Obtención a nivel industrial de nanopartículas de óxido de cobre (CuO) a partir de sulfato de cobre pentahidratado (CuSO4.5H2O) y su aplicación en tejidos textiles como actividad antimicrobiana

Abstract

Las nanopartículas de óxido de cobre actualmente cobran gran importancia debido a sus diversas aplicaciones como antimicrobiano (elimina bacterias y hongos), fotocatalizador (degrada colorantes), y componentes de sistemas eléctricos (almacenadores magnéticos y sensores de gas). La tesis trata de la obtención de nanopartículas de óxido de cobre a partir de sulfato de cobre pentahidratado en solución básica. Para lo cual el método que se empleará para la síntesis es el de precipitación química rápida, y para esto usaremos un reactor de acero inoxidable de 60 litros de capacidad, el cual cuenta con sistema de agitación y control de temperatura que nos permitirá definir los parámetros para el diseño de los equipos para producciones industriales. Las nanopartículas de óxido de cobre obtenidas serán caracterizadas estructural, morfológica y microbiológicamente. Posteriormente se realizará la aplicación de las nanopartículas de óxido de cobre sobre textiles usando el método tradicionalmente usado en la industria textil (el proceso de impregnación) sobre tejido seco, haciendo uso del equipo denominado Foulard. Las muestras textiles impregnadas con el antimicrobiano, se someterán a un análisis microbiológico para evaluar su capacidad antimicrobiana frente al ataque de bacterias como la Escherichia coli. Posteriormente se evaluará la actividad antimicrobiana que éstos textiles adquirieron usando normas internacionales. En la investigación, también se determinará los tamaños de diámetros de los halos de inhibición mediante el método de difusión por discos de las cepas estándares como la Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa y las cepas salvajes como la Pantoea Sp, Ochrobactrum, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus epidermidis, Aerococcus viridans, Micrococcus, Bacilo (63), y Bacilo (18). Además se realizará la propuesta del diseño de un proceso a nivel industrial para la producción de nanopartículas de óxido de cobre (CuO) mediante un escalamiento a partir de la síntesis llevada a cabo en laboratorio a partir de sulfato de cobre pentahidratado, además de un estudio de impacto ambiental y socio- económico en la obtención del producto. Una de las fortalezas que se tuvo para el desarrollo de esta tesis es que se cuenta con la experiencia de la síntesis del CuO nanoparticulado partiendo de acetato de cobre, logrando obtener nanopartículas de 11nm y el cual será tomando en cuenta en el capítulo V. (ver figura 36). En el campo de aplicación ingenieril de antimicrobianos en prendas textiles se tiene algunos antecedentes como el del Instituto Politécnico Nacional (IPN) de la ciudad de México, en el cual desarrollaron un Antimicrobiano Textil a base de nanopartículas de plata, el cual evita la proliferación de microorganismos al reaccionar con la humedad de la piel. También se tiene otro antecedente como aplicación de nanopartículas, del peróxido de zinc en tejidos textiles de algodón como actividad antimicrobiana realizado en la FC-UNI Lima - Perú.

The copper oxide nanoparticles currently become very important due to its various applications as an antimicrobial (kills bacteria and fungi), photocatalyst (degrades dyes), and components of electrical systems (magnetic tender Accessories and gas sensors). The thesis is about of obtaining nanoparticles of copper oxide from copper sulfate pentahydrate in basic solution. For which purpose the method that was used for the synthesis was the rapid chemical precipitation, and for this it will be used a stainless steel reactor of 60 liters of capacity, which has stirring system and temperature control that will be used to define the parameters for the design of equipment for industrial production. The nanoparticles of copper oxide obtained will be characterized structurally, morphologically and microbiologically. Subsequently, it are going to carried out the application of copper oxide nanoparticles on textiles using the method traditionally used in the textile industry (impregnation process) about dry tissue, using the equipment called Foulard. The textiles samples will be impregnated with the antimicrobial, it was subjected to a microbiological examination to assess their antimicrobial activity against attack by bacteria such as Escherichia coli. Later the antimicrobial activity was evaluated using these textiles acquired using international norms. In the investigation, the sizes of diameters of the inhibition halos also will be determined by means the diffusion method for disks of the standard strains such as Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and the wild strains like Pantoea Sp, Ochrobactrum, Staphylococcus saprophyticus, Staphylococcus epidermidis, Aerococcus viridans, Micrococcus, Bacilo (63), y Bacilo (18). In addition, it is going to realize a proposed design process industrially for the production of nanoparticles of copper oxide (CuO) by means of a scaling with the synthesis carried out in laboratory from copper sulfate pentahydrate as well as evaluating environmental impact and socio-economic in obtaining the product. One of the strengths that have for the development of this thesis is that we counted on with the experience of CuO nanoparticle synthesis of copper acetate starting from achieving obtain nanoparticles 11nm and which shall be taken into account in Chapter In the field of engineering application of antimicrobials in textiles is taken some background as the National Polytechnic Institute (IPN) of Mexico City which developed a textile Antimicrobial based on silver nanoparticles, which prevents the proliferation of microorganisms to reacting with moisture in the skin, also has another background application nanoparticles as zinc peroxide in textile cotton fabrics as antimicrobial activity performed in the FC-UNI Lima - Perú.