Fabricación de esponjas poliméricas a base de PDMS/CS/PVA/GEN para la captura de contaminantes en el agua - Ruiz Nieto, Luis Gabriel (My University, 2022)
La contaminación ambiental, específicamente la contaminación del agua, es uno de los grandes problemas que se enfrentan a nivel mundial. Una de las consecuencias de la contaminación es la escasez y mala calidad del agua. En México el problema de la escasez de agua ha ido incrementado en los últimos años, donde en ciertas regiones es cada vez más frecuente y por periodos muy prolongados. Lo anterior pone como una prioridad principal el cuidado y uso consciente de este recurso natural tan importante para el ser humano. Por otro lado, surgen los retos para la Ciencia e Ingeniería de Materiales; particularmente, en el sentido de la necesidad de nuevos materiales que sean aptos para combatir, frenar o incluso inhibir la contaminación ambiental. En este trabajo se aborda, específicamente, la contaminación del agua. Actualmente, existen diferentes técnicas para el tratamiento de aguas contaminadas; una de ellas se centra en el uso de materiales poliméricos para la absorción, adsorción y/o filtración de pequeñas partículas contaminantes que se encuentran dispersas en agua. El objetivo del presente trabajo se enfocó en la fabricación de esponjas poliméricas basadas en una mezcla de polímeros sintéticos y naturales, la cual forma redes poliméricas semi-interpenetradas. Dentro de los polímeros sintéticos utilizados están el poli(dimetilsiloxano) y el poli(alcohol vinílico) (PDMS y PVA por sus siglas en inglés, respectivamente). Como polímero natural se tiene al quitosano (CS) y al genipin (GEN) como agente químico entrecruzante natural, para dar origen a la mezcla polimérica etiquetada en este trabajo como PDMS/CS/PVA/GEN. Con dicha mezcla se fabricaron las esponjas a utilizar en la captura de contaminantes disueltos en agua. Las esponjas resultantes, además de que mostraron tener una buena eficiencia de remoción de las partículas contaminantes, mostraron una buena estabilidad estructural y mecánica, aún al estar en condiciones de hidratación prolongada y agitación mecánica. En este trabajo se utilizó como contaminante modelo al azul ácido 113, que es un colorante orgánico aniónico que se encuentra frecuentemente en los efluentes de aguas residuales de la industria textil. Es importante mencionar que en los experimentos de adsorción se lograron porcentajes de remoción de colorante entre el 85 y 100%, dependiendo de la concentración inicial utilizada. Por último, cabe destacar que la mezcla polimérica de PDMS/CS/PVA/GEN en forma de esponja es una excelente alternativa para aplicar en la remediación ambiental del agua contaminada por colorantes orgánicos e incluso por algunos metales pesados.
El trabajo consiste de tres capítulos. En el primer capítulo se presenta la problemática, la revisión de antecedentes del proyecto y el estado del arte. En el segundo capítulo se mencionan las principales técnicas experimentales utilizadas para la caracterización físico-química y mecánica de los materiales, así como el proceso y detalles para realizar los experimentos de adsorción. También se presenta la metodología completa para obtener las esponjas. En el tercer capítulo se presentan los materiales obtenidos y los resultados de la caracterización físico-química y mecánica, y de las pruebas de adsorción. Por último, se presentan las conclusiones del trabajo resaltando la funcionalidad de las esponjas en la adsorción de contaminantes presentes en el agua.
Keywords: Esponjas poliméricas; Polidimetilsiloxano; Quitosano; Remediación ambiental; Colorantes orgánicos