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http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/24157
Título : | Evaluación del potencial del hidrogel a base de fibras de celulosa para la remoción de cadmio en medios acuosos. |
Autor : | Zhigue Armijos, Lisbeth Estefanía Ordóñez Paladinez, Víctor Daniel |
Director(es): | Yánez Romero, María Elena |
Palabras clave : | RAQUIS;CADMIO;ADSORCIÓN;HIDROGEL |
Fecha de publicación : | 2024 |
Citación : | Zhigue Armijos L. E.; Ordóñez Paladinez V. D. (2024) Evaluación del potencial del hidrogel a base de fibras de celulosa para la remoción de cadmio en medios acuosos. [Trabajo de titulación, Universidad Técnica de Machala]. Repositorio Institucional-Universidad Técnica de Machala. |
Descripción : | El cadmio (Cd+2) es un metal pesado considerado altamente toxico, sus características lo han convertido en el mayor contaminante de fuentes hídricas por actividades industriales especialmente al término de un proceso en las actividades mineras, este contaminante se bioacumula en los organismos acuáticos, afectando no solo la biodiversidad de los mismos, sino que también altera la cadena trófica. Ante la problemática planteada este trabajo experimental se plantea como objetivo principal evaluar la eficiencia de un hidrogel compuesto modificado con fibras de celulosa, quitosano y polietilenimina para la remoción de cadmio en soluciones acuosas, elaborar tres materiales adsorbentes FC, CS/PEI y FC/CS/PEI, realizar la caracterización de los materiales mediante XR, SEM, FTIR, hinchamiento y retención, además comprobar la capacidad de adsorción a partir de una solución madre con concentración de 2500 ppm a diferentes pH (3,4,5,6). Mediante el presente trabajo experimental se pudo demostrar que el hidrogel compuesto FC/CS/PEI exhibió una capacidad de adsorción de cadmio significativamente superior a la de sus precursores individuales, alcanzando un máximo de 31.22 mg/g a pH 5. Esta eficiencia se atribuye a la sinergia entre la nanocelulosa, el quitosano y la polietilenimina, cuyos grupos funcionales facilitaron la interacción electrostática y la formación de enlaces de coordinación con los iones metálicos. El material presentó un elevado potencial de carga cero (9.2196) promoviendo la adosrcion de cationes en medios alcalinos. El análisis FTIR confirmó la preservación de los grupos funcionales activos, que favorecen la adsorción, mientras que la difracción de rayos X reveló un bajo grado de cristalinidad (53.72 %), reforzando este efecto. El hidrogel FC/CS/PEI mostró una estructura densa con baja porosidad (10.52 μm), lo que mejoró su estabilidad y resistencia. Además, alcanzó el mayor porcentaje de hinchamiento (2313.88 % a los 90 min) y presentó una alta estabilidad en la retención de agua, con una liberación menor al 1 % tras 60 horas. Estos resultados destacan al hidrogel compuesto como un material eficiente y viable para la remediación de aguas contaminadas con metales pesados, con potencial para optimización y escalamiento. |
Resumen : | Cadmium (Cd+2) is a heavy metal considered highly toxic, its characteristics have made it the major pollutant of water sources due to industrial activities, especially at the end of a process in mining activities, this pollutant bioaccumulates in aquatic organisms, affecting not only their biodiversity, but also alters the trophic chain. The main objective of this experimental work is to evaluate the efficiency of a composite hydrogel modified with cellulose fibers, chitosan and polyethylenimine for the removal of cadmium in aqueous solutions, to elaborate three adsorbent materials FC, CS/PEI and FC/CS/PEI, to perform the characterization of the materials by XR, SEM, FTIR, swelling and retention, and to verify the adsorption capacity from a stock solution with a concentration of 2500 ppm at different pH (3,4,5,6). Through the present experimental work, it could be demonstrated that the FC/CS/PEI composite hydrogel exhibited a significantly higher cadmium adsorption capacity than its individual precursors, reaching a maximum of 31.22 mg/g at pH 5. This efficiency is attributed to the synergy between nanocellulose, chitosan and polyethylenimine, whose functional groups facilitated the electrostatic interaction and the formation of coordination bonds with the metal ions. The material exhibited a high zero charge potential (9.2196), promoting the adsorption of cations in alkaline media. FTIR analysis confirmed the preservation of the active functional groups, which favor adsorption, while X-ray diffraction revealed a low degree of crystallinity (53.72 %), reinforcing this effect. The FC/CS/PEI hydrogel displayed a dense structure with low porosity (10.52 μm), which enhanced its stability and resistance. Furthermore, it reached the highest swelling percentage (2313.88 % at 90 min) and exhibited high stability in water retention, with a release of less than 1 % after 60 hours. These results highlight the composite hydrogel as an efficient and viable material for the remediation of waters contaminated with heavy metals, with potential for optimization and scale-up. |
URI : | http://repositorio.utmachala.edu.ec/handle/48000/24157 |
Aparece en las colecciones: | Trabajo de Titulación Ingeniería Química |
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