Estudio de la remoción de arsénico (As) por medio de la adsorción utilizando nanomateriales

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(1)UNIVERSIDAD DE SONORA. DIVISIÓN DE INGENIERÍA !el SABER� MIS HIJOS il'IARA MI GRA.WDEZA. DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA. Y METALURGIA. "ESTUDIO DE LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO (As) POR MEDIO DE LA ADSORCIÓN UTILIZANDO NANOMA TERIALES". Tesis. Que para obtener el título de:. INGENIERO QUÍMICO ... .. PRESENTA. ANA ROSELA ENRÍQUEZ MONTOYA. Hermosillo, Sonora. Diciembre 2015.

(2) Universidad de Sonora Repositorio Institucional UNISON. Excepto si se señala otra cosa, la licencia del ítem se describe como openAccess.

(3) ÍNDICE. ÍNDICE. DE. ÍNDICE. DE. DE. CONTENIDO. FIGURAS. VII. TABLAS. IX. RESUMEN. Capítulo. 11. l.. X. Introducción. y. Objetivos. 1. 1 . 1. 1 ntroducción. 1. 1.2. Objetivos. 2. 1.2.1. Objetivo. 1.2.2. Objetivos. Capítulo. 11.. General. p a rt i c u l a r e s. Contaminación. 11.2. Arsénico. 11.2.2. por. Toxicidad. Efectos. 11.4. Métodos. del. en. el. mundo. y. en. México. de. arsénico. en. remoción. 11.6. Nanomateriales. en. no. agua. el. de. 8. Medio. Ambiente. 9. arsénico. 1 O. 12. '.. de. nanomateriales. Cantidad. de. 11.7.2. Isotermas. sustancia. de. adsorbida. Adsorción. de. 1 3. 1 3. M.-. 1 1 . 7.1. definido.. 6. Adsorción. de. Marcador. adsorbentes. Producción. Modelos. 3. arsénico. arsénico. Materiales. 11.8. arsénico. de. del. 11.5. 11.7. 3. ¡Error!. Especiación. 11.3. 11.6.1. 2. Antecedentes. 1 1 . 1. 11.2.1. 2. 14. 16. disoluciones. adsorción. 17. 19. 11.8.1. M o d el o. de. Langmuir. 20. 11.8.2. Modelo. de. Freündlich. 20. 11.8.3. Modelo. de. BET. 11.9. Cinética. de. (Brunauer,. Emmett. y. Teller). adsorción. 11.9.1. Modelos. 11.9.2. Modelo. 22. Empíricos. Empíricos. 21. de. de. pseudo-primer. orden. pseudo-segundo. orden. 23. 24.

(4) 1 1 . 1 0. Distribución. 1 1 . 1 1. Determinación. 1 1 . 1 1 . 1. Capítulo. Superficie. 1 1 1 .. de. Metodología. Reactivos. 111.2. Preparación. 1 1 1 . 3. Caracterización. 111.3.2. carga. s u p e rfi c i a l. propiedades. específica,. 1 1 1 . 1. 111.3.1. ". de. 25. texturales. volumen. de. de. Adsorción. 26. de. de. N2. Absorción. a. 77. Atómica. Electrónica. 111.3.5. Determinación. de. la. acidez. adsorción. 1 1 1 . 4 . 1. Estudio. de. la. 111.4.2. Estudio. de. las. Resultados. de. cinética. de. Transmisión. y. de. de. carga. en. adsorción. de. (MET). 29. superficial. 30. basícidad. arsénico. isotermas. y. 29. 29. distribución. la. (AA). K. la. de. los. para. 31. nanomateríales. . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . .. arsénico. 1. adsorción. 33. Discusión. 3 4. Adsorción. I V.1 .3. IV.1.4. Distribución. de. la. de. de. Estudio. de. la. IV.2.3. Estudio. de. las. Capítulo. VI.. N2. a. 77. carga. a. (AA). 3 4. 3 4. de. Transmisión. (MET). ,.. superficial. de. arsénico. diferentes. cinética. Atómica. K. Electrónica. As. IV.2.2. V.. Absorción. adsorción. Adsorción. Capítulo. de. de. Microscopía. Estudio. IV.2.1. 3 4. Espectroscopia. I V.1 .2. 31. 32. Caracterización. I V . 1 .. 28. 29. de. IV.2. poro. 28. Determinación. IV.1. de. nanomateriales. 111.3.4. IV.. tamaño. 26. 28. Microscopía. Capítulo. y. nanomateriales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Espectroscopia. Estudios. poro. los. Experimental. 111.3.3. 111.4. de. de. isotermas. 36. 37. en. los. nanomateríales. temperaturas. y. valores. de. 39. pH. 39. adsorción. 42. de. 46. adsorción. Conclusiones. 50. Recomendaciones. 51. Bibliografía. 52. VI.

(5) ÍNDICE. DE. FIGURAS. Página. Figura. 11.1 .. Acuíferos con elevadas concentraciones de Arsénico en el. 4. mundo.. 11.2.. Diagrama de especíación del Arsénico ( 1 1 1 ) .. 7. 11.3.. Diagrama de especiación del Arsénico (V).. 7. 11.4.. Representación esquemática de la insaturación del campo. 15. de fuerzas de la superficie de un sólido.. ". 11.5.. Clasificación de las isotermas de adsorción para. 17. disoluciones según Giles.. 11.6.. Representación esquemática de la transferencia de masa en. 23. los poros del material adsorbente.. IV.1.. Isotermas de Adsorción de N2 a 77 K del soporte S B A - 1 5 y. 35. los nanomateríales.. IV.2.. Micrografías MET de los nanomateríales.. 37. IV.3.. Distribución de la carga superficial del nanomaterial. 38. 1Pd/SBA.. IV.4.. Distribución de la carga superficial del nanomaterial. 38. 10Cu/SBA.. IV.5.. Adsorción de As en los nanomateriales a diferentes pH·a. 40. 25 ºC.. IV.6.. Adsorción de As en los nanomateriales a diferentes pH a. 41. 35 ºC.. IV.7.. Adsorción de As en los nanomateriales a diferentes pH a. 41. 45 ºC.. !V.B.. Cinética de adsorción de As en los nanomateriales a 45 ºC.. VII. 42.

(6) ÍNDICE. DE. F I G U RA S. Figura. Página. IV.9.. Ajuste de difusión intrapartícula del As en el 1 Pd/SBA.. 44. IV.10.. Ajuste de difusión intrapartícula del As en el 1 OCu/SBA.. 45. IV.11.. Isoterma de adsorción de As en 1 Pd/SBA.. 47. IV.12.. Isoterma de adsorción de As en 1 OCu/SBA.. 48. ". VIII. .. ..

(7) ÍNDICE. DE TABLAS. Tabla. Página. 11.1 .. Métodos de remoción de arsénico.. 1 1. 111.1.. Reactivos utilizados para la preparación de los. 28. catalizadores.. IV.1.. Superficie especifica del soporte SBA-15 y los. 36. nanomateriales.. IV.2.. Valores del PCC, acidez y basicidad de los. 39. nanomateriales.. IV.3.. Ajuste de las cinéticas de adsorción a los modelos. 43. cinéticos de adsorción.. IV.4.. Parámetros de difusión intraparticula de la adsorción. 46. de As en los nanomateriales.. IV.5.. Parámetros de los ajustes de las adsorción en los nanomateriales.. IX. isotermas de. 49.

(8) RESUMEN. En. la actualidad la contaminación es un problema que afecta a todo el planeta,. y entre. ellas destaca. principalmente. por. la. la. contaminación. acción. del. del. hombre. agua,. la. y. fuentes. por. cual. puede. ser provocada. naturales.. Entre. los. contaminantes más peligrosos en el a g u a se tiene al arsénico (As) el cual es un. elemento muy tóxico para los seres vivos.. el. ". agua. de. manera. natural. ya. que. se. Este contaminante está presente en. encuentra. distribuido. en. la. corteza. a esto. muchas. 4. terrestre. con. corrientes. 2. ppm. (5. acuáticas. x. 10. %). aproximadamente;. subterráneas. humanas como el consumo,. que. riego o en. son. la. usadas. y debido. para. diversas. actividades. industria, están en contacto con este. elemento provocando un grave problema de salud para la sociedad.. La Organización M u n d i a l para la Salud (OMS) y la Agencia para la Protección al. Medio Ambiente de Estados Unidos (USEPA) establecen que el límite permitido. de As para. SSA 1 - 1 9 9 4. consumo h u m a n o es de 0.01. tiene. concentraciones. regiones de. aguas. de. salud. límite. elevadas. México.. abastecimiento,. de. un. de. lo que. países. como. (USEPA,. 0.025. en. el. un. agua. este. problema. metaloide. Bangladesh,. 2006) y la. mg/L.. estos acuíferos son. constituye. con. de. arsénico. Varios de. contaminadas. en. permitido. mg/L. Se. subterránea. utilizados. importante, ya. ha. India,. han. ocasionado. Taiwan,. NOM-127-. encontrado. de. diversas. como fuentes de. que. el consumo. graves. problemas. Argentina,. y. Chile. (Smedley et a l . , 2002).. Por. este. motivo. se. contaminante. del. económicas.. Entre. intercambio. iónico. han. agua. a. estos. y. buscado. través. de. métodos. adsorción. a. muchas. métodos. alternativas. y. destacan. través. de. técnicas. la. para. eliminar. efectivas,. coagulación,. adsorbentes. como. naturales, a l ú m i n a s activadas, carbones activados y nanomateriales.. X. este. viables. y. floculación,. las. zeolitas.

