PROGRAMAIBEROAMERICANO

CYTEDCIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO

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CYTEDCIENCIA Y TECNOLOGÍA PARA EL DESARROLLO

DADOS INTERNACIONAIS DE CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO S618 Síntese de materiais e aplicação de processos de separação em

águas e soluções aquosas industriais [recurso eletrônico] = Síntesis de materiales y aplicación de procesos de separación em águas y soluciones acuosas industriales / Editado por: Andréa Moura Bernardes. – São Leopoldo: Trajetos Editorial, 2018.160 p.: il.; 16x23 cm.

Inclui bibliografiaEdição bilíngue (português e espanhol)ISBN 978-85-69688-22-8

1. Água – Tratamento. 2. Saneamento industrial. I. Bernardes, Andréa Moura. II. Título.

CDU 628.16 Bibliotecário responsável: Elena da Costa Plümer – CRB 10/1349

A reprodução não autorizada desta publicação, no todo ou em parte, constitui violação dos direitos autorais (Lei 9.610/98).

Capa: Gregório CeminDiagramação: José SoaresEdição dos Originais: Andréa Moura Bernardes

Trajetos Editorialeditor@trajetos.net.brwww.trajetos.net.br

ANDRÉA MOURA BERNARDESORGANIZADORA

SÍNTESE DE MATERIAIS E APLICAÇÃO DE PROCESSOS DE SEPARAÇÃO EM ÁGUAS E

SOLUÇÕES AQUOSAS INDUSTRIAIS

SÍNTESIS DE MATERIALES Y APLICACIÓN DE PROCESOS DE SEPARACIÓN EN AGUAS Y

SOLUCIONES ACUOSAS INDUSTRIALES

AQUAMEMTECRED CYTED 318RT0551

2018

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ÍNDICE

Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 Introducción

1. Funcionalização de superfícies de alumínio para retenção de cátions . . . 8 Funcionalización de superficies de aluminio para retención de cationes

2. Mecanismos de transporte em membranas de troca iónica operando em densidades de corrente superiores à limite: aplicação para a melhoria da transferência de matéria . . . . . . . . . . . . . . 24

Mecanismos de transporte en membranas de intercambio iónico operando a densidades de corriente superiores a la límite: aplicación a la mejora de la transferencia de materia

3. Processos de separação por membranas: extração e recuperação de metais por eletrodiálise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Procesos de separación por membranas: extracción y recuperación de metales por electrodiálisis

4. A eletrodiálise reativa (EDR) na indústria mineradora de cobre . . . . . . . 58 La electrodiálisis reactiva (EDR) en la industria minera del cobre

5. Tecnologias de membranas para a regeneração de águas de processos de curtimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73

Tecnologias de membranas para la regeneración de aguas de proceso de curtiduría

6. Retenção de Cr(III) contido em soluções aquosas mediante ultrafiltração assistida por formação de complexos . . . . . . . . . . . . . . . . 87

Retención de Cr(III) contenido en soluciones acuosas mediante ultrafiltración asistida por formación de complejos

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7. Processos de separação por membranas para a recuperação de polifenóis de resíduos agroindustriais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108

Proceso de separación por membranas para la recuperación de polifenos de residuos agroindustriales

8. Aplicação da destilação por membrana ao tratamento do concentrado produzido pela tecnologia de osmose reversa . . . . . . . . . . 121

Aplicación de la destilación por membrana al tratamiento del concentrado producido por la tecnología de osmosis inversa

9. Eliminação catalítica de nitratos empregando catalisadores bimetálicos de Pd/In e ácido fórmico como agente redutor: estudo da aplicação à amostras de águas naturais da região do litoral argentino . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

Eliminación catalítica de nitratos empleando catalizadores bimetálicos de Pd/In y ácido fórmico como agente reductor: estudio de la aplicación a muestras de aguas naturales de la región del litoral argentino

10. Experiências de potabilização com tecnologias de membranas . . . . . 153 Experiencias de potabilización con tecnologias de membranas

Sobre os autores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 Acerca de los autores

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INTRODUÇÃO

Atualmente é consenso da comunidade científica e tecnológica que processos industriais sustentáveis devem ser desenvolvidos, incorporando tecnologias que levem a processos de produção mais eficientes e seletivos e que visem: (i) a redução do consumo de matérias primas, água e energia, (ii) o tratamento/reciclagem de correntes de fluxos como água de processo e (iii) a valorização de subprodutos.

