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Title: A cellulose based composite as potential adsorbent for the removal of heavy metal ions from water
Authors: Caetano Sousa, Manuel
Bastidas Peña, Renny Jair
Keywords: Hidrogeles
Adsorbente
Reticulación
Composite
Medio acuoso
Hydrogels
Adsorbent
Reticulation
Composite
Aqueous medium
Issue Date: Jan-2022
Publisher: Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Abstract: El propósito de este trabajo es obtener un hidrogel compuesto de carboximetilcelulosa (CMC), quitosano (CH), ácido cítrico (CA) y glicerol (GL), que se pueda usar para eliminar metales pesados en soluciones acuosas y ser utilizados como un método de tratamiento en aguas residuales. Este trabajo se enfoca en proponer materiales alternativos con aplicaciones interesantes a través del desarrollo de un hidrogel con la capacidad de adsorber especies de cerio (Ce). Se sabe que el cerio genera problemas ambientales que afectan a muchas personas en su salud. Los compuestos CMC / CH / AC / GL fueron clave para la formación del hidrogel, proporcionando a su estructura grupos carboxilo, hidroxilo y aminas. El glicerol desempeñó un papel esencial en la preparación de hidrogel, siendo el plastificante del mismo. El ácido cítrico fue el que promovió la reticulación química en la mezcla de componentes. Una vez que se verificó la función del hidrogel, los análisis químicos y morfológicos se llevaron a cabo a través de varias técnicas de caracterización, mediante el uso de espectroscopía infrarroja con transformada de Fourier (FTIR) y de foto emisión de rayos X (XPS). Además, se evaluó la capacidad de hinchamiento del gel de desorción, la espectroscopia de rayos X y la microscopía electrónica de barrido. Además, mediante espectroscopía visible ultravioleta (UV-Vis) fue posible evaluar la funcionalidad del hidrogel para la remoción de iones de cerio en fase acuosa a través del análisis de los gráficos (tiempo vs. absorbancia). Una vez que los hidrogeles se liofilizaron, adquirieron un aspecto homogéneo y elástico. Algunos hidrogeles presentaron grados de plasticidad. La razón principal fue las diferentes cantidades de ácido cítrico (6, 12, 24 y 48 mL) se utilizaron para sintetizar el compuesto de hidrogel. En este caso, el ácido cítrico es el reticulante químico. Fue útil comparar grados de absorción entre diferentes compuestos de hidrogel. De la información obtenida por las técnicas de caracterización, se pudo evidenciar que el hidrogel formado presentó reticulación física y química. Sugiriendo que la unión de ácido cítrico con quitosano y carboximetilcelulosa produce cadenas, enlaces de amidas y grupos éster; ayudando a enriquecer las propiedades de absorción del hidrogel.
Description: The purpose of this work is to obtain a hydrogel composed of carboxymethylcellulose (CMC), chitosan (CH), citric acid (CA), and glycerol (GL) which can be used to remove heavy metals from aqueous solutions and as well as in treatment methods in wastewater. This work focuses on proposing alternative materials with interesting applications by developing a hydrogel with the capacity to adsorb ion cerium species (Ce). Cerium is known to cause environmental problems that affect human health. CMC / CH / AC / GL compounds were the key to forming the hydrogel, providing its structure with carboxyl groups, hydroxyl, and amines. Glycerol played an essential role in the preparation of hydrogel, being the plasticizer of it. Citric acid was the one who promoted chemical reticulation cross-linking in the mixture of components. Once the hydrogel function was verified by being evaluated, chemical processes and morphological analyses using infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR) and X-ray photoemission (XPS). In addition, the swelling capacity of the desorption gel, X-ray electron photoemission spectroscopy, and scanning electron microscopy. In addition, visible ultraviolet spectrophotometry (UV-Vis). The functionality of the hydrogel as cerium removal was verified through the analysis of graphs time vs. absorbance. Once the hydrogels were freeze-dried, having a homogeneous and elastic appearance. Some hydrogels presented degrees of plasticity. The main reason was that the different amounts of citric acid (6, 12, 24, and 48 mL) were used to synthesize the hydrogel compound. In this case, citric acid is the chemical reticulant. From the information obtained by the characterization techniques, hydrogel occurs through formed presented physical and chemical reticulation. It is suggested that the union of citric acid with chitosan and carboxymethylcellulose produces chains and bonds of amides also ester groups, helping to enrich the absorption properties of the hydrogel.
URI: http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/466
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