(9) Para. llevar a cabo. estudio. y. la. adsorción. caracterización. de. del As. éstos,. en. adsorbentes. como. conocer. superficial, la determinación del punto de carga. se. la. necesita. distribución. cero (PCC),. hacer. de. un. carga. para determinar el. pH optimo en el que el As se adsorbe con mayor facilidad, la acidez y basicidad;. conocer. sus. cuantitativo,. propiedades. texturales. y. realizar. un. análisis. a fin de encontrar las condiciones óptimas para. de. cualitativo. y. llevar a cabo una. adsorción eficaz.. Por. -. lo tanto,. paladio. y. en. este trabajo. cobre,. caracterización. se. soportados. fisicoquímica. de. propone el. en. los. uso de. sílice. adsorbentes. mesoporosa. adsorbentes. fue. tipo. realizada. metálicos. de. SBA-15.. La. por. absorción. atómica, adsorción de N2 a 77 K y por microscopia electrónica de transmisión. De. los. adsorbentes sintetizados,. arsénico. presentando. 45 ºC durante 3. una. horas,. una remoción de 96 °/o.. debido. al. menor. el. remoción. 1 Pd/SBA fue el. del. 99. ºlo. a. más. pH. 5,. rápido para. a. una. temperatura. mientras que el adsorbente de cobre a pH 4,. La mayor adsorción presentada en. porcentaje. del. metal. paladio,. ya. que. adsorber. de. presentó. 1 Pd/SBA puede ser. esto. le. da. una. mejor. dispersión a este sobre el soporte y por lo cual existen más sitios activos para. una. mayor. adsorción. de. arsénico,. mientras. que. el. adsorbente. de ·cobre. no. presenta una mayor dispersión metálica. En base a los resultados obtenidos, el. nanomaterial 1 °/o en paladio es el mejor adsorbente para remover arsénico.. Palabras claves: Adsorción, arsénico, 1 Pd/SBA, 1 OCu/SBA.. XI.

(10) Capítulo l. Introducción y Objetivos. 1.1. Introducción. El. arsénico. (As). se. encuentra. distribuido. tanto ha estado en contacto con. ampliamente. en. la. naturaleza. y por. los seres vivos desde hace miles de años.. La. actividad volcánica y la erosión de las rocas son fuentes naturales de arsénico;. además movilizado por actividades antropogénicas como la. pesticidas,. ". arsénico. en. problema. grave que. México.. aguas. conservadores. subterráneas. afecta. para. destinadas. a millones de. la. madera.. al. La. consumo. personas en. uso de. presencia. humano. el mundo. de. es. un. incluyendo. a. La exposición a este contaminante tiene efectos nocivos para la salud,. como es. glóbulos. y. herbicidas. minería, el. irritación. rojos. del estómago e intestinos,. y blancos,. cambios. en. la. disminución. piel,. e irritación. en. de. la. producción. de. los. pulmones.. Es. sugerido que la toma de significantes cantidades de Arsénico inorgánico puede. intensificar. piel,. las. pulmón,. posibilidades. hígado. concentración. de. y sistema. permitidos. para. desarrollar. cáncer,. linfático.. Por ello. contacto. humano. especialmente. existen. valores. establecidos. cáncer. de. máximos. de. por. la. OMS. y. mg/L (USEPA, 2006) y en México la N O M - 1 2 7 - S S A 1 -. USEPA el cual es de 0 . 0 1. 1994 establece un límite de 0.025 mg/L ( N O M , 2000).. Actualmente existen diferentes métodos para la remoción de arsénico, entre los ... más. comunes. inversa,. adsorción. utilizados.. muchos. se. Los. encuentran:. e. intercambio. nanomateriales. contaminantes. nanomateriales. de. precipitación,. y. hierro. en. iónico;. metálicos. especial. soportados. en. .. coagulación-floculación,. siendo. son. la. adsorción. utilizados. para. el. SBA-15. uno. como. arsénico. de. ósmosis. los. más. adsorbentes. se. (Fe/SBA-15). han. que. de. utilizado. han. sido. modificados con diferentes concentraciones de metales. Por otra parte el uso de. nanomateriales. como. los. óxidos. metálicos. han. demostrado. ser. excelentes. adsorbentes de As, debido a su afinidad hacia este elemento formando diversos complejos que se separan del a g u a .. 1.

(11) Tomando. en. adsorción. cuenta. de. soportados. másico. para. adsorción. arsénico. en. impregnación. SBA-15. Pd. mencionado,. nanomateriales. los. cuales. incipiente. con. pH. (As),. se. realizó. y temperatura. para. se. de. fueron. y Cu, respectivamente.. arsénico. de. antes. en. a volumen. de. condiciones. lo. presenta. paladio. elaborados. un. estudio. por. así. 1. de evaluar. de. proponer. estudio. y. (Pd). concentraciones de. Con el fin. el. % en. mejores. de. peso. capacidad. a. la. (Cu). método. y 10. adsorción. las. cobre. el. la. de. de. diferentes. condiciones. experimentales para llevar a cabo la adsorción de arsénico en estos materiales. y. además. se. determinaron. las. características. superficiales,. texturales. y. microscópicas de éstos adsorbentes.. ". 1.2. Objetivos. 1.2.1. Objetivo. Estudiar la. de. General. adsorción de Arsénico con nanomateriales de. encontrar. el. adsorbente. y. las. condiciones. óptimas. paladio y cobre a fin. para. su. remoción. en. aguas superficiales.. 1.2.2. •. Objetivos. p a rt i c u l a r e s. Caracterizar. superficialmente,. texturalmente. y. microscópicamente. los. adsorbentes 1 Pd/SBA y 1 OCu/SBA.. •. Determinar la carga superficial y el punto de carga cero de los materiales. para determinar el pH de trabajo.. •. Estudiar. la. adsorción. de. arsénico. en. nanomateriales. por. medio. de. la. construcción de isotermas de adsorción.. •. Interpretar los modelos teóricos de adsorción. y los resultados obtenidos. experimentalmente de la adsorción del As en los materiales.. 2.

(12) Capítulo 11. Antecedentes. 11.1. El. Contaminación por arsénico en el mundo y en México. agua. es. suministro. un. de. calidad. contaminantes. perjudiciales. recurso. en. natural. apropiada. aguas. para. el. muy. para. corrientes. medio. y. limitado. uso. han. muchos. la. identificados. salud. casos. no. y doméstico.. industrial. sido. y. ambiente. en. como. humana.. hay. Muchos. tóxicos. Entre. ellos. y se. considera el arsénico con una alta prioridad.. La. intoxicación. por. arsénico. se. ha. convertido. en. una. de. las. principales. preocupaciones en todo el mundo. Millones de personas han sido expuestas. a. altas. concentraciones. contaminados,. de. desarrollando. este. metal. severos. a. través. de. problemas de. y. alimentos. alta. toxicidad. agua. salud.. La. de este elemento ha hecho necesaria la aplicación de limites permisibles de. concentración. en. el. agua. potable.. Po. lo. tanto,. el. desarrollo. de. nuevas. técnicas para su eliminación del agua es un asunto importante (Miroslava et. a l . , 2008).. La. Organización. Ambiental. As. para. millones. arsénico. Mundial. de. la. (USEPA) establecen. agua. de. potable;. personas. superiores. problemas. graves. a. de. sin. en. Salud. un. 0.05. mundo. mg/L. y. la. Agencia. límite de concentración. embargo,. el. (OMS). estimaciones. están. expuestas. (Meliker. contaminación. de. indican. et. al.,. arsénico. a. Protección. de 0.01. que. m·g/L de. más. de. concenfraciones. 2007).. son:. de. Los. países. Bangladesh,. 100. de. con. India,. Taiwán, C h i n a , H u n g r í a , R u m a n i a , México, Chile, Argentina, Estados U n i d o s ,. Tailandia, Nepal y Vietnam (Smedley et a l . , 2002).. 3.

(13) En. la. Figura. 11.1.. Se observa de color naranja. las zonas con. alto contenido. de arsénico y de color rojo las zonas con muy alto contenido de arsénico, en. aguas por contaminación. natural de acuíferos y por problemas relacionados. a la minería y fuentes geotermales en el mundo (Smedley et a l . , 2002).. ,. Zonas con alto contenido de Arsénico •. Zonas con muy alto contenido de Arsénico. Figura 1 1 . 1 . Acuíferos con elevadas concentraciones de Arsénico en el mundo. (Smedley et a l . , 2002).. En México, la minería y la sobreexplotación de acuíferos subterráneos son la. principal causa de la contaminación del agua por arsénico.. Mexicana,. (NOM. determinó. que. el. 127-SSA1-1994).. Las. encuentran. principalmente. suroeste. sureste. debajo. y. de. problema. r. e. giones. :. s. 0.01. de. Zima. se. mg/L. limite. en. n. ,. H. altas. el. localizan. norte. las. idal. g. o. (R. por. permisible. concentraciones. y este. áreas. (Planer-Friedrich. contaminación. pá. máximo. ars. é. con. et. al.. nico. omero et a . l. ,. del. menor. ,. 2. en. 200. pais,. 8),. 0. 01. a. g. ). .. ua. Gu. La Norma Oficial. es. de. de. 0.025. mg/L. arsénico. mientras. que. se. en. concentración,. e. S. en. h. an. las. ana uato, j. re. s. G. i. p. g. o. rt. por. ado. uien. uana. el. ju. tes. a o t. 4.

