En esta investigación se estudió el proceso de adsorción de iones plata (Ag+), sobre polímeros naturales provenientes de la industria pesquera. Se utilizó quitina y sus derivados, quitina calcárea y quitosano, para determinar su potencial aplicación al tratamiento de efluentes provenientes de desechos industriales que contengan este metal precioso en bajas concentraciones. Tanto la quitina como el quitosano fueron caracterizados por espectroscopias: FT-IR , 1H-RMN y microscopía electrónica de barrido(SEM). Los experimentos de biosorción se realizaron tomando en cuenta las variables pH, temperatura y concentración de Ag+ en la solución, así, como el tamaño de partícula del biosorbente. Se encontró que la máxima capacidad de adsorción de Ag+ por parte de los biopolímeros (30% en la quitina, 80% en la quitina calcárea y 99 % en el quitosano) ocurre en un rango de pH entre 4 y 8. El estudio de la cinética muestra que el proceso de biosorción ocurre rápidamente en los primeros minutos para después continuar aumentando muy lentamente hasta llegar al equilibrio. También se obtuvieron las respectivas isotermas de adsorción para cada biopolímero, de estas curvas se obtuvieron los valores de capacidad máxima de retención. El quitosano presenta buena propiedades de retención de Ag+, seguido por la quitina calcárea, mientras que la quitina no presenta buenas propiedades de retención, aunque mejora un poco al disminuir su granulometría y al aumentar la temperatura del proceso. También se evaluó la posibilidad de reusar al quitosano dado que se obtuvo una alta capacidad al desorberlo previamente con H2SO4 y Na2SO3, obteniéndose 30 y 85% de Ag+, respectivamente. / Tesis

El arsénico (As) es un oligoelemento y es considerado actualmente como indispensable para la vida. Sin embargo, su acumulación en altas concentraciones en organismos vivos se traduce en una elevada toxicidad para los mismos. En general las aguas subterráneas son las que contienen mayor concentración del mismo y las que representan la mayor amenaza para la salud humana. Como ocurre con la mayoría de los elementos trazas, la concentración de arsénico en aguas naturales es probablemente controlada por algún tipo de interacción agua/mineral. Muchos sistemas son regulados por procesos de adsorción/desorción en la superficie de óxidos y otros minerales, y la concentración de arsénico depende fuertemente de la reactividad de los grupos funcionales de la superficie y de la presencia de especies que compitan con el arsénico por los sitios de adsorción. En este trabajo de tesis se estudió la adsorción de arseniato en ferrihidrita, se realizó un estudio de las propiedades ácido-base del sólido y se aplicó el modelo de complejación superficial CD-MUSIC para describir el comportamiento de la superficie de la ferrihidrita. Aparentemente, dos tipos de complejos superficiales de esfera interna se forman por la reacción entre arseniato y los grupos superficiales, un complejo binuclear bidentado protonado y un complejo binuclear bidentado deprotonado. El carbonato presente como contaminante en la muestra forma también un complejo superficial de esfera interna y compite con el arseniato por los sitios de adsorción. También se estudiaron los procesos cinéticos de adsorción/desorción de arseniato en una montmorillonita intercambiada con Fe(III), la cual mostró que las especies de Fe(III) presentes en la montmorillonita poseen una elevada eficiencia de unión de arseniato. Se presenta un estudio cinético de la competencia entre arseniato y fosfato en la superficie de goethita, en el cual el fosfato se adsorbe primero y luego el arseniato es agregado para promover la desorción de fosfato. La disminución de fosfato adsorbido es cuantificada en función del tiempo, y los efectos de la concentración inicial arseniato, el fosfato inicial adsorbido, el pH y la temperatura sobre la velocidad de desorción son evaluados. La desorción de fosfato en goethita es inducida por arseniato y se produce en dos etapas: una etapa rápida, que tiene lugar entre el momento de la adición de arseniato y el primer punto de desorción medido a los 5 min de reacción, y una etapa más lenta que toma varias horas. Las etapas determinantes de la velocidad de intercambio están relacionadas a la captación de arseniato por la superficie y no a la liberación de fosfato por la misma. Por último, se evaluaron posibles procesos de control de la concentración de As en el agua intersticial de los sedimentos de la Cuenca del Arroyo Napostá Grande. Se aplicó el modelo de complejación superficial CD-MUSIC para describir la adsorción de aniones en la superficie de los sedimentos. Los cálculos indican que las concentraciones de As en el agua están principalmente controladas por procesos de adsorción/desorción en la superficie de los minerales del sedimento, donde el pH y la concentración de especies competidoras como el carbonato juegan un papel preponderante. / Arsenic (As) is a trace element and is actually considered essential for life. However, their accumulation at high concentrations in living organisms results in a high toxicity. Among different drinking water sources, groundwaters are those that in general contain higher concentrations of this element and those that represent the greatest threat to human health. As it happens with most of the trace elements, the concentration of arsenic in natural waters is probably controlled by some water/mineral interaction. Many natural systems are regulated by adsorption/desorption processes at the surface of oxides and other minerals, and the arsenic concentration in water strongly depends on the reactivity of the functional surface groups and