Adsorcion Polimeros

Resumen

Los adsorbentes poliméricos, son una gran alternativa al carbón activado, debido a que aunque es un polímero, que la sociedad considera contaminante, en este caso, no lo es porque se puede reutilizar, caso contrario del carbón activado, que va perdiendo efectividad de adsorción con el tiempo, la gran estabilidad de la estructura del polímero, evita que vaya perdiendo efectividad, además de que hace mas fácil su recuperación debido a que no es soluble en agua, en el trabajo se efectúa una demostración de la capacidad de adsorción de algunos polímeros hechos a base de Di-Vinil-Benceno en proporciones diferentes con otros monómeros.

Introducción: Polímeros

Los polímeros son macromoléculas generalmente orgánicas formadas por la unión de moléculas más pequeñas denominadas monómeros.

El proceso para formar un polímero desde un monómero se denomina polimerización, esta ocurre de varias formas, la que estudiaremos es polimerización por radicales libres.

La polimerización radicales libres consiste en la ruptura de el enlace pi, es decir, el doble enlace de carbono-carbono, generando radicales libres, los cuales forman enlaces con otra molécula que también tenga radicales libres con el objetivo de estabilizarse, la reacción forma grandes cadenas debido a que todos los dobles enlaces se rompen y sirven para unir a todos los monómeros en una sola estructura, el polímero tiene estructuras muy diversas.

Las formas de los polímeros pueden ser :

Lineal: Los monómeros forman una sola cadena

Ramificada: Los cadena de monómeros tiene pequeñas cadenas o ramas aparte de la principal, estas ramificaciones son de tamaño variable.

Entrecruzamiento: Una cadena se une con otra formando estructuras tridimensionales de formas muy variadas y complejas.

En el caso de la polimerización de Di-Vinil-Benceno (DVB), suelen presentarse entrecruzamientos y ramificaciones debido a la forma de la molécula, ya que tiene dos sitios polimerizables, es decir, dos carbonos que tienen dobles enlaces, los del grupo vinil.

Adsorción en polímeros

Los adsorbentes poliméricos han tenido utilidad desde hace más de medio siglo en aplicaciones industriales y procesos analíticos.. Los adsorbentes poliméricos más eficaces son los basados en poliestireno amorfo entrecruzado con divinil-benceno, P(S-DVB), el cual presenta gran porosidad y gran área superficial, y han sido usados por largo tiempo tanto para resinas adsorbentes como matrices para la preparación de resinas de intercambio iónico [1].

Las propiedades de adsorción de las microparticulas macroporosas poliméricas son dependientes de la estructura porosa, la cual, depende de las condiciones de síntesis del material adsorbente [2], la síntesis del polímero fue hecha por radicales libres en una atmosfera de argón.

Antecedentes

El material comúnmente usado para adsorber el fenol es carbón activado, según el estudio de Irena Efremenko y Moshe Sheintuch: Predicting Solute Adsorption on Activated Carbon: Phenol [3], el carbón activado es muy usado debido a que tiene un gran área superficial, que va desde 500 hasta 1400m2/g, se ha llegado a reportar hasta 2500m2/g, también debido a su gran porosidad.

La molécula de fenol reacciona con los grupos funcionales en la superficie del carbón activado, formando enlaces de puente de hidrogeno entre el ion oxidrilo y ellos, los grupos funcionales más comunes en la superficie del carbón activado son carbonilo, oxidrilo y C-O.

De ahí se han buscado alternativas al carbón activado debido a que la obtención de este genera contaminación, debido a que se tiene que quemar a altas temperaturas para activarlo, haciendo daño al ambiente por el CO2 liberado en el proceso.

Una alternativa encontrada fue la utilización de cenizas de cereales como agente adsorbente de fenol, benceno, tetracloroetileno y tolueno, la investigación hecha por M. Ghiaci, M. Arshadi, M. E. Sedaghat, R. J. Kalbasi, y A. Gil [4], que comparo las capacidades de adsorción de la cebada, el trigo, la avena y el triticale.

Calentó las semillas a 150°C por 6 horas y las mantuvo en un horno con aire a 550°C, los sólidos obtenidos fueron puestos en un desecador hasta ser ocupados, utilizo una mezcla desionizada de agua-etanol (80:20), utilizo 30cm3 de adsorbato de concentraciones que van desde 104 hasta 1240 mg/L contra .5g de adsorbente a temperatura constante de 25°C y agitación de 200 rpm.

Aunque en el estudio, el fenol si fue adsorbido, fue el menos adsorbido en comparación con los otros, debido a la gran solubilidad de este con el agua, de hecho a una concentración en el equilibrio de 500mg/L, solo se adsorbían 15mg/g de adsorbente.

El estudio de los polímeros como agentes adsorbentes ha arrojado buenos resultados, como el del estudio donde se determino la capacidad de adsorción del 4-nitrofenol (4-NF) en el polímero NDA-701[5], mostrado a continuación:

Podemos notar que el polímero es básicamente P(DVB-ST) unido por un grupo CH2 entre los anillos aromáticos.

En un reactor batch colocaron

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