(14) ( M a h l k n e c h t et. Zacatecas,. Durango,. 2004),. Zacatecas. Puebla. municipios. son:. al.,. que. Puerto. y. Salamanca,. (Castro. Sonora. presentan. Peñasco,. et. Guanajuato. al.,. 2003),. Chihuahua,. (Reyes-Gomez. altas. et. al.,. concentraciones. Caborca,. Guaymas. (Rodríguez et. y. San. 2013).. de As. en. Hermosillo. al.,. Luis. En. 2002),. potosi,. Sonora. agua. para. (Jara-Marini. los. beber. et. al.,. 2006).. 11.2. Arsénico. Elemento. q u i rruc o. cuyo. símbolo. es. As,. su. número. atómico. es. 33. y. peso. 4. atómico es de 74.922 g/mol,. en. la. corteza. arsénico. se. terrestre. combina. inorgánicos de. (Vitela-Rodríguez. con. arsénico.. %) distribuido. se encuentra cerca de 2 ppm ( 5 · 1 0 ·. oxígeno,. Por el. et. cloro,. contrario,. al.,. y. en. 2013).. azufre. En. para. animales. y en. el. formar. ambiente,. el. compuestos. plantas. el. arsénico. se combina con el carbono y el hidrógeno para formar compuestos orgánicos de. arsénico.. que. A pesar de. causa. su. distribución. preocupación,. estando. natural,. el. clasificado. arsénico. como. es. un. un. elemento. carcinógeno. tóxico. humano. (Paredes-Ramirez, 2 0 1 2 ) .. El. arsénico. arsina. (-3),. encontrados. se. encuentra. arsenito. con. (111). mayor. en. y. diferentes. arseniato. frecuencia. estados. (V);. en. la. compuestos inorgánicos tales como hidruros,. y. compuestos. formarse. orgánicos. mediante. como. metil. biometilación. y. por. de. siendo. oxidación:. estos. naturaleza.. haluros,. El. óxidos,. dimetilarsénico,. microorganismos. dos·. arsénico. (O),. últimos. los. arsénico. forma. sulfuros y ácidos;. los. cuales. bajo. pueden. condiciones. favorables ( I B E R O A R S E N , 2009).. 5.

(15) La. distribución. geoquímicos. y movilidad. como. pH,. del. reacciones. especies iónicas, actividad. suelo y los. sedimentos. arsénico. como:. de. la. interacción. óxido-reducción,. microbiana,. tales. depende. de factores. distribución. de. otras. reacciones con otros compuestos en el. sulfuros. de. hierro,. óxidos e hidróxidos. de. hierro, a l u m i n i o y m a n g a n e s o , y materia orgánica disuelta ( M o h a n , 2007).. 11.2.1. La. Especiación. valencia. estado. de. arsénico. ". de. se. especies. encuentra. en. pentavalente. no. las. arsénico. óxido-reducción. presentes. esto. de. es. subterránea. en. aguas. As. (V). todos. se. han. de. y. arsénico. del. su. agua. valor. forma. arseniatos,. los. casos,. encontrado. ya. inorgánico. de. pH. trivalente. subterráneas. en. en. en. y. por. ambos. se. tipos.. El. As. aguas. de. Generalmente. (111). contrario,. en. ha. dependiente. agua.. como. el. presentes. que. del. es. en. su. forma. superficiales,. arseniato. que. existe. el. arsenitos,. en. demostrado. su. en. en. pero. agua. cuatro. diferentes formas en soluciones acuosas dependiendo del pH de la solución:. H:iAs04,. cinco. H2As04-,. diversas. 3 HAso/- y As04 -.. formas:. H4AsO/,. De la misma forma el arsenito existe en. H:iAs03,. H2Aso3-,. HAso/-. y. Aso}. ( I B E R O A S E N , 2009).. En las Figuras 1 1 . 2 y 1 1 . 3 se muestran los diagramas de solubilidad para el As. (111). y. As. dominan. (V). cuando. cuando su. de. 9.. respectivamente,. el. pH. es. mayor. las. a tres.. formas. En. coagulación,. filtración,. de. tecnologías. ablandamiento,. precipitación del arsénico.. solubles. las. se. aniónicas. cambio,. pH es menor a 9 y aniónico cuando el. Convencionalmente. especies. donde. de. pH. el. son. muy. importantes. neutro. posee un valor mayor. en. la. Es por este motivo que conocer la. arsénico. arseniato. arsenito _es. tratamiento. basan. del. cuando. tales. como. adsorción. y. valencia y las. se. evalúa. su. remoción (Petkova et a l . , 2009).. 6.

(16) 100. H2As03-. 80 -H3As03 111 Q). HAso32". 60. ·-. u Q). c. 111. 40. Q). � o. 20. ". o 3. 4. 6. 5. 7. 8. 9. 10. 11. pH. Figura 1 1 . 2 . Diagrama de especiación del Arsénico ( 1 1 1 ) . ( S m e d l e y et a l . , 2002).. 100. 80 .. 111 Q). .. 60. u Q). c. 111 Q). 2HAs04. 40. 4-H2AsO. � o. 20. 3-. Aso. 4. o 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. pH. Figura 1 1 . 3 .. Diagrama de especiación del Arsénico (V). (Smedley et a l . , 2002).. 7.

(17) 11.2.2. Toxicidad. del. arsénico. El arsénico existe tanto en forma orgánica como inorgánica. Los compuestos de. arsénico. inorgánico. extremadamente. (como. tóxicos,. en. los. que. tanto. que. se. los. encuentran. compuestos. en. de. el. agua). arsénico. son. orgánico. (como los que se encuentran en pescados y mariscos) son menos perjudiciales. para la salud ( I B E R O A S E N , 2009).. ". Los. órganos. más. afectados. por. la. toxicidad. del. arsénico. son. aquellos. involucrados con la absorción, acumulación y excreción del arsénico (Dukeret et. a l . , 2004),. Efectos más severos de exposición crónica al arsénico inorgánico se. han asociado con enfermedades crónicas-degenerativas, tales como cáncer de. piel,. vejiga,. pulmón,. riñón. e. hígado;. 13. enfermedades. vasculares. periféricas,. neurológicas, cardiovasculares y diabetes mellitus (Meliker et a l . , 2007, Zierold,. et a l . , 2004). El arsénico puede ser responsable de la inhibición de la bomba de. sodio. potasio,. también. puede. disminuir. el. proceso. de. reparación. del. ADN. provocando susceptibilidad al cáncer y otras enfermedades (Duker et _ a l . , 2004).. Los primeros síntomas de la exposición prolongada a altos niveles de arsénico. inorgánico. (por. contaminados). pigmentación,. manos. tras. y las. una. se. ejemplo,. a. observan. lesiones. plantas. exposición. través. generalmente. cutáneas,. de. los. mínima. del. pies. de. consumo. de. en. e. la. piel. aqua · y incluyen. durezas y callosidades en. (hiperqueratosis).. aproximadamente. Estos. cinco. las. cambios. de. palmas de. las. efectos. años. alimentos. y. se. producen. pueden. ser. precursores de cáncer de piel (Cornejo, 2007).. 8.

(18) 11.3. Efectos. del. a rs é n i c o. en. el. Medio. Ambiente. El arsénico (As) se encuentra naturalmente en rocas, suelo, a g u a , aire, plantas. y a n i m a l e s . La actividad volcánica, la erosión de las rocas, los incendios. forestales y las actividades antropogénicas son fuentes que pueden liberar. arsénico en el medio ambiente (Miroslava et a l . , 2008).. El. arsénico. es. un. componente. que. es. extremadamente. duro. de. convertir en. productos solubles en agua o volátil. En realidad el arsénico es naturalmente un. ,,. compuesto. móvil,. básicamente. significa. que. grandes. concentraciones. no. aparecen en un sitio especifico. Esto es bueno, pero el punto negativo es que la. contaminación. esparcimiento. por. de. arsénico. este.. El. llega. arsénico. a. ser. no. se. un. tema. puede. amplio. debido. movilizar fácilmente. al. fácil. cuando. este es inmóvil. Debido a las actividades h u m a n a s , especificamente debido a la. actividad minera y las fundiciones, el arsénico inmóvil se ha movilizado y puede. ahora ser encontrado en muchos lugares donde no existía de forma natural.. El. ciclo. del. arsénico. ha. sido. ampliado. como. consecuencia. de. la. interferencia. humana y debido a esto, grandes cantidades de arsénico terminan en el medio. ambiente. y en. organismos. vivos.. El. arsénico. es. mayormente. emitido. por. las. industrias productoras de cobre, plomo y zinc y en la agricultura (Jarup, 1994).. •. 9.

(19) Las. plantas. absorben. arsénico. bastante. concentraciones puede estar presentes en. arsénico. inorgánico. que. está. actualmente. fácil,. así. la comida.. que. un. alto. rango. de. Las concentraciones del. presente en. las. aguas. superficiales. aumentan las posibilidades de alterar el material genético de los peces.. Esto es. mayormente causado por la acumulación de arsénico en los organismos de las. aguas dulces consumidores de. plantas.. Las aves comen. peces que contienen. altas cantidades de arsénico y morirán como resultado del envenenamiento por. este. ". elemento. como. consecuencia. de. la. descomposición. de. los. peces. (Guzmán-Lloclla, 2 0 1 3 ) .. 11.4. Los. Métodos. niveles. potable. muchas. de. de. remoción. arsénico. de. se. arsénico. pueden. reducir. utilizando diferentes tecnologías.. técnicas. fisicoquímicas. las. para. más. remover. utilizadas. cuales se presentan en la Tabla. el. y. En. a. la. arsénico. con. niveles. seguros. actualidad. del. mejores. agua,. han. para. sido. siendo. resultados;. el. agua. reportadas. las. técnicas. algunas. de. las. 1 1 . 1 .. ... .. 10.