Este livro apresenta exemplos de novos materiais e processos aplicados ao tratamento de água e soluções aquosas industriais, para incentivar a discussão e análise sobre a aplicação de tecnologias de separação de produtos na região ibero-americana. Desta maneira, novos materiais e métodos de tratamento são apresentados nos capítulos 1 e 2. Processos de separação por membranas (PSM) aplicados a diferentes efluentes e soluções aquosas industriais estão apresentados nos capítulos 3 a 8, onde são demonstradas as possibilidades de utilização destes processos em diferentes ramos industriais: agroindústria, curtumes, metalmecânica e mineração. Os capítulos 9 e 10 apresentam a utilização de métodos catalíticos e de PSM para a produção de água potável.

O livro representa o trabalho de grupos de sete países ibero-americanos: Chile, Argentina, Brasil, México, Peru, Portugal e Espanha. É o resultado de discussões que ocorreram em 2018 durante as reuniões da rede AQUAMEMTEC. A rede AQUAMEMTEC foi fundada pelo CYTED, um programa multilateral de cooperação intergovernamental em ciência e tecnologia, cujos objetivos são combinar diferentes perspectivas e visões para promover a cooperação em pesquisa e inovação para o desenvolvimento da região ibero-americana. Os trabalhos apresentados aqui são o resultado direto dessas discussões de ideias.

Os autores gostariam de agradecer ao CYTED pelo apoio financeiro das reuniões e pela produção do livro. Além disso agradecemos à Belén Garrido Moreno (USACH – Chile) e ao Eduardo Henrique Rotta (UFRGS, Brasil) pela ajuda nas traduções e formatação do livro.

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INTRODUCCIÓN

En la actualidad, es un consenso entre la comunidad científica y tecnológica que procesos industriales sustentables deben ser desarrollados incorporando tecnologías que lleven a procesos de producción mas eficientes y selectivos y que tengan por objetivo: (i) la reducción del consumo de materias primas, agua y energía, (ii) el tratamiento/reciclaje de las corriente de proceso como el agua de proceso y (iii) la valorización de los subproductos.

Este libro presenta ejemplos de nuevos materiales y procesos aplicados al tratamiento de agua y soluciones acuosas industriales, para incentivar una discusión y análisis sobre la aplicación de tecnologías de separación de productos en la región Iberoamericana. De esta manera, nuevos materiales y métodos de tratamiento son presentados en los capítulos 1 y 2. Procesos de separación por membranas (PSM) aplicados a diferentes efluentes y soluciones acuosas industriales están presentados en los capítulos 3 al 8, donde son demostradas las posibilidades de utilización de estos procesos en diferentes ramas industriales: agroindustria, curtiduría, metalmecánica y minería. Los capítulos 9 y 10 presentan la utilización de métodos catalíticos y de PSM para la producción de agua potable.

El libro representa el trabajo de grupos de siete países Iberoamericanos: Chile, Argentina, Brasil, México; Perú; Portugal y España. Es el resultado de conversaciones que ocurrieron en 2018 durante las reuniones de la red AQUAMEMTEC. La red AQUAMEMTEC fue fundada por CYTED, un programa multilateral de cooperación intergubernamental en ciencias y tecnología cuyos objetivos son combinar diferentes perspectivas y visiones para promover la cooperación en investigación e innovación para el desarrollo de la región Iberoamericana. Los trabajos aquí presentados son el resultado directo de esas discusiones de ideas.

