados por el complejo en disolución, mientras que la de la segunda es por asociación del sustrato ionizado a la corona que rodea cada microentorno. A partir de los resultados obtenidos, se determina que el complejo con un grado de conversión de un 2s% es el más eficiente para remover este tipo de contaminante, cuando coexiste simultáneamente en forma neutra e ionizada en la disolución acuosa. Este complejo se aplica para e¡ abatimiento de compuestos fenólicos tipo no electrolito y electrolito fuerte, cuya única vías de retención son la de solubilizarían y asociación electrostática, respectivamente. Finalmente, se determina la concentración óptima del complejo para remover eficientemente una mezcla de los tres tipos de compuestos fenólicos, desde una matriz de agua real. Para el efecto, se hace actuar a cada tipo en calidad de contaminante genérico. como modelos de compuestos fenólicos tipo electrolito débil, no electrolito y electrolito fuerte, se utilizaron 2,4,6-triclorofenol, p-cresol y 2,4,Gtribromofenolato de sodio, respectivamente. Los resultados muestran que es necesario aumentar 7,5 veces concentración del complejo más eficiente, con respecto a la utilizada en los experimentos de remoción de 2,4,6triclorofenol desde agua pura, para abatir simultánea y eficientemente una mezcla de los tres compuestos desde una matriz de agua real. Esto es, remover el 92%,93% y 90 % de fenoles totales, cuando en la matriz el rol de contaminante genérico lo cumple el 2,4,6-triclorofenol, p-cresol y 2,4,6-tr¡bromofenolato de sodio, respectivamente. El conjunto de resultados obtenidos en este trabajo de laboratorio presenta a los complejos interpolielectrólitos utilizados como sistemas muy prometedores para la remoción de compuestos fenólicos, mediante ultrafihración soportada en polielectrólitos.

ln this rrvork we have stud¡ed the ability of interpolyelectrolyte complexes to remove different phénol¡c compounds from aqueous solution. These complexes are formed by electrostatic interaction between two polymer cha¡ns carrying opposite charges. To obtain a water-soluble complex we have used a c¿¡tionic high molecular we¡ght polymer, poly(diallildimethylammonium chloride), and anion¡c lou/.molecular weight copolymers, potassium salts of poly(maleic acid-co-1-olefins). The mixing of the polymers was caried out with different rat¡os of polymer concentrat¡on to get d¡fferent convers¡on degrees: 15o/o,25o/o and 50%. The soluble complex provides a hydrophobic environment formed by the aliphatic chains of the copolymer, and an ¡mportant number of positive charges are left free. ln the case of compounds that exhibit equilibrium between the neutral and the ionic fonns, the removal of them from an aqueous solution could take place by either solubilizat¡on into the micro aggregate or assoc¡at¡on to the charged portion of the polymer complex. The predominance of one of these two mechanisms depends on pH. As a model compound we have used 2,4,6- trichlorophenol wh¡ch pK = 6.0. Thus, at pH = 4.6 the neutral form of this phenol would be solubilized mainly ¡nto the hydrophobb aggregate, while at pH 7.4 the ion¡c form will associate to the pos¡tive charged chain. The removal capacity ¡s evaluated by détermining the rejection coeff¡c¡ent, tvhich is def¡ned as the rat¡o between the concentration of the phenol compound trapped by the complex, and the init¡al phenol concentrat¡on. This coefficient is experimentally determined by ultrafiltration, measur¡ng the concentration of phenol in the f¡ttrate, which ¡s equal to the free phenol concentration. At pH = 7.4 the inverse behav¡or ¡s observed, ¡.e. the rejection coeffic¡ent decreases with ¡ncreasing conversion degree, and the values of this parameter are lower than at low pH. Based on these results, an intermediate conversion degree (25oÁ) has been selecled for the subsequerú work which was caffied out at pH = 6.0, and using a mixture of p-cresol, 2,4,6-trhhlorophenol, and sodium 2,4,6- tribromophenolate. At this conversion the complex exhibits the highest efficiency when the all phenol concentration is considered. By us¡ng this complex 92 o/o,93 Yo and 90 o/o of total phenols were removed from a real water matrix, when the generic pollutant was 2,4,G-trichlorophenol, p,cresol, and sodium 2,4,Gtribromophenoláe, respectively. The obtained results show that the polyelectrolytes complexes studied in this work are potential s)/stems for removal of phenolic compounds by ultrafiltration.