(20) Tabla 1 1 . 1 . Métodos de remoción de arsénico.. Métodos. Incluyen. Procesos de precipitación. Coagulación-filtración (Fiol et a l . , 2 0 0 1 ). Coagulación-floculación (Muñoz et a l . , 2005). Ablandamiento (Johnston et a l . , 2 0 0 1 ). ". Filtración por membranas. Nanofiltración (Xiaowei et a l . , 2009). Osmosis inversa (Yu V. Babak et a l . , 2 0 1 4 ). Electrodiálisis ( K u n d u et a l . , 2005). Procesos de adsorción. Adsorción en a l ú m i n a activada (Goel et a l . , 2004). Carbón activado (Bissen et a l . , 2003). Zeolita naturales y modificadas (Mejía-Zamudio. et a l . , 2009).. Nanomateriales (Carol et a l . , 2009). Para. el. proceso. reportado. muchos. sintéticas con. una. de. remoción. trabajos. en. de. arsénico. las. que. de. 3. ppm. de. Hierro. arsénico. han. arsénico,. hasta 39 mg As/g de zeolita cuando son. de. se. medio. de. utilizado. la. adsorción. zeolitas. se. han. naturales. y. resultados que van desde del 70 al 95 % de remoción a partir de. concentración. ejemplo el. por. ha. (Fe). capacidades. una. capacidad. adsorción. modificadas con otras sustancias,. (Rivera-Huerta et a l . ,. alcanzado. con. 2005).. de. El carbón. adsorción. de. para. hasta. la. de. por. remoción. 2860. mg/g. (Alguacil et a l . , 2004).. 11.

(21) 11.5. Materiales. Un. adsorbente. superficie. un. caracterizan. adsorbentes. es. un. sólido. componente. que. tiene. presente. en. la. capacidad. corrientes. de. retener. liquidas. o. sobre. su. gaseosas.. Se. por una alta superficie especifica y por su inercia química frente al. medio en el que se van a utilizar.. Los materiales solidos empleados como adsorbentes son productos naturales o. sintéticos.. En c u a l q u i e r caso, el proceso de fabricación ha de asegurar un gran. desarrollo. ". superficial. mediante. una. elevada. porosidad.. Los. adsorbentes. naturales como las arcillas y zeolitas tienen pequeñas superficies, mientras que. los adsorbentes más comunes en la industria son carbón activado, gel de sílice. y a l ú m i n a , porque éstas presentan una enorme área de superficie por unidad de 2. peso (1000-1500 m /g) (Leyva et a l . , 2008).. Las. características. importantes. que. debe. reunir. un. buen. adsorbente. relación. de. equilibrio. son. las. siguientes:. •. Alta. capacidad. influyen. en. la. de. adsorción.. eficacia. con. La. que. se. alcanza. la. entre. capacidad. las. fi n a l. fases. y,. en. muchos casos, controla la capacidad real del soluto.. •. Propiedades físicas y tamaño de. necesaria. resistencia. mecánica. menor pérdida de carga. partícula adecuados para -garantizar la. y facilidad. de. manejo,. produciendo. la. posible tanto en lechos fijos como en los móviles. o fluidizados.. •. Coste bajo, tanto de la materia prima como del proceso de fabricación.. •. Fácil. regeneración;. por. deserción,. especialmente. en. el. caso. de. los. procesos continuos.. Los sólidos adsorbentes por lo general se utilizan en forma granular; varían de. tamaño:. desde. pequeños de 50. aproximadamente. µm.. 12. Los sólidos deben. mm. de. diámetro. hasta. granos. poseer ciertas propiedades. tan. relativas a. 12.

(22) la. ingeniería,. lecho. fijo. ofrecer. con. a. través. una. no. se. s o p o rt a r. meter. su. 11.6. Estas. áreas. con. las. la. de. su. son. a. fluir. de. que. tamaño. peso. materiales. en. se. un. la. al. los. les. presión. un. espesor. Si. por. ni. se. o. deben. para. los. ser. no. Si. se. un. deben. arrastrados. se. para. rompan. van. contienen,. reconocibles. no. en. consistencia. que. requerido.. utilizan. ejemplo,. adecuada. que. fácilmente. dar.. gas,. flujo,. manejados. del. a. tener. recipientes. propiedades. o. del. Deben. ser. vaya. liquido. fluye.. lechos. de. o. nivel. La. década,. traído. humana. de. estructuras. ese. ha. vida. escala. con. permite. agua. y. Pastora. Las. detectar. el. et. suelo. al.,. n a n o p a rt i c u l a s. dsorbentes. concentraci. xidas. a l . ,. de. para. ón. de. cobre. 2014;. a. de. y. general,. 1 0 0. esa. capacidad. manera. nm. escala.. tales. (Antilén. medio. las. a. al. sacar. deben. (Treyball,. y. fluir. 2000).. et. (1. amistosa. casi. en. =. nm. La. los. todas. las. se. ocupa. de. 9 10·. m). manipulación. de. y. comparación. nanotecnologia. medio. y. consiste. de. la. en. materia. ambiente,. salud,. 2 0 1 5 ) .. mejorar. ambiente. en. superiores. como. a l . ,. de. la. nanotecnologias. científicos. propiedades. lo. 1. de. avances. problemas. del. una. Por. otras. la. de. sus. entre. dentro. quitar. los. nuestra. capacidad. contaminantes. mediante. la. del. adsorción. para. aire,. el. (Gomez. ).. met. elim. álicas. i n a r el. arsénico. y. número. común.. entre. de. desarrollo. debido. tiene. y. 2014. un. resolver. energía,. nanotecnología. prevenir,. el. tamaños. dispositivos. construcción,. et. corriente. última. la. materiales. o. va. grade. frecuencia. nanomateriales. a. cual. que. Nanomateriales. Durante. en. la. propio. con. aplicación. muy. reduzca. libremente.. ". por. la. del. caída. facilidad. que. según. de. Randhawa. et. esta,. como. a l .. mostrado. arsénico. en. fierro. han. ,. entre. me. 2014. del. carac. agua. los. jores. ,. t erísticas. eliminando. metales. prometedoras. cerca. destacados. adsorbentes. de. ars. del. total. tene. énico. (. mos. co. mo. de. a. la. los. McDonald. ).. 13.

(23) 11.6.1. Producción. Actualmente. la. de. nanomateriales. producción. de. materiales. nanométricos. ha. ido. aumentando. debido a que se están encontrando nuevas aplicaciones en diferentes campos,. por ejemplo. en. la. adsorción. de. metales. pesados y degradación. de. moléculas. orgánicas.. Los. elementos. químicos. cobre. y. paladio. han. sido. poco. utilizados. para. inmovilizar y separa el arsénico del agua a través de su precipitación por Jo cual. se debe demostrar su eficiencia para remover este contaminante.. Para. lograr una mejor adsorción se requiere el uso de un soporte,. al cual se le. colocaran los elementos de cobre y paladio para obtener una mayor distribución. de. estos. y adquirir un. arsénico.. Este. mayor número. soporte. se. específica. (600. a. 1000. uniformes. con. diámetro. llama. m2/g). de. y. de. centros activos. SBA-15,. consiste. poro. entre. es. en. 5. un. una. a. para. material. matriz. 30. la. con. adsorción. alta. superficie. hexagonal. nm,. siendo. de. de. un. tubos. material. mesoporoso, elaborado a base de sílice y que su superficie es de carga neutra.. Además, gracias a sus paredes gruesas (3-6 nm), el S B A - 1 5 presenta. una alta. estabilidad térmica e hidrotermica (Laugel et a l . , 2009).. 11.7. Adsorción. La adsorción es el resultado de la atracción entre las moléculas de "la superficie. del sólido. (adsorbente) y las del fluido. (adsorbato).. cuando estás se ponen. en. contacto como se aprecia en la Figura 1 1 . 4 . Existen bases suficientes como para. suponer que el fenómeno de la adsorción se debe a la insaturación del campo. de. fuerzas. originado. de. por. la. la. superficie. existencia. del. de. un. adsorbente,. exceso. de. o. la. dicho. en. energía. otras. libre. de. palabras,. la. es. superficie. (McCabe, 1 9 9 3 ) .. 14.

(24) Fluido (Adsorbato). •. • •. • •. •. Campo. •. • • •. •. ... .. .• . •... Moléculas. .. .. eléctrico. adsorbidas. Sólido (Adsorbente). Figura. 11.4.. Representación. esquemática. de. la. insaturación. del. campo. de. fuerzas de la superficie de un sólido.. " El grado relativo de insaturación de la superficie determina el tipo de enlace que. surge entre la partícula adsorbida y la superficie. Desde este punto de vista, se. diferencian dos tipos generales del fenómeno de. (fisisorción) y adsorción. fuerzas. de. atracción. química. (quimisorción).. secundarias. (Van. der. la adsorción:. La. adsorción. Waals),. como. adsorción física. física. las. se debe a. interacciones. y se asemeja a la condensación de las moléculas de un vapor. dipolo-dipolo,. sobre un liquido de la misma composición. La adsorción física tiene gran interés. en. la. catálisis. superficiales. distribución. por sólidos,. de. de. pues. catalizadores. los. mismos.. y. La. proporciona. de. un. método. determinación. quimisorción. o. de. de. medida. tamaño. adsorción. de. química. de. áreas. y. la. implica. la. poros. formación de enlaces q u í m i c o s , se asemeja a una reacción quirniea y requiere. una transferencia de electrones entre adsorbente y adsorbato (Izquierdo, 2004).. Hay que. hacer notar que el tipo de enlace de adsorción. por el grado de insaturación de la superficie,. en. que. se. efectúa. el. proceso. de. adsorción.. se determina. no solo. sino también por las condiciones. Se. puede. esperar que. para. un. mismo adsorbente a temperaturas bajas se lleve a cabo la adsorción física y a. temperaturas altas se efectúe la quimisorción.. 15.