A los autores les gustaría agradecer a CYTED por el apoyo financiero de las reuniones y por la producción del libro. Además, agradecemos a Belén Garrido Moreno (USACH-Chile) y a Eduardo Henrique Rotta (UFRGS-Brasil) por la ayuda en las traducciones y edición del libro.

Prof. Dra. Andrea Moura BernardesEscola de Engenharia/Departamento de Materiais

Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Brasil

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FUNCIONALIZAÇÃO DE SUPERFÍCIES DE ALUMÍNIO PARA RETENÇÃO DE CÁTIONS

FUNCIONALIZACIÓN DE SUPERFICIES DE ALUMINIO PARA RETENCIÓN DE CATIONES

Cecilia Daniela CostaSonia Lustig

María Claudia MarchiVirginia Diz

María Verónica D’AngeloGraciela Alicia González

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ResumoA expansão demográfica e industrial resultou em um aumento na

contaminação dos corpos de água naturais e, portanto, em sua incorporação na cadeia alimentar, de modo que o uso, tratamento e reutilização da água no nível industrial constituem um desafio global. Metais tóxicos como cádmio, chumbo, cromo, cobalto, cobre, níquel e mercúrio são poluentes comuns na água. Esses metais são provenientes de efluentes das indústrias de mineração, revestimento de metais (eletrodeposição) e eletrônica, entre outros. A contaminação de fontes de água por metais representa um grave problema ambiental devido à sua toxicidade, persistência e bioacumulação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de interfaces, a partir de materiais nanoestruturados, que possibilitem no desenvolvimento de materiais que permitam a remoção e/ou recuperação de cátions de águas de processos industriais. Em particular, o cobre será usado como um sistema modelo de cátions.

ResumenLa expansión demográfica e industrial ha resultado en un aumento de

la contaminación en cuerpos de agua naturales y de ahí su incorporación a la cadena alimentaria, por lo que el uso, tratamiento y reutilización del agua a nivel industrial constituyen un desafío global. Los metales tóxicos como cadmio, plomo, cromo, cobalto, cobre, níquel y mercurio son contaminantes comunes en agua. Estos metales provienen de efluentes de industrias de minería, recubrimiento de metales (galvanoplastía) y electrónica, entre otras. La contaminación de fuentes de agua por metales representa un serio problema ambiental debido a su toxicidad, persistencia y bioacumulación. El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de interfases, a partir de materiales nanoestructurados, que permitan la remoción y/o recuperación de cationes a partir de aguas de procesos industriales. En particular se utilizará el cobre como sistema modelo de cationes.

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Introducción Los metales tóxicos como cadmio, plomo, cromo, cobalto, cobre, níquel

y mercurio son contaminantes comunes en agua. Estos metales provienen de efluentes de industrias de minería, recubrimiento de metales (galvanoplastia) y electrónica, entre otras. La contaminación de fuentes de agua por metales representa un serio problema ambiental debido a su toxicidad, persistencia y bioacumulación. Por esta razón, los procesos de remoción de metales, para asegurar las condiciones con que los efluentes llegan al ambiente, son actualmente de vital importancia en el diseño de procesos industriales, así como también la generación de sistemas capaces de recuperar iones metálicos de aguas de procesos industriales y de ese modo valorizar de procesos industriales.

