Síntesis y caracterización de hidrogeles de ácido acrílico/lignina modificada, para su aplicación en la remoción de iones de metales pesados

Abstract

En este trabajo se sintetizaron 10 muestras de hidrogeles a partir de ácido acrílico y lignina modificada químicamente, la cual se modificó agregándole un grupo vinilo para conferirle la capacidad de actuar como entrecruzante. El propósito principal fue, una vez sintetizados los hidrogeles con la lignina modificada, poner los hidrogeles en contacto con soluciones de nitrato de plomo (Pb(NO3)2) y sulfato cúprico (CuSO4) y analizar la interacción polímero-metal de los hidrogeles con los iones Pb+2 y Cu+2 presentes en la solución. A la lignina modificada, se le realizaron análisis de FTIR, RMN de H1 de líquidos, RMN de C13 de sólidos y DSC, por otra parte a los hidrogeles se les realizaron pruebas de cinética de hinchamiento tanto en agua como en las soluciones de los iones de Pb+2 y Cu+2. Para conocer las características de captación de Pb+2 y Cu+2 de estos materiales, se realizaron las caracterizaciones siguientes: a) Estudio de cinética de hinchamiento en agua. b) Estudio de la cinética de hinchamiento en solución de plomo y cobre. c) Determinación de la captación máxima de Pb+2 y Cu+2. d) Evaluación del efecto del pH de la solución sobre el alcance de captación de los metales. Mediante las pruebas de caracterización de FTIR, RMN de H1 de líquidos, RMN de C13 de solidos se logró comprobar que el grupo vinilo se adiciono a la lignina. En las pruebas de hinchamiento se observó que la muestra que contiene 4% de lignina y 0.1% de entrecruzante (n-Metilenbisacrilamida) tiene un porcentaje de hinchamiento de 1600, sin embargo la muestra que contiene solo 4% de lignina y 0% de entrecruzante (n-Metilenbisacrilamida) logro hinchar hasta un 35000%. Al poner a hinchar las muestras es soluciones de plomo y cobre, se observó que las muestras llegan a su punto máximo de hinchamiento, pero después hay una decaída en el porcentaje de hinchamiento, esto es debido a que el agua funciona como un vehículo para llevar el ion dentro de la matriz, al mismo tiempo que hace que la matriz se hidrate y ésta se abra. Ya que se abrió la matriz, el ion se adhiere a las paredes del hidrogel llenando los espacios para que el agua se asocie, al no encontrar a que asociarse el agua, ésta sale de la matriz. Para la captación de los iones metálicos se realizó la prueba de captación máxima de plomo y cobre. Con esta prueba se observó que los hidrogeles tienen mayor afinidad para captar plomo, ya que se encontraron porcentajes de remoción cercanos al 90% y de cobre el porcentaje de remoción fue alrededor del 80%. Esto supera lo reportado con anterioridad y además cabe mencionar que esta captación se realiza en 4 horas, este es un tiempo relativamente corto comparado con los reportados por Peñaranda y colaboradores, los cuales realizaron esta prueba en 96 horas [20].