(25) 11.7.1. Cantidad. Para. realizar. cantidad. diferencia. estas. un. de. dificultades. de. sustancia. estudio. sustancia. que. de. exacto. adsorbida. grandes. dificultades. adsorbentes. más. aparecen. dos. adsorbida. sean. "cuerpos. la. cuando. de. porosos". adsorción,. cual. la. magnitudes. menores. la. presenta. magnitud. medidas. la. en. se. una. conocer. frecuentemente. pequeña. el. se. superficie. (superficie correspondiente a un gramo de adsorbente).. la. que. utilizando. especifica. La. es. Para. realiza. la. muchas. buscada,. experimento.. determinación. con. necesita. elevada. utilización de estos. cuerpos porosos da como resultado que la cantidad de sustancia adsorbida sea. muy grande.. Por tanto,. la. cantidad. de sustancia. exceso en moles sobre la capa superficial,. bien. a. 1. g de. adsorbente y se. designa. adsorbida. relacionado a 1. con. la. letra. "a".. se define 2. cm. como. un. de superficie o. Existen. tres. métodos. generales para la determinación experimental de la adsorción:. a). Variación. de. la. cantidad. permanecer constantes. de. la. sustancia. presiones. adsorbida. de equilibrio. con. P.. la. temperatura. Esto. es. al. a = f(T). y. se llama Isóbara.. b). Variación de la presión de equilibrio o concentración con. cuando. permanecen. constantes. las. cantidades. la temperatura,. de. la. sustancia. adsorbida. Esto es P= f (T) cuando a es constante y se llama lsósteras.. e). Variación. de. la. cantidad. de. sustancia. adsorbida. de. equilibrio o de la concentración a temperatura contante.. o a = f ( C ) y las gráfica se llaman Isotermas (Aguilar,. la. presión. Esto es. de. a = f (P). 1985).. 16.

(26) 11.7.2. Isotermas. de. Adsorción. de. disoluciones. La isoterma de adsorción es la representación de la adsorción cuando se varia. la. cantidad. de. sustancia. adsorbida. de. la. presión. o de. la. concentración. en. el. equilibrio cuando se mantiene la temperatura constante durante el proceso de la. adsorción.. Las. proporcionan. adsorbente,. isotermas. información. pero. para. de. del. adsorción. grado. hacer un. de. estudio. son. muy. interacción. importantes. entre. más detallado de. el. ya. que. adsorbato. este. y. proceso se. el. ha. hecho una clasificación de las isotermas.. ". Las. isotermas. general. dentro. de. adsorción. de. cuatro. subclases los cuales son. de. soluciones. clases:. 1 , 2, 3,. S,. 4,. L,. H. han. y. C.,. sido. clasificadas. Dentro. de. cada. en. forma. clase. hay. y max que se distingue por la forma de. isoterma a mayor concentración (Giles, 1960). En la Figura. 11.5. la. se observan las. distintas clases y subclases de las isotermas de adsorción.. Clase r. 11. ' :. �. .. ,•. o o.. ::,. � 00. a. a. .e a. � :i. -'. .. -. •. -·. e: o. "ü. �. o ,, � i::,. <(. ..,,. ,,..... -. -. -. Concentracion en el equilibrio. Figura. 11.5.. Clasificación de las isotermas de adsorción para disoluciones según. Giles ( 1 9 6 0 ) .. 17.

(27) Las clases y subclases de. las isotermas de adsorción para disoluciones según. la clasificación de Giles se describen a continuación:. Clase. S: Aumenta. la afinidad. por el adsorbato después de haberse adsorbido. a l g u n a s moléculas de éste, debido a fuerzas de enlace intermolecular.. La clase. S aparece cuando las moléculas del adsorbato cumplen las cuatro condiciones. siguientes:. •. Monofuncionalidad:. aquellas. que. localización. ,. Se. poseen. de. las. denominan. un. claro. fuerzas. de. moléculas. carácter. atracción. monofuncionales,. hidrofóbica. por. el. y. una. adsorbente. a. marcada. sobre. una. corta sección de su periferia, siendo adsorbidas como una sola unidad.. •. Atracción intermolecular moderada.. •. Fuerte competición. por los lugares de adsorción entre las moléculas del. adsorbato y las del disolvente.. •. La orientación de las moléculas adsorbidas es de una manera vertical o. inclinada.. Clase L: Los lugares de adsorción se ocupan muy rápidamente impidiendo que. la. adsorción. horizontal.. continúe,. Los. esto. sistemas. implica. donde. que. se. las. moléculas. presentan. se. estas. adsorben. en. curvas. forma. cumplen. las. siguientes características:. •. Las moléculas adsorbidas son muy semejantes y se. adsorben. en forma. horizontal.. •. Sufren poca competencia del disolvente si se adsorbe por un extremo.. •. Adsorbente. y. adsorbato. son. altamente. polares. o. con. gran. atracción. intermolecular.. Clase. H:. Corresponde. a. la. adsorción. de. moléculas. muy. grandes. como. los. polímeros. Son un caso especial de la clase L, en el cual el adsorbato tiene tan. 18.

(28) alta afinidad que en disoluciones diluidas es completamente adsorbido. Esta da. lugar a que la parte inicial de la isoterma sea vertical.. Clase C:. la. Se caracterizan por un paso constante de moléculas de adsorbato de. disolución. adsorbato. al. es. adsorbente.. adsorbido,. La. se. linealidad. crean. indica. nuevos. que. lugares. de. al. mismo. tiempo. adsorción.. que. el. Por tener el. adsorbato más afinidad por el adsorbente que el disolvente, es capaz de romper. enlaces del adsorbente, pudiendo penetrar en su estructura si sus dimensiones. moleculares. son. adecuadas.. Se. puede. afirmar que. una. isoterma. lineal. indica. que el adsorbato ha penetrado en regiones inaccesibles para el disolvente.. ". Subclases. 1.. Es. el. resultado. del. empleo. de. disoluciones. cuya. concentración. es. insuficiente para completar una monocapa.. 2.. Se ha completado la monocapa.. 3.. Aparece una segunda rama en la curva, debido a la formación rápida de. una segunda capa adsorbida sobre la primera.. 4.. La. aparición. segunda. en. esta. monocapa. subclase. o. bien. puede. se. ha. indicar que. dado. una. se. ha. completado. reorientación. de. la. las. moléculas de adsorbato.. max.. muy. La aparición de máximos en. concentradas,. se. debe. a. las. que. isotermas de adsorción en.disoluciones. las. fuerzas. adsorbato-adsorbato. causan. desorción.. 11.8 Modelos de adsorción. Los modelos teóricos más usados para describir los procesos de adsorción se. describen a continuación.. 19.

(29) 11.8.1. La. Modelo. de. Langmuir. isoterma de Langmuir es una de las ecuaciones en. la teoría de la adsorción. más conocidas, teórica y experimentalmente mejor fundamentada.. Para la deducción de este modelo parte de los siguientes postulados. •. La superficie del adsorbente es energéticamente homogénea.. •. No hay interacción entre las moléculas adsorbidas.. •. La adsorción termina con la formación de la monocapa.. •. Las. moléculas. adsorbidas. no. se. desplazan. por. la. superficie. del. adsorbente.. •. En. determinadas. condiciones. {C,. T). se. establece. el. equilibrio. entre. las. moléculas adsorbidas y las moléculas de la fase líquida (o gaseosa).. Está representado por la siguiente ecuación:. e,,, a. K. es. e. a;. +-1-. Ec. ( 1 ). Kam. eq. a es la cantidad de sustancia adsorbida por cada gramo de adsorbente,. Dónde:. e,,,. =-1. la. concentración. representa. la. en. fuerza. el. de. equilibrio,. a.,. interacción. es. la. entre. capacidad. el. de. adsorbato. la. monocapa. .y_. y. adsorbente. (Ghanizadeh, 201 O).. 11.8.2. Modelo. de. Freündlich. Este modelo se usa para concentraciones o presiones moderadas o intermedias. ya. que. cantidad. a. presiones. de. (concentraciones). sustancia. adsorbida. tiende. altas. a. de. infinito,. acuerdo. la. a. ecuación. su. expresión,. que. define. la. este. modelo es la siguiente:. 20.

(30) =. a. ve. l/11. Ec. (2). eq. I\.'. La forma linealizada de esta ecuación es:. Jog. Dónde:. a. la. a=. K + (:). Jog. log. e;. Ec. (3). a es la cantidad de sustancia adsorbida por cada gramo de adsorbente. concentración. de. equilibrio. e,. ;. mientras. que. K y. son. n. constantes. empíricas que están asociadas con la cantidad máxima de sustancia adsorbida. y la fuerza de. interacción. adsorbente-adsorbato. respectivamente. (Ghanizadeh. 201 O).. 11.8.3. Hay. Modelo. una. diferentes. de. gran. BET. (Brunauer,. cantidad. sustancias. monomolecular. de. no. adsorbentes. pueden. (Langmuir),. Emmett. ya. y. Teller). que. sus. ser explicadas. que. isotermas. por. evidentemente. la. no. de. teoría. de. siempre. adsorción. la. de. adsorción. la. adsorción. concluye con la formación de la monocapa, sino que el proceso de la adsorción. es. acompañado. por. la. formación. de. una,. dos,. etc.. Para. tratar de. explicar. la. formación de multicapas, Brunauer, Emmett y Teller ( 1 9 3 8 ) con base a las ideas. de. Langmuir. ecuación. de. y. Polanyi. que describe. adsorción. (Teoría. del. Potencial. muy satisfactoriamente. encontradas. experimentalmente.. de. Adsorción). encontraron. los distintos tipos de. A esta. ecuación. se. una. isotermas. le. conoce. como ecuación de BET, la cual se basa en las siguientes suposiciones:. •. Sobre. la. superficie del. adsorbente. se tiene. un. determinado. número. de. centros iguales energéticamente.. •. Se. desprecian. las. interacciones. entre. las. moléculas. adsorbidas. en. la. primera, segunda, capas.. 21.