En este trabajo se emplean como soporte mallas de aluminio, las cuales serán funcionalizadas a partir de recubrimientos con acetato de celulosa conteniendo nanopartículas de magnetita, y también generando por anodizado una superficie nanoporosa. Para evaluar la eficiencia de la funcionalización, valiéndonos de la conductividad eléctrica que presentan las mallas empleadas de soporte, se recurre a la técnica de stripping que resulta ser la más versátil para adecuarse a diferentes rangos de concentraciones. Típicamente requiere de dos pasos i) la preconcentración del analito en la superficie a potencial constante, circuito abierto en nuestro caso, donde deben ser retenidos por ésta, dependiendo de las características de la superficie modificada, y ii) la reducción de los iones metálicos en la superficie, en una rampa de potencial que permite su análisis (Cui, Wu e Ju, 2015; Li et al., 2013; Niu et al., 2013). Para un diseño inteligente de la modificación de superficies resulta fundamental el estudio fisicoquímico de los sistemas y de su comportamiento, de forma de lograr una optimización de las superficies en función de su utilidad y del proceso de modificación de las mismas.

En cuanto a la retención de metales disueltos, las estrategias descriptas para desarrollar superficies sensoras pueden ser abordadas y optimizadas para condicionar la recuperación de iones metálicos de aguas de procesos industriales mediante su paso por un lecho reactivo. La remoción de metales en medio acuoso ha sido estudiada en materiales filtrantes convencionales,

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como la arena normal, el carbón activado granular, y los medios cementosos, así como en medios filtrantes con recubrimientos que poseen capacidad de sorción selectiva, como los medios recubiertos con óxido de manganeso para recuperación por intercambio iónico, adsorción y precipitación (Bediako et al., 2015; Ren et al., 2009a). El uso de superficies modificadas químicamente a escala nanométrica (nanopartículas, nanoporos, etc.) en lechos reactivos para la retención de metales es un tema aún no muy explorado y los sistemas aquí desarrollados sustentan la base para su futuro empleo.

Estado del Arte Polímeros y/o nanomateriales han sido frecuentemente usados en la

construcción de sensores electroquímicos, y en la preparación de superficies activas a la presencia de iones de metales (Bediako et al., 2015; Ji et al., 2012; Nikiforova, Kozlov e Islyaikin, 2012; Ren et al., 2009b; Yurekli, 2016; Zen et al., 2002). Estos iones, al incorporarse a estas matrices, provocan cambios en la corriente, potencial, impedancia electroquímica, capacitancia, etc. que pueden emplearse para la detección de los mismos. La interacción entre metales y ligandos orgánicos, o moléculas orgánicas, que funcionalizan la superficie del electrodo, pueden condicionar la interacción selectiva con los diferentes iones. Esta interacción puede explicarse en base a la teoría de ácido-base blandos y duros (HSAB) de Pearson, en la cual los ácidos blandos reaccionan más rápido y forman enlaces más fuertes con bases blandas y viceversa. De esta forma, los diferentes iones de metales tienden a reaccionar preferentemente con ligandos conteniendo azufre, oxígeno, y/o grupos donantes conteniendo nitrógeno. La presencia de ciertos grupos en la modificación de los electrodos permite condicionar la selectividad de esa superficie frente a diferentes iones metálicos (Cui, Wu e Ju, 2015). A su vez la corteza terrestre es rica en óxidos e hidróxidos de Si, Al y Fe, que forman los sedimentos. Por otro lado, la interacción entre metales y sustancias que forman parte de sedimentos y del material particulado presente en cuerpos de agua naturales es bien conocida, así como que esta afinidad es responsable en gran medida de la regulación de su concentración. Estas interacciones resultan sensibles a parámetros como pH, presencia de agentes complejantes, fuerza iónica, etc. (Stumm e Morgan, 2013) De este modo, funcionalizar

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superficies adecuadamente con materiales nanoestructurados de óxidos de Si, Fe o Al puede condicionar la interacción selectiva con los diferentes iones, como ocurre en los medios naturales.

El objetivo del presente estudio es el desarrollo de interfases, a partir de materiales nanoestructurados, con nuevas propiedades estructurales y funcionales que permitan el control de importantes aspectos en los procesos de generación de señal; orientado a sistemas de remoción de metales en efluentes industriales y que por otro lado puedan emplearse como base de sensores in situ en matrices complejas.