the presence of species that compete with arsenic by the adsorption sites. In this thesis the adsorption of arsenate on ferrihydrite was studied under different conditions. A study of the acid-base properties of the solid was performed and the CDMUSIC surface complexation model was applied to describe the behavior of the ferrihydrite surface. Apparently, two types of inner-sphere surface complexes are formed by the reaction between arsenate and the surface groups, a bidentate binuclear protonated complex and a bidentate binuclear deprotonated complex. The carbonate present as a contaminant also forms a inner-sphere surface complex and competes with arsenate for the adsorption sites. The adsorption/desorption kinetics of arsenate on a Fe(III)-modified montmorillonite was also studied, and it was stablished that that Fe(III) species located in montmorillonite have high efficiency in binding arsenate. The competition between phosphate and arsenate on the goethite surface was kinetically explored. In these systems, phosphate was adsorbed first and then arsenate was added to promote phosphate desorption. The decrease in adsorbed phosphate was monitored as a function of time, and the effects of arsenate concentration, initial adsorbed phosphate, pH and temperature on the desorption rates were investigated. The rate-controlling steps of the phosphate-arsenate exchange reaction are related to the arsenate uptake by the surface and not to the release of phosphate by it. Finally, possible processes controlling As concentration in the pore water of sediments of the Arroyo Napostá Grande watershed were evaluated. The CD-MUSIC model was applied to describe the adsorption of anions on sediment minerals. Calculations indicate that As concentrations in water are mainly controlled by adsorption/desorption processes on the minerals surface, where pH and concentration of competing species such as carbonate play a key role.

En esta tesis contribuimos a la comprensión de sistemas que contienen moléculas de interés farmacológico adsorbidas en una superficie vehicular de carbón activado, con la finalidad de desarrollar en el futuro fármacos dirigidos con mayor eficacia y menor toxicidad. Los resultados obtenidos son mayoritariamente teóricos y nos proporcionan datos sobre las interacciones existentes entre las superficies de carbón activado estudiadas (prístina, dopada o funcionalizada) y distintos fármacos de uso masivo en la población (5-fluorouracilo, dacarbazina, mesalazina y paracetamol). Mediante el estudio de las características estructurales y las propiedades electrónicas del sistema (distancias de enlace, energías de adsorción, densidades de estados y cargas electrónicas, entre otras), logramos comprender la naturaleza de las interacciones producidas, determinamos las condiciones óptimas para la adsorción y predecimos las condiciones esperadas para la liberación del fármaco. Inicialmente se estudia la adsorción del fármaco 5-fluorouracilo en la superficie de carbón activado prístina y dopada con aluminio. Luego, se analizan las interacciones entre el fármaco dacarbazina y las superficies de carbón activado prístina y funcionalizada con el grupo funcional carboxilo (-COOH), a diferentes intervalos de pH. A continuación, para mejorar la adsorción del fármaco mesalazina se analizan tres superficies de carbón activado: prístina, funcionalizada con el grupo amino (-NH2) y bi-funcionalizada con los grupos amino-carboxilo (-NH2–COOH), a diferente pH. Por último, se analiza la adsorción del fármaco paracetamol en dos adsorbentes comerciales con diferentes propiedades texturales: los carbonos activados CAT y CARBOPAL, realizando un estudio teórico-experimental. Sostenemos que un mejor conocimiento de las propiedades de adsorción de la superficie modificada del carbón activado conducirá a más y mejores aplicaciones de este material como soporte de fármacos. / In this thesis we contribute to the understanding of systems that contain molecules of pharmacological interest adsorbed on a vehicular surface of activated carbon, in order to develop targeted drugs with greater efficacy and less toxicity in the future. The results are mostly theoretical and provide us with data on the interactions between the studied activated carbon surfaces (pristine, doped or functionalized) and different drugs widely used (5-fluorouracil, dacarbazine, mesalazine and paracetamol). By studying the structural characteristics and the electronic properties of the system (bond distances, adsorption energies, densities of states, and electronic charges, among others), we understand the nature of the interactions, determined the optimal conditions for adsorption and predict the conditions for the drug release. Initially, the adsorption of 5-fluorouracil on the activated carbon surface, pristine and doped with aluminum, is studied. Then, the interactions between dacarbazine and the pristine and functionalized activated carbon surface with the carboxyl functional group (- COOH) at different pH ranges were analyzed. Next, to improve the adsorption of mesalazine, its adsorption on three activated carbon surfaces, pristine, functionalized with the amino group (-NH2) and bi-functionalized with the amino-carboxyl groups (-NH2 - COOH) is analyzed at different pH. Finally, the adsorption of paracetamol in two commercial adsorbents of different textural properties, CAT and CARBOPAL activated carbons, is analyzed carrying out a theoretical-experimental study. We argue that a better understanding of the modified-surface adsorption properties of activated carbon will lead to more and better applications of this material as a drug carrier.