(31) •. Cada. molécula. adsorción. segunda. de. para. la. capa. la. primera. formación. representa. capa. de. un. la. representa. segunda. centro. un. capa,. posible. centro. cada. para. posible. de. la. formación. de. la. (multicapas). es. la. la. molécula. de. tercera, y así sucesivamente.. La. ecuación. de. la. isoterma. de. adsorción. polimolecular. siguiente:. Ec. (4). ". Donde:. am es la cantidad máxima de sustancia adsorbida en la monocapa y K. es. constante que. es. una. la. cantidad. concentración. de. de. refleja. el. sustancia. equilibrio. grado. de. adsorbida. C"''. y. C0. es. interacción. en. la. un. adsorbente-adsorbato,. gramo. de. concentración. adsorbente. del. adsorbato. a. a. la. a. la. temperatura experimental (Aguilar, 1 9 8 5 ) .. 11.9. Cinética. de. adsorción. La cinética de adsorción es la base para determinar el desarrollo de un sistema. continuo; a través de ella, se puede calcular la velocidad de adsorción del soluto. y determinar. adsorción.. La. el. tiempo. cinética. de. de. residencia. adsorción. requerido. puede. para. completar el. ser descrita. por. proceso. de. un mecanismo de. tres pasos consecutivos:. 1.. La. transferencia. de. masa. externa. de. solutos. del. seno. de. la. solución. a. través de la película que rodea a las partículas del adsorbente, conocida. como capa limite.. 2.. La. difusión. del. soluto. a través. del. liquido. contenido. en. los. poros y/o. a. través de las paredes del poro, llamada difusión interna o intraparticula.. 3.. La adsorción-desorción entre el soluto y los sitios activos del adsorbente.. 22.

(32) El tercer paso es muy rápido,. está. 11.6. limitada. por. la. esquematiza. propuesto. pueden. Ambos. para. los. aplican. en. los. y. 1. 2.. datos. modelos. para. la velocidad de adsorción del soluto. intraparticula. pasos. describir. clasificarse. se. difusión. por lo tanto,. en. Varios. modelos. cinéticos. reacción. describir. materiales. los. procesos. modelos. de. difusión. son. desarrollados. de. y. En. la. matemáticos. adsorción.. (empíricos). embargo, son muy diferentes entre sí (García,. Los. de. porosos.. Estos. modelos. cinética. de. Figura. se. han. modelos. de. difusión.. adsorción,. sin. 2009).. considerándose. tres. etapas. de. la. cinética como se muestra en la Figura 1 1 . 6 , mientras que los modelos empíricos,. ". originados a partir de las cinéticas de reacción q u í m i c a , se basan en el proceso. completo sin considerar las etapas anteriores.. \. 1. ;.--,- Difusión intraparticula. , 1. , 1 \. I. ,. \. ' ' .... .... ..... ". Espesor de la capa limite. Figura. 11.6.. Representación. esquemática. de. la. transferencia. de. masa. en. los. poros del material adsorbente.. 11.9.1. Es el. Modelos. modelo. ecuación para. el. más. Empíricos. de. pseudo-primer. más sencillo y fue. propuesto. la adsorción de solutos de. utilizado. para describir la. orden. por Lagergren. una. adsorción. de. solución. (1898),. líquida.. contaminantes. sugiere. una. Este modelo es. como. metales y. 23. •.

(33) colorantes. en. soluciones. acuosas,. el. cual. se. expresa. con. la. siguiente. expresión:. dq,. Dónde:. q, y q,. (mg/g). cualquier tiempo. son. (min),. pseudo-primer orden. las. (q. = K. dt. 1. capacidades. respectivamente;. (1/min).. -q) '. Integrando. Ec. (5). 1. de. adsorción. es. K,. la. en. constante. el. y en. equilibrio. de. velocidad. del. la ecuación anterior para condiciones. ,, frontera de. t. = O. a. t. = ,. y. q, =O. a. q, =q,. q,. In (. resulta la siguiente ecuación:. ) =. Ec. (6). Kit. q, -q,. Reacomodando la ecuación a su forma lineal se obtiene:. Ec. (7). Al graficar. In (q, -q,) contra t se obtiene una linea. recta.. Los valores de. q, y K,. se calculan de la ordenada al origen y de la pendiente de la recta de la gráfica. respectivamente.. 11.9.2. Este. Modelo. modelo. Empíricos. es. colorantes,. aceites. representa. la. enlaces. de. aplicado. y. entre. orden. satisfactoriamente. sustancias. quimisorción. químicos. pseudo-segundo. o. orgánicas. adsorción. adsorbente. a. de. adsorción. soluciones. química. y. la. debida. adsorbato. en. la. a. de. metales,. acuosas,. la. el. cual. formación. monocapa. en. de. la. superficie. Se basa en la capacidad de adsorción del sólido y se expresa como:. dq, dt. K ( =. I. q,-q,. )2. Ec. (8). 24.

(34) Donde. q, y q,. cualquier. (mg/g). tiempo. son. (min),. las. capacidades. respectivamente;. de. adsorción. es. K,. la. en. el. constante. equilibrio. de. y en. velocidad. del. pseudo-segundo orden (mg/g m i n ) .. Integrando y aplicando las condiciones fronteras. 1. = O a. =. 1. y q, =O a q, = q,. 1. se. obtiene la siguiente ecuación de Weber y Morris ( 1 9 6 3 ) :. 1/2. q, = K. Ec. (9). in/. " K'"1. Donde. es. la. constante. de. velocidad. cantidad de soluto adsorbido en un tíempo. de. difusión. intrapartícula. Si al graficar. 1 .. 1. 2. 1. contra. y. q,. la. q , , la línea. recta obtenida pasa por el orígen, entonces la difusión intrapartícula es la etapa. limitante. de. la. cinética. de. adsorción,. de. no. ser a s í ,. la. cínética estaría. limitada. por la difusión en la película o capa límite (Weber, 1 9 6 3 ) .. 11.1 O. Dístribucíón. La distribución. de. carga. de carga. superficial. superficial es la diferencia entre. la carga de los moles. de catíones, es decir positivas (q+) y los moles de aníones (q-),. presentes en la. superficie, la cual indica que tipo de moléculas pueden ser adsorbidas, es decír, .. cationes si. si. la. carga. la. superficie presenta una dístribución de carga. superficial. es. posítiva. de. modo. que. haya. negativa, y aniones. una. compensación. de. cargas hasta llegar a un equilibrio.. Con. la. distríbución. valor de. de carga. superficial. la carga superficial es cero,. se. determina. bajos. del. PCC. es. decír. en. valor de. pH,. donde. el. llamada Punto de Carga Cero (PCC) y de. a h í se parte para determinar el valor de pH. más. el. valores. de trabajo.. más. ácidos;. Porque a valores de pH. la. carga. superficial. es. positiva y se podrá remover aniones con mayor facilidad y a valores de pH más. altos. del. PCC,. valores. más. básicos,. la. carga. superficial. es. negativa. y por. lo. tanto se adsorberán cationes (Sposito, 1 9 8 9 ) .. 25.

(35) 11.11. Determinación. 11.11.1. La. S u p e rf i c i e. de. propiedades. específica,. caracterización. textura!. texturales. volumen. de. un. de. sólido,. de. y. poro. los. nanomateriales. tamaño. considera. dos. de. poro. aspectos. relacionados. entre si, la superficie especifica y la porosidad. La superficie especifica (Sesp) de. un. sólido. representa. sustancia,. en. sólidos. el. área. porosos. que. el. el. valor. material. de. posee. por. cada. generalmente. Sesp,. se. gramo. de. expresa. en. 2. unidades. sólidos,. como. de. les. las. m /g.. confiere. zeolitas. La. existencia. grandes. pueden. de. valores. poros. de. o. cavidades. superficie. presentar valores. de. Sesp. en. ciertos. específica,. de. 600. así. tipos. materiales 2. a 700. de. m /g,. y los 2. carbones activados pueden llegar a tener valores de Sesp de más de 2000 m /g.. La Sesp puede encontrarse por medio de la teoría monomolecular de Langmuir o. por. la. teoría. monocapa. polimolecular. a.,. (mol/g).. La. de. BET,. superficie. de. donde. se. especifica. obtiene. se. la. calcula. capacidad. con. la. en. la. siguiente. ecuación:. Ec. (1 O). Dónde:. Wm. es la superficie que ocupa una molécula en la monocapa (superficie. elemental), y NA. es el número de Avogadro que es 6.02 x10. 23. moléculas/mol. ... Generalmente,. para. la. determinación. (?. 9 9 . 9 % ) ,. efectuando este proceso de adsorción a 77. 16.2. superficie. que. cuya. superficie. el. la. (N 2 ) ,. la. adsorbato. adsorbentes. Nitrógeno. de. ocupa. pureza. la. debe. molécula. de. ser. la. más. K, en. N2 en. la. se. usa. alta. adsorción. con. el. adsorbato. elegido. es. la mayoría de los. superficie. (am) a partir de la. posible. como. posible. A. De esta forma conociendo la superficie que ocupan las moléculas. calculando el valor de la capacidad de la monocapa. de. especifica. .. calcular. la. es. de. W"'. y. isoterma. superficie. especifica del adsorbente (Aguilar, 1 9 8 5 ) .. 26.