Inicialmente se trabaja en la síntesis de material nanoparticulado partiendo de métodos reportados en bibliografía (Heiba et al., 2018) para luego ser incorporados a mezclas de polímeros / polímeros y electrolitos. De este modo, en la preparación de superficies es empleada la incorporación de material nanoestructurado de óxidos de hierro a matrices de acetato de celulosa. Para ello se adecuaron las síntesis de este material (estabilizantes y funcionalizaciones) con el fin de optimizar la interacción con las sustancias de suspensión y así mejorar adherencia del sistema a la superficie de mallas de aluminio. Para la incorporación del material se ha contado con la experiencia del grupo (Pedre et al., 2015, 2016; Peinetti et al., 2012; Priano et al., 2008; Tashdjian, Sánchez Loredo e González, 2013). Por otro lado estos óxidos presentan diferentes puntos de carga cero (PZC): alrededor de 8, 10 y 2 respectivamente (Bediako et al., 2015). De esta forma, acondicionando el pH, los diferentes iones de metales tienden a reaccionar selectivamente según sea la modificación de la superficie de los electrodos. Utilizando esta característica, es posible preparar electrodos con adecuada selectividad para discernir entre diferentes cationes. En este contexto, y debido a la variedad de iones metálicos analizables, hemos seleccionado como sistema modelo Cu2+. Diferentes proporciones de polímero y de nanomateriales permiten estudiar la afinidad en la superficie de las mallas, así como la generación en diferentes condiciones de alúmina nanoporosa in situ, mediante la técnica de anodizado. En todos los casos se analiza la afinidad de cada superficie por el catión, que se evalúa mediante la respuesta electroquímica. Se evalúan también las superficies obtenidas mediante microscopía electrónica de barrido (MEB).

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AplicaciónMaterialesSe cortan mallas de 4cm × 2cm y se doblan dejando como área de

trabajo la definida por la geometría de la celda (Figura 1). Estas mallas serán modificadas de acuerdo a lo que denominamos funcionalizaciones química y física, basadas respectivamente en la incorporación de nanopartículas y en anodizado a corriente constante.

Figura 1: a) malla de aluminio y b) celda electroquímica empleada

Funcionalización QuímicaLas mallas de aluminio (Figura 1 a) son lavadas por inmersión en ácido

clorhídrico (HCl) 0.1M durante 1min., luego son lavadas con agua destilada (18MΩ) y finalmente se pintan con diferentes mezclas de CA (acetato de celulosa) y de las NP (magnetita) suspendidas en solución acetona: agua 6:1 y se dejan secar a temperatura ambiente 24hs.

- Nomenclatura de las diferentes condiciones ensayadas:CA: solo modificadas con acetato de celulosa 0.01g/ml1CA+1NP: modificadas con acetato de celulosa 0.01g/ml+ NP 0.001g/ml1CA+5NP: modificadas con acetato de celulosa 0.01g/ml+ NP 0.005g/ml

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5CA+5NP: modificadas con acetato de celulosa 0.05g/ml+ NP 0.005g/mlSin T: solo lavadas con HCl 0.1M

Síntesis de nanopartículas de magnetita:Se obtienen las nanopartículas de magnetita NPMag (Fe3O4) por

un método de coprecipitación en condiciones de temperatura y agitación controladas; a partir de una solución de FeCl2.4H2O y FeCl3.6H2O en relación 1:2 en agua Milli-Q. Se agita magnéticamente la mezcla de reacción con un buzo a ~700rpm. Se calienta en camisa calefactora hasta alcanzar los 90ºC. Una vez alcanzada dicha temperatura se añade 10ml de hidróxido de amonio 25% (Bio Pack). Se realiza digestión a 90ºC durante 30min., luego se deja enfriar a temperatura ambiente.