Doctor en Química / Autor no autoriza el acceso a texto completo de su documento en el Repositorio Académico, hasta diciembre de 2015 / Los bifenilos policlorados (PCBs) son compuestos orgánicos sintéticos considerados altamente peligrosos, cuyo uso fue prohibido durante la década de 1970. Debido a su presencia en diversas matrices medioambientales y a la capacidad que tienen de bioacumularse, se hace necesaria su determinación rápida y confiable. Con este propósito, se han desarrollado diversas técnicas basadas en la extracción sólido-líquido, con el inconveniente empleo de grandes cantidades de solventes. Con el propósito de disminuir el alto uso de solventes y aumentar la eficiencia de las actuales técnicas de extracción de PCBs, se propone el uso de una metodología de micro-extracción en fase sólida, en la forma de disco rotatorio (RDSE) recubierto con distintas fases de extracción/preconcentración como PDMS (Polidimetilsiloxano), PMVQ (Fenil vinil metill polisiloxano), C18 y MWCNT (Nanotubos de carbono de multi pared) para el tratamiento de muestras acuosas y posterior cuantificación a través de cromatografía gaseosa acoplada a detector de captura electrónica (GC-ECD), además del uso de detector de masas para confirmación de las señales cromatográficas. Se optimizaron las variables que afectan el proceso de extracción de los analitos desde muestras acuosas, como tiempo de agitación, cantidad de metanol y cloruro de sodio, además del volumen de muestra. Se aplicó el diseño experimental “compuesto central entrado en las caras” para el estudio de la cantidad de metanol y cloruro de sodio, a través de la superficie de respuesta múltiple o deseabilidad de Derringer se obtuvieron valores óptimos de 20% de metanol y 0% de NaCl. Respecto volumen de muestra, se encontró mayor eficiencia con 10 mL., siempre utilizando una velocidad de rotación constante de 1250 rpm., y 45 minutos de desorción con metanol. Con las condiciones anteriores, se estudió el tiempo de extracción, obteniéndose 200 min. para PDMS, 120 min. para C18, 80 min. para MWCNT y 100 min. para PVMQ. Una vez obtenidas las condiciones optimizadas, se obtuvieron porcentajes de recuperación de PCBs desde un 52,8% hasta un 112,2% dependiendo de la fase usada para la extracción y del tipo de PCBs estudiado. Teniendo optimizada la etapa de extracción, posteriormente se utilizó RDSE con PDMS en una de sus caras, para determinar la biodisponibilidad de PCBs desde muestras de suelo, en este caso el suelo fue lixiviado con CaCl2 0,01 M. durante un período de 2000 minutos a 150 rpm en un agitador recíproco en una relación de 1:2 (suelo : solución extractante), para posteriormente ser centrífugado por 10 minutos a 2500 rpm separando el suelo del sobrenadante, en este último se introduce el disco de teflón recubierto en una de sus caras con PDMS y se extraen los PCBs mediante las condiciones de trabajo optimizadas en la etapa anterior (10 mL de muestra, 200 min. de agitación, 20% metanol y 0% de cloruro de sodio). Este proceso se validó con la cantidad de PCBs absorbidos por plantas de trigo, a las que se les extrajo los PCBs mediante extracción con ultrasonido y posterior limpieza con ácido sulfúrico concentrado, obteniéndose buenas correlaciones lineales para la mayoría de los analitos de interés, siendo el método propuesto en esta investigación, una propuesta adecuada para la estimación de la de la fracción biodisponible de bifenilos policlorados en muestras de suelo mediante el uso de RDSE con PDMS como fase extractante / Polychlorinated biphenyls (PCBs) are a group of synthetic organic compounds considered highly dangerous, which have been banned at the end of the 1970s. Due to their presence in various environmental matrices and their ability to bioaccumulate, it is necessary to develop rapid and safe analytical methods for their determination. As a result, in liquid samples several techniques have been developed based mainly on solid-phase extraction, to replace the liquid-liquid extraction techniques developed earlier. In order to diminish the high use of solvent and increase efficiency of current extraction techniques of PCBs, the use a solid-phase microextraction is proposed in this work using a rotating-disk sorptive