Estudio foto-catalítico de redes orgánicas covalentes (COFs) para descontaminación del cromo en aguas residuales

Abstract

Durante la última década, el interés en los materiales porosos ha experimentado un notable crecimiento debido a su eficacia y versatilidad en diversas aplicaciones. Las redes orgánicas covalentes (COFs, en inglés, Covalent Organic Frameworks) son estructuras ordenadas y porosas, diseñados y sintetizados con precisión a nivel molecular, además de presentar una elevada área superficial que los hace especialmente adecuados para aplicaciones en fotocatálisis. Por lo anterior, el objetivo de esta investigación es la síntesis del COF TpBpy, un material de base Schiff, y el estudio de su comportamiento como fotocatalizador en presencia de cromo hexavalente (Cr(VI)) como contaminante.

En primer lugar se realiza la síntesis del COF TpBpy a partir de los monómeros 2, 2′ −bipiridina 5, 5′ − diamina (Bpy) y 2, 4, 6 − trihidroxi − 1, 3, 5 − bencenotricarboaldehído (Tp) mediante el método solvotermal. Posteriormente, se lleva a cabo su caracterización y estudio como material fotocatalizador utilizando 5 mg en cada experiencia, donde se expone el material a diferentes concentraciones de cromo hexavalente (Cr(VI)) (1,2,3,4,5 ppm) para analizar su comportamiento en el proceso de adsorción/reducción, utilizando un espectrofotómetro como método de medición.

Los resultados obtenidos revelan que, a pesar del proceso de adsorción/reducción del cromo, el COF TpBpy mantiene su estabilidad en los enlaces ceto-enamina, su distancia entre planos y su morfología laminar. Sin embargo, se observa un incremento en su área superficial y en la cantidad de elementos presentes en el material. Además, se destaca el amplio rango de adsorción del COF TpBpy y su efectivo rendimiento fotocatalítico en la reducción del Cr(VI). Para una concentración de 3 ppm y 5ppm, se logra adsorber/reducir aproximadamente el 99 % del Cr(VI) en un tiempo total de 150 y 180 minutos, respectivamente. Por último, debido al análisis XPS se logra distinguir la existencia de la reducción del contaminante a Cr(III).

En conclusión, se evidencia la influencia de la concentración del contaminante (3 ppm y 5ppm) y del material (5 mg) en la duración del proceso. Por tanto, se propone como futura investigación realizar un estudio más detallado sobre la cantidad óptima de COF TpBpy requerida para diferentes concentraciones de cromo, con el fin de estudiar su comportamiento y optimizar los procedimientos experimentales.