Para la purificación de las NPMag se realizan sucesivos lavados con agua MilliQ mediante el empleo de un imán de Nb/Fe/B, capitalizando así las propiedades superparamagnéticas del sistema obtenido, propiedad que permitirá su remoción de los sistemas asegurando que las mismas no pasen a los efluentes tratados. La masa purificada así obtenida se somete a secado en placa de Petri de vidrio a una temperatura de 80ºC durante 24hs. Finalmente, se deja enfriar a temperatura ambiente.

Caracterizaciones fisicoquímicasSe determina la distribución de tamaño y/o morfología de las NPMag

mediante imágenes de microscopía electrónica de barrido (MEB) de la muestra sintetizada (microscopio Zeiss Supra 40, Centro de Microscopías Avanzadas, FCEN-UBA). El procesamiento de imágenes se realiza con el programa Imagen analizando al menos cinco zonas diferentes para cada muestra; donde se pone de manifiesto la conformación esférica de las nanopartículas obtenidas con una distribución homogénea de tamaño de (11±2) nm.(Figura 2)

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Figura 2: Imagen MEB de las nanopartículas de magnetita obtenidas. Recuadro: histograma de diámetro

Las propiedades estructurales del sistema NPMag se estudian mediante la técnica de Difracción de Rayos X (DRX). Las medidas se realizaron con el equipo Siemens Diffraktometer D5000 (INQUIMAE) mediante el programa de adquisición de datos DifracPlus XDR Comander Difractomerdifrac. Su filamento opera con una diferencia de potencial de 40kV y a una corriente de 30mA y emite radiación Cu Kα promedio de 1.54056Å (Angstrom). Las medidas se realizaron utilizando filtro curvo de grafito, midiendo un rango angular entre 15 y 70° con un paso de lectura de 0.02° y un tiempo de conteo de 4seg. De esta manera se obtiene que el difractograma de las NPMag coincide con los valores bibliográficos correspondientes a la magnetita (Figura 3) que presenta una estructura de espinela inversa con un dominio cristalino de (14±3)nm y un parámetro de red de (8.37 ±0.01)Å.

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Figura 3: Difractograma de Rayos X para la muestra de magnetita estudiada, notar correspondencia con datos bibliográficos. (Compeán-Jasso et al., 2008; Ghandoor et al.,

2012)

La composición de la muestra obtenida se dilucida mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR). Para ello se utiliza un espectrofotómetro FTIR Nicolet 8700 con detector DTGS con software OMNIC. Se mide en modalidad pastilla en un rango entre 4000-400 cm-1. La ventaja de FTIR respecto de la espectroscopía convencional es que todos los números de onda se miden al mismo tiempo con el interferómetro de Michelson. La espectroscopía FTIR (figura 4) muestra la presencia de la unión Fe-O mediante el stretching que se registra a 565cm-1, las señales a 1628 y 3430cm-1 ponen de manifiesto la presencia de grupos O-H coordinado con Fe y OH debido al medio básico del medio de reacción. La señal a 2362cm-1 es debido a la presencia de CO2 durante la medición en el equipo. El stretching a 565cm-1 es la prueba de la presencia de magnetita en la muestra desde el punto de vista estructural.

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Figura 4: Espectro infrarrojo de la muestra de magnetita estudiada y su correspodiente asignación de señales

La superficie del sistema nanoparticulado se determina mediante el Método BET (Brunnauer, Emmett y Teller). Para conocer la superficie específica de las NPMag se mide la isoterma BET con equipo ASAP 2020 V3.05 G marca Micromeritic. Este método consiste en la determinación gravimétrica, a presión relativa constante, de la adsorción de N2 sobre la superficie sólida a medir. La muestra presenta una superficie promedio de 98.7m2/g. La elevada superficie corresponde al tamaño nanométrico de las partículas sintetizadas, esto favorece el uso del sistema nanoparticulado para procesos de adsorción de contaminantes, por ejemplo.