extraction (RDSE) device covered with different low-polarity sorptive phases for extraction and preconcentration of PCBs. The assayed phases were: polydimethylsiloxane (PDMS), phenyl methyl vinyl silicone (PMVQ), octadecyl modified silica (C18) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). This method was developed for the treatment of aqueous samples, and the different analytes were determined by gas chromatography (GC) with electron capture detector (ECD). In addition a selective mass detector was used for confirmation purposes. The variables affecting the extraction process were optimized such as: stirring time, quantity of methanol and sodium chloride as matrix modifiers, and sample volume. An experimental design, called central composite face-centered (CCF) was applied, to study the quantity of methanol and sodium chloride. Using Derringer's multi-response surface method, the optimal values were of 20% of methanol and 0% of NaCl. With respect to sample volumes, it was found that for 10 mL the extraction was more efficient always using a constant rotational velocity of the disk of 1250 rpm and 45 min of analyte desorption with methanol. Under these conditions, the extraction time profile for the analytes were obtained, with equilibrium times of 200 min for PDMS, 120 min for C18, 80 min for MWCNT and 100 min for PMVQ. Once this condition was achieved, recoveries of the PCBs were obtained from 52.8% to 112.2% depending on the extraction phase used and PCB's type studied. RDSE with a phase of PDMS was used to determine the bioavailability of PCBs in soil samples. In this case, the soil was leached with 0.01 M CaCl2 during 2000 min to 150 rpm in a reciprocal shaker with a 1:2 ratio (soil: extraction solution) and later it was centrifuged for 10 min to 2500 rpm. After centrifugation, a rotating Teflon disk coated with a PDMS film on one of its surfaces was included and finally PCBs are extracted through the previously selected conditions. (10 ml of sample, 200 min of stirring, 20% methanol and 0% sodium chloride). A good linear correlation between the results obtained through this method with those obtained by determining the amount of PCBs absorbed by wheat plants. Consequently the proposed biomimetic method is a good proposal to determine the bioavailable fraction of PCBs in soil samples using the RDSE with PDMS as extraction phase / Conicyt Fondecyt

En el presente trabajo se ha investigado la biosorción de Co (II) a partir de soluciones diluidas, usando como bioadsorbente al alga marina parda Macrosytis pyrifera. De los datos experimentales en el grado de hinchamiento muestran que el pH óptimo es 5. Del estudio de la cinética se observa que el tiempo óptimo es 60 min para la biomasa sin tratar y 15 min para la biomasa pre-tratada. Además, se observó que el grado de hinchamiento para la biomasa pre-tratada es menor que la biomasa sin tratar, ya que al reticularla con Ca+2 forma CaAlg que es insoluble en agua. Los resultados experimentales muestran que los parámetros óptimos para el proceso de biosorción son: pH=5, tamaño de partícula menor de < 180 um y cantidad de biomasa de 0,3 g. Además, del estudio de la cinética del proceso de biosorción se determinó que el tiempo óptimo es de 1,5 horas. Usando la ecuación de Langmuir se obtiene que la capacidad máxima de biosorción es 47,80 mg/g y la constante b=0,0114. / --- In the present work, the biosorption of Co (II) from diluted solutions was investigated by Macrosystis pyrifera brown seaweed. According to experimental data in the swelling grade shown the optimum pH of 5. The time optimum of the kinetic of the biomass without pre-treatment was 60 min and 15 min for the biomass pre-treatment. The swelling grade for the biomass pre-treatment is smaller than the biomass without pre-treatment, because the reticulation with Ca+2 form CaAlg which is insoluble in water. According to experimental data, the optimum conditions of biosorption were found to be: pH of 5, biomass particle size <180 um and mass of biosorbent of 0,3 g. Furthermore, the time optimum of the kinetic in the biosortion process was 1,5 hours. According to the pattern Langmuir, the maximum capacity of biosorption was 47,80 mg/g and the constant b=0,0114.