(36) Para la obtención del volumen total de poro, diámetro de poro y distribución del. tamaño de poro, se determinan con el método Barrett, Joyner y Halenda ( B J H ) .. Este. método. cilíndricos. monocapa. capilar.. Cohan. asume. sigue. en. Éste. (para. la. dos. que. la. adsorción. procesos. superficie. segundo. en. sólidos. secuenciales,. el. del. sólido. seguido. proceso. puede. ser. mesoporosos. primero. del. descrito. es. la. proceso. tanto. adsorción. de. con. con. la. la curva de adsorción) o por la ecuación de Kelvin. poros. de. la. condensación. ecuación. (para. de. la curva. de deserción) que se presenta a continuación (Lowell, 1984):. P. ". 2yV. ln - = - - - c o s B. P0. Donde. los. términos. y. y V. l í q u i d o respectivamente,. son. la. Ec. ( 1 1 ). rRT. tensión. superficial. y el. volumen. molar. del. r es el radio de poro y B es el á n g u l o de contacto.. 27.

(37) Capítulo 1 1 1 . Metodología Experimental. 111.1. Reactivos. Para. la. preparación. de. los. precursores de. los. nanomateriales se. utilizaron. los. siguientes reactivos (Tabla 1 1 1 . 1 ).. Tabla 1 1 1 . 1 . Reactivos utilizados para la preparación de los catalizadores.. Fórmula Reactivo. Sulfato de cobre. ". molecular. Pureza. Suministrador. CuS04 5H20. 98 %. Spectrum. K2PdCl4. 98 %. Sigma-Aldrich. Tetracloropaladato de eotasio. Para el estudio de la adsorción en. nanomateriales se utilizó una solución. 1000. ppm de arsénico estándar (H:¡As04) al 98 % suministrado por Merck.. 1 1 1 . 2 Preparación de nanomateriales. Los. precursores. volumen. de. incipiente.. impregnación,. los. nanomateriales. Por lo tanto fue. adicionando. se. obtuvieron. necesario. lentamente. agua. por. impregnación. conocer el volumen. sobre. una. cantidad. a. m í n i m o de. determinada. de material soporte en forma de polvo hasta que éste q u e d e totalmente cubierto. por el l í q u i d o . El volumen incipiente fue de 1 . 7 ml/g para el S B A - 1 5 .. Una. vez. conocido. necesaria. cantidad. de. el. sulfato. volumen. de. determinada. cobre. del. impregnación del soporte.. el. soporte. en. forma. de. en. impregnación,. este. precursor. de. volumen. cobre. de. se. disolvió. agua. metálico. y. para. se. la. cantidad. obtener. procedió. una. a. la. Para ello, se adicionó la disolución precursora sobre. polvo. conseguir una distribución. de. y se. agitó. con. una. espátula. lo más homogénea posible de. suavemente. para. la disolución sobre el. soporte.. 28.

(38) Una vez finalizado el proceso de impregnación, se dejó secar el sólido obtenido. a 40 ºC en una estufa durante 1 2 h y después se calcinó a 550 ºC/6 horas para. la eliminación de los sulfatos. Este mismo procedimiento se realizó para obtener. el nanomaterial de paladio.. 111.3. Caracterización. 111.3.1. La. Espectroscopia. determinación. de. Absorción. experimental. de. Atómica. cobre. y paladio. realizó por la técnica de Absorción Atómica.. equipo. AA240FS. de. la. marca. Varían.. (AA). en. los. nanomateriales,. se. Este análisis se llevó a cabo en el. Las. condiciones. del. equipo. para. el. " análisis de cobre, fueron: Intensidad de lámpara de 4.0 mA, longitud de onda de. 324.8 nm. Para el paladio se trabajó con una intensidad de lámpara de 5.0 mA,. longitud de onda de 247.6 nm, utilizando para esto una llama de acetileno-aire.. 111.3.2. Los. Adsorción. parámetros. de. N2. a. 77. texturales. K. de. nanomateriales. estudiados. en. la. adsorción. de. arsénico se evaluaron a partir de las isotermas de adsorción-deserción de N2 a 77 K en un analizador de superficie especifica y porosidad Micromeritics ASAP. 2020.. Se. determinó. distribución. de. de tamaño. esta. de. manera. poros se. la. superficie. obtuvo. por el. específica.. método. El. BJH. estudio. (Lowell,. de. la. 1984). aplicado a la rama de deserción para determinar el volumen y tamaño de poro.. Antes. de. la. adsorción. tratamiento de. limpieza. de. nitrógeno,. las. muestras. desgasificándolas a 200 ºC. se. y a. una. sometieron. presión. a. un. "' 2. 7 Pa. durante 1 2 h .. 111.3.3. La. Microscopia. microscopia. Electrónica. electrónica. es. de. Transmisión. una. técnica. que. (MET). permite. obtener. información. acerca de la morfología de la especie estudiada, en contraposición a la mayoría. de las técnicas que aportan una información media de toda la muestra utilizada.. 29.

(39) Así,. la. microscopia. muestra. mucho. electrónica. más. de. pequeñas,. transmisión. por. debajo. (MET). del. necesita. nanómetro.. cantidades. Por. otro. de. lado,. la. mayor interacción de los electrones con la materia permite observar fenómenos. de difracción muy débiles que en muchos casos no son detectados por métodos. de difracción de rayos X o de neutrones.. A pesar de sus múltiples ventajas,. de desventajas como. cantidad. ". de. la. muestra. baja. la microscopia conlleva también. representatividad de. observada. es. siempre. a una serie. los datos obtenidos,. una. minúscula. pues la. cantidad. de. la. muestra original.. Las. micrografías. obtuvieron. muestras. rejilla. de. con. se. electrónicas. un. microscopio. dispersaron. cobre. de. de. 3.5. en. mm. transmisión. de. etanol. de. (MET). transmisión. y se. diámetro,. colocó. JEOL. el. mientras. de. las. JEM2DIOF.. adsorbente. que. muestras. el. Ambas. paladio. adsorbente. se. en. de. una. cobre. utilizó una rejilla de oro.. 111.3.4. Para. OH·.. Determinación. determinar. la. de. 2. a. 12.. El. de. concentración. que. de. están. g. de. alícuotas. ajuste. ácido. correspondiente,. 0.01. de. la. de. carga. carga. superficial. superficial. se. utilizaron. iones. H+ y. Por Jo que se preparó una solución iónica de Cloruro de Sodio (NaCI) 0 . 1 N. cantidades. vez. distribución. distribución. y de esta se tomaron. de. la. 1. de. para ajustarse a valores de pH e'n. estas. clorhídrico. N,. (HCI). o. pusieron. nanomaterial. todas. en. en. se. hizo. hidróxido. de acuerdo al valor de. preparadas. se. soluciones. las. contacto. agitación. pH. de. al. agregando. sodio. que. se. disoluciones. con. 1O. un. mL. constante. pequeñas. (NaOH). quiere. con. una. llegar.. Una. ajustadas. de. cada. durante. intervalo. al. solución. 24. pH. con. horas;. posteriormente, se midió el pH de cada solución en contacto con el adsorbente.. Después de. la primera medición de pH se realizarán varias mediciones del pH. de las soluciones hasta que el pH de cada solución se mantenga constante.. 30.

(40) Posteriormente se calcularon la cantidad de iones H+ y OH-. es decir la cantidad. de carga adsorbida, obteniéndose así, el comportamiento de la carga superficial. en. los adsorbentes a estudiar, graficando la cantidad de iones H+ y OH- contra. el pH de la solución inicial.. 111.3.5. Determinación. Para. estudiar. la. de. la. acidez. y. acidez. y. basicidad. basicidad. del. adsorbente. se. prepararon. dos. soluciones una de 0.02 N de HCI y otra de 0.02 N de N a O H , a las cuales se les. midió el pH y se pusieron en contacto 1 0 ml de éstas soluciones con 0.01. nanomaterial. durante. 24. horas.. Posteriormente. se. les. midió. el. pH. g de. y. se. determinó la acidez y basicidad de los adsorbentes mediante el cambio del pH. de las soluciones en contacto.. 111.4. En. Estudios. esta. de. etapa. la. del. adsorción. trabajo. de. se. arsénico. realizó. la. en. los. nanomateriales. adsorción. del. arsénico. a. diferentes. condiciones de temperatura y p H , con la finalidad de encontrar las condiciones óptimas.. Se. midió. la. adsorción. de. arsénico. a. una. concentración. inicial. de. 1. ppm. a. temperaturas de 25, 35 y 45 ºC y a pH menor, igual y mayor al punto. de carga. cero tomando en cuenta la distribución de la carga superficial del nanomaterial.. En. 5. estos. ml. experimentos. de. la. temperatura. obtener. la. adsorbente. solución. y pH. y. durante. se. de. pusieron. inicial. concentración. concentración. de. 24. 25. un AA240FS de. ppm.. se. la. Se. en. contacto. arsénico. horas. fi n a l. enriqueció. concentración inicial.. en. se. en. a. 0.05. las. agitación. separó. muestra. enriqueció. la. con. de. g de. diferentes. constante. solución. 5. ml. igual. najtornaterial. con. condiciones. de. 80. rpm.. de. Para. en. contacto. con. de. arsénico. a. forma. para. el. una. obtener. la. El análisis de arsénico se realizó por Absorción Atómica,. la. marca Varían, a una. utilizó acetileno-óxido nitroso como gas. longitud de onda de. 193.7. nm,. se. .. 31.

