Miembros del Jurado

Dr. Miguel Ángel Blesa (director de la carrera de Doctorado en Ciencia y Tecnología Mención Química –3iA– UNSAM)

Dra. Rosa María Torres Sánchez (investigadora principal CONICET)

Dr. Marcelo Javier Avena (profesor titular, Dto. Química UNS – investigador independiente CONICET)

Resumen

Los óxidos mesoporosos presentan poros ordenados monodispersos, de diámetros entre 2-50 nm y un área específica de hasta 1000 m²/g. Estos materiales se sintetizan combinando las reacciones de tipo Sol-Gel y el autoensamblado de surfactantes. La incorporación de un grupo orgánico a un óxido mesoporoso incrementa significativamente las potencialidades del material, ya que le imparte versatilidad química a un esqueleto de un oxido inorgánico. Estos nuevos materiales presentan un gran abanico de aplicaciones, que van desde el anclado de macromoléculas hasta la complejación de metales disueltos, para su recuperación y concentración.

El objetivo de este trabajo de tesis fue el diseño de un material capaz de adsorber Cu(II) (ion que suele encontrarse en aguas de desecho industrial), que cumpliera además con los siguientes requisitos: a) desorción del ion de interés con una mínima modificación de las condiciones, b) concentración de los iones desorbidos y c) capacidad de reutilización. Conociendo las interesantes características que presentan los materiales mesoporosos híbridos (MMH), se eligieron estos sistemas como posibles materiales adsorbentes.

Se sintetizó, como matriz, un óxido mesoporoso de sílice (SBA-15), el cual se funcionalizó por post-grafting con (3-aminopropil) trietoxisilano. Se estudió la influencia del tratamiento térmico posterior a la funcionalización y los efectos de distintas condiciones de modificación superficial.

Se logró obtener una carga entre 64 y 90 mg Cu(II) por gramo de material. Se desorbió el Cu(II) con HCl 0,1M logrando una concentración final de cobre 14 veces mayor a la inicial. Estos materiales pudieron ser reutilizados durante 20 ciclos. Posteriormente, se incorporaron estos MMH dentro de un polímero (PAN) para estudiar la adsorción-desorción en flujo, con columnas empacadas de lecho fijo, obteniéndose resultados muy alentadores.

Se exploró el uso de otros complejantes de Cu(II): a) un dendrímero basado en melanina sintetizado a partir del grupo amino y b) un derivado de ácido succínico, funcionalizando la superficie con ácido 2-((2-(trimetoxisilil)etil)tio)succínico, el cual fue obtenido mediante la reacción “clickchemistry” tiol-eno entre ácido mercaptosuccínico y trimetoxivinilsilano.

La caracterización de los materiales obtenidos, en cuanto a estructura, se realizó por TEM, SEM, SAXS y sorción de N₂. La caracterización química de los MMH, se realizó mediante FTIR, Análisis elemental, XPS y EDS.

Los resultados obtenidos de este trabajo de tesis aportan conocimiento sobre la estabilidad de la matriz del óxido mesoporoso y de los grupos funcionales dentro de los MMH. Este conocimiento sobre la estabilidad del material en general permite obtener un adsorbente reutilizable. Por otra parte, la síntesis de un silano “a medida” conduce al desarrollo racional de la funcionalidad interna de un MMH, permitiendo obtener materiales absorbentes altamente selectivos.