Memoria para optar al Título de Químico / En la actualidad, existen diversas plantas de tratamiento de aguas servidas, cuyos residuos, los biosólidos, pueden ser usados como fertilizantes complementarios y/o remediadores de suelos. Sin embargo, éstos pueden contener diversos tipos de contaminantes como metales traza, compuestos orgánicos e inorgánicos y compuestos de origen farmacéuticos. Aunque el organismo es capaz de metabolizar un porcentaje importante de los fármacos ingeridos, un porcentaje de estos se excreta junto con los metabolitos resultantes de la digestión del fármaco a las aguas. Este hecho, puede afectar al medio ambiente, debido al fenómeno de bioacumulación y toxicidad del fármaco, convirtiéndolo en un contaminante emergente. El creciente uso de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), se debe a sus efectos antiinflamatorios, analgésicos y antipiréticos, razón por la cual su incidencia en el medio ambiente es cada vez mayor. El objetivo de este estudio es determinar el comportamiento de los AINEs (Naproxeno, Ketoprofeno, Ibuprofeno y Diclofenaco), a través de la estimación de la capacidad de absorción en plantas de trigo en sistema hidropónico, junto con determinar la capacidad de adsorción de los AINEs en distintos sistemas suelo-biosólido. El sistema hidropónico de raíz flotante, consistió en una serie de recipientes plásticos, sobre los cuales se colocaron placas de plumavit, donde se dispusieron las plantas, quedando de esta manera la raíz flotando en solución nutritiva. Además, se determinó la capacidad de adsorción en suelos por medio de isotermas de adsorción, para conocer el tipo de interacción que existe en la interfase suelo-solución; además se estudió el efecto sobre la adsorción, de la incorporación de biosólidos no esterilizado y esterilizado sobre suelos sin esterilizar y esterilizado. La presencia de antiinflamatorios en las muestras se determinó mediante HPLC con detector de arreglo de diodos, trabajando con una columna C18 (5 μm; 250 mm x 4,6 mm), utilizando como fase móvil una mezcla de acetonitrilo con fosfato diácido de potasio 50 mM a pH 4,2-4,5 a un flujo de 1 mL/min. La baja absorción de los antiinflamatorios no esteroidales (AINEs), en plantas de trigo encontradas en este estudio, se pueden deber principalmente a fenómenos de fotodegradación y degradación enzimática. Todas las isotermas de adsorción se ajustaron a la ecuación de Freundlich y se determinó su coeficiente de partición o de reparto Kd, el cual nos indica la mayor o menos capacidad de un compuesto químico a ser adsorbido por la fracción solida del suelo. Dado que para el caso de estas isotermas de adsorción, Kd (L/g) varía con la concentración inicial de AINEs agregada, su valor fue estimado calculando el promedio de todos los puntos de cada isoterma, para así tener una estimación global del proceso de adsorción con todas las concentraciones usadas en el estudio. En general, se determinó que la adsorción de Ibuprofeno fue menor en todos los sistemas suelo-biosólidos en estudio, en comparación con los otros tres antiinflamatorios no esteroidales (AINEs). Si bien, la degradación microbiana tiene un papel fundamental en la degradación de los de los AINEs en estudio, existen otros tipos de degradaciones involucradas, como lo son la degradación oxidativa, fotodegradación, entre otras. En este estudio, solo se evaluó la degradación microbiana, al esterilizar tanto el suelo como el biosólido. A partir de esto, se determinó que para el caso del Diclofenaco y Ketoprofeno este tipo de degradación juega un rol importante, ya que al suprimir la actividad microbiana esterilizando el suelo, la adsorción de estos antiinflamatorios aumentó con la incorporación de biosólido estéril, en comparación con el suelo sin esterilizar. En cambio en el caso de Naproxeno e Ibuprofeno, se encontró que la adsorción no aumentó al inhibir la actividad microbiana, por ende se puede concluir que este tipo de degradación no es preponderante / At the present time, there are several treatment plants wastewater whose residues, biosolids, can be used as fertilizer complementary and / or remedial soil. However, they may contain various types of pollutants such as trace metals, organic and inorganic compounds and compounds of pharmaceutical origin. Although the body can metabolize a significant percentage of ingested drugs, a percentage of these are excreted with the metabolites resulting from digestion of the drug into the water. This fact can affect the environment, due to bioaccumulation and toxicity of the drug, making it an emerging contaminant. The increasing use of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), is due to its anti-inflammatory, analgesic and antipyretic, so its impact on the environment is growing. The objective of this study is to determine the behavior of NSAIDs (Naproxen, Ketoprofen, Ibuprofen and Diclofenac), through the estimate of the absorption capacity in wheat plants in hydroponic system, along with to determine the adsorption capacity of NSAIDs in different soil-biosolid systems. The floating root hydroponic system consisted of a series of plastic containers which were placed on Styrofoam plates, where plants are arranged, being in this way the root floating in nutrient solution. In addition, we investigated the adsorption capacity in soils through adsorption isotherms, to know the type of interaction that exists in the soil-solution interface; also