Nanomineral imogolita como fase ecosorbente para la extracción de 7β-Estradiol en agua

Abstract

El creciente interés por el uso de materiales que generen el menor impacto al medio ambiente y que permitan versatilidad en su uso, han hecho que las nanoarcillas sean una opción altamente viable, gracias a sus propiedades químicas y físicas, tales como nanotamaño, potencial catalítico o adsorción. Nuestro enfoque de investigación fue la nanoarcilla inorgánica Imogolita, que puede encontrarse en la naturaleza o ser sintetizada. Para esta oportunidad se trabajó con imogolita sintetizada en el Centro para el Desarrollo de la Nanociencia y la Nanotecnología (CEDENNA). La imogolita presenta grupos anfóteros de aluminol y silanol que le dan interesantes propiedades ácido-base; combinadas con su estructura porosa y nanotubular, la hacen altamente atractiva como adsorbentes de contaminantes en soluciones acuosas. En este trabajo se estudió la adsorción de 17β-estradiol desde una solución acuosa verificando el comportamiento adsorbente de la Imogolita, con posterior detección y cuantificación del 17β-estradiol en la solución mediante Espectrofluorimetría. Se realizaron estudios en batch con microextracción en fase sólida y se ajustaron variables que pudiesen influir en el porcentaje de adsorción (tiempo agitación, pH y masa de imogolita). Las fases de imogolita modificadas estructuralmente con las fases comerciarles en los porcentajes 10%, 25% y 50% obtuvieron porcentajes de adsorción de un 58,4%, 60,5% y 71,1 % con C18 respectivamente, y 53,5 % 56,2% y 65,8% con Oasis® HLB. Se obtuvo una adsorción máxima de 95,5%, utilizando imogolita purificada y cuando las condiciones experimentales incluían: pH 7, dosis de adsorbente de 0,017g por 5,0 mL de solución y una agitación a 1250 rpm por 10,0 minutos. La concentración en la solución extraída de 17β-estradiol correspondió a 350 μg/L. Finalmente se realizaron estudios cinéticos e isotérmicos, en los que se observó que los datos cinéticos ajustados bajos los modelos de Pseudo primer orden y Pseudo segundo orden, tuvieron mayor correlación con el modelo de Pseudo primer orden. Por otra parte se encontró que la imogolita no logra la condición de saturación por lo que no fue posible utilizar los modelos propuestos de Langmuir y Freundlich. .

The growing interest in the use of new ecomaterials environmental friendly and with high versatility has made nano clays a good option, thanks to their chemical and physical properties, such as nano-size, nanotubes, catalytic potential or absorption. Our research focus was on the inorganic nanoclay Imogolite, which can be found in nature or synthesized. For this opportunity we worked with synthesized imogolite at the Center for the Development of Nanoscience and Nanotechnology (CEDENNA). Imogolite has amphoteric groups of aluminol and silanol that give it interesting acid-base properties. In addition, this nanomineral has a nanotubular porous structure, making this nanomineral a highly attractive adsorbents for emerging contaminants of aqueous solutions. In this study the adsorption of 17β-estradiol from an aqueous solution was studied verifying the adsorbent behavior of the Imogolite, with later detection and quantification of 17β-estradiol in the solution by Spectrofluorimetry. Solid phase microextraction studies were carried out and all variables were adjusted to obtain the best conditions (rotation time, pH and imogolite mass). The imogolite phases modified structurally with the commercial phases in the percentages 10%, 25% and 50% obtained percentages of adsorption of 58.4%, 60.5% and 71.1% with C18 respectively, and 53.5% 56.2% and 65.8% with Oasis® HLB.

A maximum adsorption of 95.5% was obtained, using purified imogolite and when experimental conditions included: pH 7, adsorbent dose of 0.017g per 5.0 mL of solution and an agitation at 1250 rpm for 10.0 minutes. The concentration in the solution extracted from 17β-estradiol corresponded to 350 μg/L. Finally, kinetic and isothermal studies were carried out, in which it was observed that the kinetic data adjusted under the Pseudo First Order and Pseudo Second Order models had a greater correlation with the Pseudo First Order model. On the other hand, imogolite does not achieve the saturation condition, making impossible to use the Langmuir and Freundlich models.