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Funcionalización FísicaLuego del lavado de las mallas de aluminio en agua destilada, se

ubican en la celda de la figura 1 con una solución de ácido sulfúrico 15% y se aplican corrientes anódicas entre 2 y 4mA por diferentes períodos de tiempo. Finalizado el tratamiento se dejan en la solución ácida por un minuto y se enjuagan. Una vez secas se realizan los procedimientos de incubación y análisis.

ResultadosLas mallas tratadas se incuban en solución 0.1M de sulfato de cobre

durante 1 y 5 minutos para funcionalización física y química respectivamente. Luego se enjuagan y se ubican en la celda de medida (figura 1 b), en solución de KCl 0.1M, empleando como CE (contra electrodo) y REF (electrodo de referencia) una malla de mayor dimensión de las utilizadas como WE (electrodo de trabajo). Se realiza 1 barrido lineal en sentido reductor entre 0 y -800mV, cuyos resultados se muestran a continuación.

En los voltagramas reportados en las figuras 5 a 7, el máximo entre -300 y -400mV puede atribuirse a la reducción de Cu(II) adsorbido, dado que dicha señal no es observable si la incubación se realiza en ausencia del catión. En las figuras 5 y 6 se presentan imágenes de microscopía electrónica de barrido (MEB) de las superficies obtenidas luego de las funcionalizaciones. En el caso de la figura 5, la imagen MEB corresponde a la modificación que presentó la mayor corriente de reducción para el cobre, que resultó ser la más concentrada en polímero y en nanopartículas.

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Figura 5: Izquierda: Resultados de la funcionalización química para las diferentes condiciones. Derecha: Imagen MEB de la superficie modificada de la muestras 5CA+NP

Para el caso de los anodizados, la obtención de la estructura nanoporosa que se observa en la figura 6, no se logró en toda la superficie de la malla, consideramos que la misma resulta dependiente de la orientación de la superficie respecto del contraelectrodo.

Figura 6: Izquierda: Resultados de la funcionalización física para 2mA durante 60 segundos. Derecha: la imagen de MEB de la estructura obtenida.

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Figura 7: Resultados de la funcionalización física para las diferentes condiciones de anodizado.

En cuanto a las funcionalizaciones químicas ensayadas pudo observarse un marcado aumento de la señal referida a la reducción del cobre, lo que evidencia su absorción durante el período de incubación en los casos en que la modificación incluye nanopartículas de magnetita (1CA+5NP y 5CA+5NP). En estos dos casos se tiene la misma cantidad de NP, aunque cambia la proporción de acetato de celulosa (CA). Podemos decir que nanopartículas 5 veces más concentradas duplican la corriente de reducción. Por otro lado considerando las concentraciones involucradas en 1CA+1NP y 5CA+5NP parece que la proporción de CA/NP=10 hace más reproducible al sistema. (Figura 5)

En cuanto a la funcionalización física no se observan diferencias importantes en las consideraciones ensayadas (Figura 7), y se observa corrimiento a potenciales mayores para la señal de reducción de cobre respecto de la funcionalización química, siendo las corrientes obtenidas del mismo orden.

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Pensando en la implementación en escalas mayores la simplicidad del tratamiento de anodizado deberá ser pesado con el costo y posibilidad de reutilización del soporte de aluminio. Las propiedades magnéticas de las nanopartículas ensayadas permiten fácilmente su remoción y/o evitar que las mismas pasen a los efluentes.

Consideraciones finalesEn este capítulo hemos presentado opciones de funcionalización de

superficies de aluminio que muestran afinidad por cationes metálicos, lo que permitiría su empleo en la remoción de metales de efluentes industriales, la fabricación de sensores e incluso en el caso de la funcionalización química, su empleo en la fabricación de membranas de acetato de celulosa dopadas con nanopartículas de magnetita.

Agradecimientos

Este trabajo se realizó con la colaboración y financiamiento de las siguientes instituciones: OPCW, ADIMRA, CONICET, AGENCIA y UBA.

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