studied the effect on the adsorption of the incorporation of non-sterile and sterile biosolids on unsterilized and sterilized soils. The presence of anti-inflammatory in the samples was determined by HPLC with diode array detector, working with a C18 column (5 um, 250 mm x 4.6 mm), mobile phase was a mixture of acetonitrile with potassium dihydrogen phosphate 50 mM at pH 4.2 to 4.5 at a flow rate of 1 mL / min. The low absorption of nonsteroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs), found in wheat plants in this study may be due mainly to photodegradation phenomena and enzymatic degradation. All adsorption isotherms were fitted to the Freundlich equation and determined its partition coefficient or distribution Kd, which indicates the greater or lesser capacity of a chemical compound to be adsorbed by the solid fraction of the soil. As in the case of these adsorption isotherms, Kd (L / g) varied with the initial concentration of NSAIDs added, its value was estimated by averaging all points of each isotherm, thereby having an overall estimation of the process of adsorption at all concentrations used in the study. In general, it was found that adsorption of ibuprofen was lower in all systems studied soil-biosolids, compared with the three other non-steroidal antiinflammatory drugs (NSAIDs). Although microbial degradation plays a fundamental role in the degradation of NSAIDs under study, other types of degradation involved, such as oxidative degradation, photodegradation, among others. In this study only evaluated the microbial degradation, to sterilize both soil and biosolids. Based on this, we determined that for the case of Diclofenac and Ketoprofen this type of degradation plays an important role, that by removing microbial activity sterilizing the soil, the adsorption of these inflammatory increased with the addition of sterile biosolids, compared with non-sterile soil. In contrast, in the case of naproxen and ibuprofen was found that the adsorption do not increased when was inhibited microbial activity, hence can be concluded that this type of degradation is not predominant / FONDECYT

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Presenta diez datos experimentales para construir la isoterma de adsorción del sistema n-Heptano – Tolueno en el rango completo de concentración de Tolueno; también presenta doce datos experimentales para las mezclas n-Pentano - Tolueno, n-Heptano – Tolueno y n-Octano – Tolueno en función de la concentración del Tolueno en el rango de bajas concentraciones, hasta 0.0800 de fracción molar, utilizando la sílica gel como adsorbente en todos los casos. Determina la isoterma de adsorción aparente a 30°C y se ha supuesto la adsorción preferencial del Tolueno a partir de soluciones líquidas binarias n-alcano – Tolueno. Se ha adoptado el tratamiento termodinámico de adsorción a partir de soluciones binarias propuestas por Everett y la teoría de Gibbs para adsorción de líquidos en superficies sólidas. El adsorbente utilizado es sílica gel de marca J. T. Baker de 60-200 mesh, microporoso, de 605 m2/g de área superficial BET evaluada con nitrógeno para ésta investigación. Las mezclas fueron preparadas con reactivos de alta pureza provenientes de marcas de reconocido prestigio, la prueba que se ha considerado determinante para caracterizar el adsorbato es el índice de refracción de la sustancia pura a 25°C. La concentración antes y después de la adsorción ha sido determinada por refractometría a 25.00 ± 0.02°C con un refractómetro Baush & Lomb con ± 0.00003 de exactitud. / Tesis

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad el estudio de la adsorción de los aniones nitrato y nitrito en soluciones acuosas empleando arcillas organofílicas como adsorbentes. Las arcillas organofílicas se obtuvieron mediante la sustitución de los cationes de cambio presentes en las arcillas precursoras por cationes amonio cuaternario, para ello se emplearon dos arcillas precursoras, una arcilla cálcica natural (FS) y la misma arcilla intercambiada con Na+ (CP) y dos cationes amonio hexadeciltrimetilamonio (HDTMA) y benciltrietilamonio (BTEA) con cantidades equivalentes a 1.5, 2.5 y 4.0 de capacidad de intercambio catiónico (C.E.C.) de la arcilla precursora. Para determinar las características estructurales, morfológicas y texturales de las arcillas precursoras y organofílicas se emplearon técnicas analíticas e instrumentales. Los difractogramas de rayos X (DRX) obtenidos mostraron una variación significativa en el espaciado basal d001 entre las arcillas precursoras y las arcillas organofílicas. Además, la presencia de los grupos –CH2 y C-N en los espectros FTIR confirmaron la presencia de los cationes amónicos en las arcillas organofílica. Este intercambio también fue evidenciado mediante la titulación Boehm y el análisis del punto de carga cero. Del análisis de sorción de N2 se observó una reducción del área superficial en las arcillas organofílicas. Considerando la capacidad de adsorción de las arcillas organofílicas para ambos aniones (nitrato y nitrito) se encontró el siguiente orden: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA- 4.0 > FS-HDTMA-2.5 > CP-HDTMA-1.5 > > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA- 4.0 > FS-BTEA-2.5 > CP-BTEA-1.5 > FS-BTEA-1.5. La adsorción de nitrato y nitrito fue rápida en los primeros minutos logrando alcanzar el equilibrio entre los 8 - 15 min. El modelo cinético que