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Título : Mallas moleculares mesoporosas de SBA-15 y SBA-16 funcionalizadas con grupos-NH2 para la adsorción de Iones de plomo (II)
Autor: Veronica Hernandez Morales
Palabras clave : Adsorbentes
Adsorbents
Heavy metals
Lead (II)
Metales Pesados
Plomo (II)
Área: INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA
Fecha de publicación : oct-2013
Facultad: Facultad de Ingeniería
Programa académico: Doctorado en Ingeniería
Resumen: Se investigó la influencia de las mallas moleculares mesoporosas de SBA-15 y SBA-16 funcionalizadas con grupos amino en la respuesta de su capacidad de adsorción de iones de plomo (II) en soluciones acuosas. La SBA-15 y la SBA-16 se prepararon por el método sol-gel, utilizando tetraetilortosilicato (TEOS) como fuente de sílice y surfactantes neutros Pluronic P123 (para la SBA-15) y Pluronic F127 (para la SBA-16) como agentes directores de las mesoestructuras. Los adsorbentes se prepararon por el método exsitu, con la incorporación de los grupos funcionales amino en la superficie interna de los mesoporos de la SBA-15 y SBA-16 previamente sintetizadas. Con el propósito de encontrar la concentración óptima de los grupos amino, este se incorporó en tres concentraciones diferentes. El precursor de los grupos amino fue el 3-aminopropiltrietoxisilano (APTES). Los adsorbentes que presentaron las más altas capacidades de adsorción fueron los que se prepararon utilizando la relación molar de TEOS/APTES de 3.3. Los adsorbentes se caracterizaron por isotermas de adsorción-desorción de N2, difracción de rayos X (XRD), espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR), análisis termogravimétrico (TGA-DTG), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS) y microscopía electrónica de transmisión de alta resolución (HRTEM). Independientemente de la concentración de los grupos amino, todas las muestras de NH2/SBA-15(16) sintetizadas, presentaron mayores capacidades de adsorción para iones de Pb (II) en comparación con la SBA- 15 y SBA-16 puras. Para la formulación de los adsorbentes óptimos, los datos experimentales mostraron que la máxima adsorción de iones de Pb (II) ocurrió en el intervalo de pH 5-6 con la adsorción máxima de 93% para la SBA-15 y de 99.97% para la SBA-16. Los resultados de las caracterizaciones por espectroscopia de UV-Vis y XPS de los adsorbentes después de la adsorción de iones de Pb (II) indican un mecanismo de adsorción de plomo a través de la interacción electrostática de van der Waals que ocurre entre los iones de Pb (II) y los grupos - NH2 que se encuentran en la superficie del adsorbente. El mecanismo de adsorción de plomo a través del intercambio iónico de Pb (II) con iones del grupo amino ligados a la superficie ¿ Si- NH3 +, tal como se determina por XPS, está imposibilitada porque actúa repulsivamente al acercarse con los iones de plomo.
SBA-15 and SBA-16 substrates functionalized with -NH2 groups were tested in adsorptive elimination of lead (II) from aqueous solutions. The NH2/SBA-15 and NH2/SBA-16 adsorbents were prepared by grafting of synthesized SBA-15 and SBA-16 substrates with different concentrations of 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) in order to determine the optimum amine group concentration. The largest adsorption capacity showed sorbents prepared using tetraethyl orthosilicate (TEOS)/APTES molar ratio of 3.3. All sorbents were characterized by N2 adsorption-desorption isotherms, powder X-ray diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA-DTG) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Regardless of the concentration of amine groups, all synthesized NH2/SBA- 15 and NH2/SBA-16 samples showed higher adsorption capacity for Pb (II) ions than pure SBA- 15 and SBA-16 materials. For the optimized sorbents formulation, experimental data showed that the maximum Pb (II) adsorption occurred in the range of pH 5-6 with adsorption maximum of 93 % for SBA-15 and 99.97% for SBA-16. The characterization of sorbents after Pb(II) adsorption by UV-Vis and XPS spectroscopes point out to a mechanism of lead adsorption through van der Waals electrostatic interaction between Pb (II) ions and -NH2 groups located on the sorbents surface. The mechanism of lead adsorption through the ionic exchange of Pb(II) ions with surface ¿Si-NH3 + groups, as determined by XPS, is precluded because they acts repulsively with approaching lead ions.
URI : http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/646
Colección: Doctorado en Ingeniería

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