Evaluation of adsorbent capacity of magnetite-chitosan nanocomposites hydrogels against environmental pollutant compounds

Abstract

En este estudio, los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en quitosano (CS) se caracterizaron mediante SEM, TEM, XPS, FTIR para el análisis morfológico, estructural y de composición de las muestras, y mediante pruebas de hinchamiento para el análisis del grado máximo de hinchamiento. Los hidrogeles nanocompuestos magneticos basados en CS resultaron tener una estructura porosa regular y bien definida, con nanopartículas magnéticas esféricas incrustadas en una matriz de quitosano. Los picos de deconvolución obtenidos por los análisis XPS y las vibraciones de estiramiento en los espectros estudiados de FTIR en los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en CS confirman la formación de quelatos dado entre los iones de hierro y los grupos amino e hidroxilo del quitosano. Por otra parte, los experimentos de hinchamiento dieron como resultado valores de porcentaje de hinchamiento entre el 600 % y el 1300 % aproximadamente a pH 7 y temperatura ambiente durante dos horas, dependiendo de las variaciones de las condiciones externas (pH, temperatura). Por último, los experimentos de adsorción realizados concluyen que la cantidad máxima de adsorción de cromo (Cr6+) por los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en CS, es de aproximadamente 1,811 µmol/mg en condiciones estándar (pH 7, temperatura 25 °C) durante 24 horas. La adsorción sigue una cinética de pseudo-segundo orden y un modelo de isoterma de Redlich-Peterson con un comportamiento predominante del modelo de Langmuir, mostrando que el tipo de adsorción sigue una adsorción monocapa no ideal. Los resultados demostraron un buen rendimiento de los hidrogeles nanocompuestos magnéticos a base de CS en la adsorción de iones metálicos de cromo a partir de soluciones acuosas y sus usos potenciales para el tratamiento de aguas residuales.