presentó un mejor ajuste con los resultados experimentales de la adsorción de ambos aniones fue el de pseudo-segundo orden. Con respecto a las isotermas de adsorción de nitrato se encontró un mejor ajuste con los modelos de Redlich-Peterson y Langmuir, mientras que para la adsorción de nitrito, las isotermas se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir. Al evaluar los factores que influyen en la capacidad de adsorción de nitrato y nitrito se logró alcanzar la máxima adsorción a pH = 4 y con una cantidad de sal amónica equivalente a 4.0 C.E.C de la arcilla precursora, mientras que a pH = 10 y con una cantidad de sal amónica de 1.5 C.E.C se obtuvo una mínima adsorción. / The present thesis aimed to study the adsorption of nitrate and nitrite anions in aqueous solutions using organophilic clays as adsorbents. The organophilic clays were obtained by replacing the exchange cations present in the precursor clays with quaternary ammonium cations. For this purpose, two precursor clays were used, was the one natural calcium clay (FS) and the other was the same clay exchanged with Na+ (CP) and two ammonium cations, hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) and benzyltriethylammonium (BTEA) with amounts equivalent to 1.5, 2.5 and 4.0 cation exchange capacity (C.E.C) of the precursor clay. In order to determine the structural, morphological and textural characteristics of the precursor clays and the organophilic clays, instrumental and analytical techniques were used. The obtained X-ray diffractograms (XRD) showed a significant variation in the basal spacing d001 between the precursor clays and the organophilic clays. In addition, the presence of the -CH2 and C-N groups in the FTIR spectra confirmed the presence of the ammonium cations in the organophilic clays. This exchange was also evidenced by the Boehm titration and the zero charge point analysis. From the N2 sorption analysis, a reduction of the surface area was observed. Considering the adsorption capacity of the organophilic clays for both anions, the following order was found: CP-HDTMA-4.0 > CP-HDTMA-2.5 > FS-HDTMA-4.0, FS-HDTMA-2.5 > CPHDTMA- 1.5 > FS-HDTMA-1.5 > CP-BTEA-4.0 > CP-BTEA-2.5 > FS-BTEA-4.0 > FS-BTEA-2.5 > CPBTEA- 1.5 > FS-BTEA-1.5. The adsorption of nitrate and nitrite was fast in the first few minutes, reaching equilibrium at 8 - 15 min. The kinetic model that presented a better fit with the experimental results of the adsorption of both anions was pseudo-second order. With respect to the nitrate adsorption isotherms, a better fit was found with the Redlich-Peterson and Langmuir models, while for the nitrite adsorption, the isotherms were better correlated with the Langmuir model. When evaluating the factors that influence the adsorption capacity of nitrate and nitrite, it was possible to reach the maximum adsorption at pH = 4 and with an amount of ammonium salt equivalent to 4.0 C.E.C of the precursor clay, while at pH = 10 and with an amount of ammonium salt of 1.5 C.E.C a minimum adsorption was obtained. / Tesis

El presente trabajo de tesis tiene por objetivo la preparación de un nuevo material compuesto (composite) a base de armazones metales orgánicos (MOF-235) soportados en carbones activados (CA), estos últimos provenientes de la semilla de aguaje. El composite fue elaborado para mejorar la capacidad de adsorción de DMA obtenida inicialmente con los materiales precursores del composite. El CA fue preparado a partir de las semillas de aguaje (Mauritia Flexuosa) por activación química con ácido fosfórico a las razones de impregnación de 0,5; 0,75; 1,0; 1,5 gH3PO4/gprecursor y a la temperatura de activación de 600°C. La caracterización de los materiales adsorbentes se realizó mediante las técnicas instrumentales: FTIR, TGA, SEM, EDX, DRX y sorción de N2. Para conocer la química superficial de los carbones activados se obtuvo el valor del punto de carga cero y se realizó la titulación Boehm para la determinación de la acidez superficial. Los carbones activados son estructuras amorfas que por DRX presentan dos planos grafíticos (d100 y d002). Estos materiales presentaron áreas superficiales mayores a 600 m2.g-1, con alta microporosidad en su conformación. La porosidad del material fue también observada en las micrografías SEM. Se identificaron grupos oxigenados y fosforados en su composición por espectroscopía infrarroja (FTIR), siendo confirmados por titulación Boehm. Por otra parte, el armazón metal orgánico MOF-235 fue sintetizado por el método solvotérmico empleando como metal de aporte al hierro y como ligando orgánico al ácido tereftálico. En la caracterización del MOF por difracción de rayos X se identificó que presenta una estructura cristalina con fórmula estructural [Fe3O(C8H6O4)3(DMF)3][FeCl4]·(H2O). Además por esta técnica, se pudo identificar la celda unitaria del MOF, siendo de estructura hexagonal. Los MOF también fueron observados en las micrografías SEM donde los cristales mostraron una estructura hexagonal vista como romboides en las imágenes. Los grupos funcionales obtenidos del FTIR, así como el análisis TGA y el difractograma de rayos X evidenciaron la pureza del MOF-235 obtenido. Para la preparación de los composites se consideraron dos métodos de preparación, el primero por rotaevaporación y el segundo por síntesis directa del MOF sobre la superficie del CA. Las pruebas de caracterización permitieron determinar la relación de CA:MOF óptima para la