(41) Después se calculó. la cantidad de arsénico adsorbido. por el. nanomaterial. con. la siguiente fórmula:. v (e, -e,.) a=---�. Ec. ( 1 2 ). m. Donde. a. utilizada,. As y m. -. Una. es. C,. la. es. cantidad. la. adsorbida,. concentración. v es. el. inicial de As,. volumen. de. Ceq es. concentración. la. la. solución. de. As. final. de. es la masa de nanomaterial utilizado.. vez. determinadas. las. condiciones. óptimas. de. temperatura. y. pH. a. las. cuales se obtuvo la mayor capacidad de adsorción de As en el nanomaterial, se. continuó. con. el. estudio. más. detallado. de. la. adsorción. del. As. en. los. nanomateriales a través de isotermas de adsorción con estas condiciones.. 111.4.1. El. 1. Estudio. estudio. de. de. la. la. cinética. cinética. de. de. adsorción. adsorción. para. se. realizó. ppm a diferentes tiempos de contacto (0,25,. temperatura y pH. óptimos;. se. pusieron. arsénico. en. utilizando. 0.5,. 1,. 3, 6,. una. disolución. 1 2 y 24. contacto 0.05 g de. de. horas) a la. adsorbente. con. 5 ml de solución de As en agitación constante de 80 rpm.. A cada tiempo correspondiente se retiró la solución que está en contacto con el. adsorbente. 25. ppm,. midieron. obtuvo. y. se. también. las. se. muestras. con. 5. enriqueció. la. en. ml. Absorción. de. el. 12).. equilibrio. la. concentración. concentración. Atómica. la cantidad de sustancia adsorbida. establecido (Ec.. alcanza. enriqueció. y con. por el. inicial.. los. de .arsénico. de. Posteriormente. se. datos ya. obtenidos. se. nanomaterial en cada tiempo. Con este estudio se encontró el tiempo óptimo al cual se. para. llevar. a. cabo. la. construcción. de. las. isotermas. de. adsorción.. 32.

(42) 111.4.2. La. Estudio. de. las. isotermas. de. adsorción. construcción de isotermas de adsorción de As se. concentraciones de 0.2,. 0.4,. 0.6,. 0.8 y 1. ppm,. realizó en. un intervalo de. pH y tiempos. a la temperatura,. óptimos, puestas en contacto 0.05 g del nanomaterial en 5 ml de cada solución. a 80. rpm.. Pasado. el tiempo. se. retiró. la. solución. que. está. en. contacto. con. el. adsorbente y se repitió el procedimiento para enriquecer la concentración inicial. y final para posteriormente medir las muestras en Absorción Atómica.. Una. vez. (Ec.12). determinada. se. isotermas. graficó. de. interpretación. la. contra. adsorción. de. cantidad. los. del. datos. la. de. sustancia. concentración. nanomaterial;. obtenidos. en. adsorbida. equilibrio. posteriormente. experimentalmente. en. el. para. se. por. adsorbente. obtener. llevó. los. a. cabo. modelos. las. la. de. l a n g m i u r y Freündlich.. .. .. •. 33.

(43) Capítulo IV. Resultados y Discusión. Como. se. mencionó. soportados. sobre. en. el. el. capítulo. materia. se. 1 1 1 ,. mesoporoso. prepararon. tipo. los. SBA-15,. nanomateriales. por. el. método. de. impregnación a volumen incipiente para estudiar la adsorción de Arsénico. Para. la. preparación. potasio. de. paladio. obtención. de. los. (11),. nanomateriales. a los cuales. nanoparticulas. se. de. se. les. CuO. utilizó. realizó. sulfato. un. PdO. y. de. cobre. y tetracloro. tratamiento térmico. soportados. en. para. SBA-15.. la. Para. posteriormente someterlos a diferentes estudios.. " IV.1. Caracterización. Estos nanomateriales se caracterizaron usando técnicas tales como, Absorción. Atómica,. Adsorción. de. N2. a. 77. K. y. MET,. los. resultados. se. describen. a. los. adsorbentes. continuación:. IV.1.1. Para. Espectroscopia de Absorción Atómica (AA). determinar el. porcentaje. másico. de. cobre. y paladio. en. preparados mediante el método de impregnación a volumen incipiente, se utilizó. la técnica de Absorción. SBA-15 fue del 1 y. Atómica.. La. carga. de. los. adsorbentes soportados en. 1 0 % para paladio y cobre, respectivamente.. I V . 1 . 2 Adsorción de N2 a 77 K. La determinación de las propiedades texturales, se ha llevado a cabo a partir de. las isotermas de adsorción de nitrógeno a 77 K. Las isotermas obtenidas para el. soporte. los. y. observan. en. la. nanomateriales. Figura. IV.1.. de. Las. d/SBA se a j us t an a las de tipo. 1 P. D. eming y. T. e l le r. (BDDT). (. A g u ilar ,. S B A -1 5 un ciclo estrecho de. h. cobre. y. isotermas. I. paladio. del. soportados. soporte. SBA-15 ,. V se gú n la clasificación de. 1985).. B. ist é resis del tipo. H1. 1. este. OCu/. r u nauer ,. e puede obse rv ar en. S. en. D. se. SBA. y. emin g ,. la isoterma del. característico de los sólidos. mesoporosos, con sus ra m as de adsorción y desorción paralel a s entre si y casi. 34.

(44) verticales a presiones. relativas intermedias.. Este tipo de ciclo de histéresis se. puede asociar a las siguientes geometrías de poros:. - Poros cilíndricos abiertos por los dos extremos. - Poros con. radio de la parte más ancha. i g u a l a dos veces el de la parte más. estrecha.. - Poros en forma de "tintero" con cuello cortó y estrecho.. Se. observa. un. ligero. ensanchamiento. del. ciclo. de. histéresis. por parte. de. los. nanomateriales soportados en comparación con el que presenta la isoterma del. S B A - 1 5 , por lo que se asemejan a los de tipo H2 parecidos a los de cuello de botella.. SBA-15. 300. JPd/SBA. �. -. JOCu/SBA. . ... ..,. 200. = ". �. >. 100. (/. 0+-�.---r�.--�,----r�,-�.---r�.-----,. o.o. 0.2. 0.4. 0.6. 0.8. 1.0. P/P o. Fígura I V . 1 . lsotenmas de Adsorción de N2 a 77 K del soporte S B A - 1 5 y los nanomateriales.. 35.

(45) La Tabla. los. IV.1. resume los. nanomateriales;. SBA-15. provoca. partida,. esta. disminución. parámetros texturales de. puede. una. observarse. disminución. disminución. es. de. en. 55.6. que. la. la. incorporación. superficie. %. de los parámetros texturales. las muestras del soporte y. para. el. podría. de. específica. del. adsorbente. cobre. en. el. material. de. 1 OCu/SBA.. La. indicar que al tener un. mayor. 2•),. número de partículas (Cu. pueden estar bloqueando u obstruyendo un mayor. número de. la disminución. poros y por eso. drástica. de. la. superficie. específica. (Sakthivel et a l . , 2 0 1 3 ) .. Tabla I V . 1 . Superficie específica del soporte S B A - 1 5 y los nanomateriales.. 2. Materiales. SaET. SaET(m /g). 3. dp(nm). Vp(cm /g). SBA-15. 580.64. 3.28. 0.46. 1 Pd/SBA. 411. 4.1. 0.4. 10Cu/SBA. 368.96. 3.54. 0.33. = Superficie específica. v.-. dp = Diámetro de poro. Volumen de poro. I V . 1 . 3 Microscopia Electrónica de Transmisión (MET). Las imágenes de microscopia electrónica de transmisión de los nanomateriales. de cobre y paladio soportados en. ambos. bien. adsorbentes. ordenado. afectada. poros. y se. por el. se. puede. confirma. S B A - 1 5 se muestran en. observar el. que. la. estructura. incremento de carga. cilíndricos. pueden. arreglo. observarse. de cobre. por. de. del. la. mesoporos. material. o paladio en. arriba. y. Fig.ura. por. IV.2.. hexagonales. SBA-15. su. los. Para. no. se. superficie.. lados,. ve. Los. pudiendo. distinguir entre la boca de los poros y la pared del poro, dependiendo de cómo. llegue. el. haz. incremento. de. de. electrones. carga. metálica. a. la. se. muestra.. Se. observa. disminuye. la. dispersión. también. de. la. que. fase. con. el. metálica. sobre la superficie.. 36.

(46) 10Cu/SBA. 1Pd!SBA. Figura IV.2. Micrografias MET de los nanomateriales.. IV.1.4 Distribución de carga superficial. En. las. Figuras. IV.3 y IV.4 se. los. nanomateriales. muestra. la distribución. de la carga superficial de. 1 Pd/SBA y 1 OCu/SBA; éstos presentan. una distribución. de. carga cercana a cero en un intervalo de pH de 5 a 8, siendo su PCC el valor de. pH cercano a 5. para ambas muestras. Sin embargo, a valores más bajos de pH. 5 predominan las cargas positivas y se podrán adsorber con mayor facilidad. las. especies. las. aniónicas,. mientras. que. a valores. mayores. de. pH. 9 predominan. negativas y se adsorberian con mayor facilidad especies catiónicas (Carol et a l . ,. 2009).. 37.

(47) -. 0.0004·. 1PdlSBA. C). ::::. o E. 0.0003,. E. .!!!. 0.0002. u. 'E. .,. 0.0001. c. ::,. "' en "' � "'. U. •. •. 0.0000. •. •. •. 5. 6. 7. •. •. -0.0001. 1. 2. 3. 4. 8. 10. 9. 11. " pH. Figura IV.3. Distribución de la carga superficial del nanomaterial 1 Pd/SBA.. -e-. en. 0.00004. o. '. E E. "' 'f .,. 10Cu/SBA. •. �. 0.00000. ... •. •. •. ... 1. ·¡;. 1 1. -0.00004. 1. .. .. 1. c. ::,. "'. cu. '1. -0.00008. 1. C). �. •. "' o -0.00012 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. pH. Figura IV.4. Distribución de la carga superficial del nanomaterial 1 OCu/SBA.. 38.