preparación del composite, identificando al método de síntesis directa como el que produjo un composite con una distribución más homogénea de MOF sobre el carbón, sin obstrucción de poros. El composite preparado por este último método presenta las características fisicoquímicas y propiedades de ambos materiales, juntos permiten potenciar la capacidad de adsorción del material resultante. Considerando como variable el grado de impregnación, se obtuvieron los siguientes composites: CA-0,5-MOF; CA-0,75-MOF; CA-1,0-MOF y CA-1,5-MOF. La capacidad de adsorción de los composites fue mayor que la de los carbones activados y MOF. Para una concentración de 2000 ppm de DMA, el orden considerando la capacidad de adsorción de los composites fue el siguiente: CA-1,5-MOF > CA-1,0-MOF > CA-0,75-MOF > CA-0,5-MOF. Los modelos cinéticos que presentaron una mejor correlación con los resultados experimentales de CA, MOF y CA-MOF fueron los de pseudo segundo orden y Elovich indicando que la adsorción de DMA se realiza en sitios heterogéneos principalmente quimisorbidos en la superficie del adsorbente. Los resultados experimentales de las isotermas de adsorción para los carbones activados se correlacionaron mejor con los modelos de Langmuir y Temkin indicando una adsorción sobre una superficie energéticamente homogénea. Por su parte, los resultados de la isoterma del MOF-235 se correlacionaron mejor con el modelo de Langmuir y fue confirmada por el modelo de Redlich-Peterson, indicado que la adsorción ocurre en los sitios activos con energía equivalente. / Tesis

El presente trabajo se centró en la síntesis y la caracterización de carbón activado modificado con cobre con el propósito de a) potenciar las propiedades del carbón como material adsorbente de compuestos fenólicos: fenol, 4-nitrofenol y 4-clorofenol, b) evidenciar la propiedad bacteriostática del carbón modificado con cobre en contacto con las cepas de Escherichia coli. Se utilizaron como precursor semillas de aguaje (Mauritia Fleuxuosa L.f.), que es un material lignocelulósico, abundante y renovable. Se estudió el efecto de la funcionalización ácida del carbón activado variando la concentración del ácido, temperatura y tiempo de contacto, y analizando su efecto en el cobre incorporado en la superficie del carbón. Los resultados mostraron una disminución en la capacidad de adsorción del carbón funcionalizado y modificado con cobre. Se realizó el estudio de la capacidad adsortiva del carbón impregnado con Cu sin la funcionalización ácida considerando los siguientes aspectos: a) La influencia de la cantidad de Cu incorporado, pH de la solución y temperatura de reducción. Los resultados mostraron un aumento en la capacidad de adsorción del 4-nitrofenol, una reducción con el fenol y ninguna variación con el 4-clorofenol. b) La quimisorción de los compuestos fenólicos en presencia de oxígeno molecular (O2). Se obtuvo como resultado un incremento en la capacidad de adsorción del fenol y una reducción del 4-clorofenol y 4-nitrofenol. c) La evaluación de la propiedad bacteriostática del carbón modificado con cobre mostró la inactivación de las cepas de Escherichia coli puestas en contacto. d) El estudio cinético y en condiciones de equilibrio para evaluar el efecto del tiempo de equilibrio, pH de la solución, relación masa de carbón/volumen de solución y temperatura de adsorción. Los resultados experimentales se correlacionaron con losmodelos cinéticos y de isotermas. Como resultado final se determinó el proceso de adsorción de los compuestos fenólicos estudiados. / The present work focused on the synthesis and characterization of activated carbon modified with copper with the purpose of a) enhancing the properties of the coal as adsorbent material of phenolic compounds: phenol, 4-nitrophenol and 4-chlorophenol, b) evidencing the bacteriostatic property of copper-modified carbon in contact with strains of Escherichia coli. It was used as precursor seeds of aguaje (Mauritia Fleuxuosa L.f.) that is an abundant and renewable lignocellulosic material. The effect of acid functionalization of activated carbon was studied by varying the acid concentration, temperature and contact time, and analyzing its effect on the copper incorporated in the surface of the coal. The results showed a decrease in the adsorption capacity of the functionalized carbon and modified with copper. The study of the adsorptive capacity of the coal impregnated with Cu without acid functionalization was carried out considering: a) The influence of the amount of Cu incorporated, solution pH and reduction temperature. The results showed an increase in the adsorption capacity of 4-nitrophenol, a reduction with phenol and no variation with 4-chlorophenol. b) The chemisorption of the phenolic compounds in the presence of molecular oxygen (O2), resulting in an increase in the adsorption capacity of the phenol and a reduction with respect to 4-chlorophenol and 4-nitrophenol. c) Evaluation of the bacteriostatic property of copper-modified carbon which showed the inactivation of strains of Escherichia coli brought into contact. d) The kinetic study and under equilibrium conditions to evaluate the effect of equilibrium time, solution pH, mass ratio of carbon / volume of solution and adsorption temperature. The experimental results were correlated with kinetic and isothermal models. As a final result the adsorption process of the studied phenolic compounds was determined / Tesis