Modificación química del alginato con cisteína y su aplicación para la remoción de Pb (II) y Cd (II) en soluciones acuosas

Abstract

Actualmente, se buscan nuevas técnicas para la remoción de metales pesados en soluciones acuosas. Los biopolímeros han mostrado gran versatilidad en diversos campos de la química, incluyendo la ambiental, en donde se hace uso de hidrogeles, microesferas, compósitos de biopolímeros para la remoción de metales. En el presente trabajo se realizó la modificación química del alginato con cisteína para la remoción de Pb+2 y Cd+2 en solución acuosa. Se caracterizó el biopolímero de partida, así como el modificado mediante técnicas de análisis térmico TGA/DSC, y por espectroscopia, FTIR, DRX y de RMN 13C en estado sólido. Asimismo, se preparó microesferas de alginato como material de referencia para la sorción. Los Ensayos de caracterización demuestran cada etapa de la modificación del alginato desde la oxidación (AlgO), aminación con cisteína (AlgS), y el producto de la sorción de Pb+2 con AlgS (AlgS-Pb+2). El análisis espectroscópico FTIR muestra para el AlgS la presencia de picos característicos a (3335 cm-1 ν (N–H2); 1675 cm-1 ν (C=N) y 1570 cm-1 v (N-H)). En el análisis por RMN 13C en estado sólido del modificado, tenemos los picos a 174.8 ppm δ (COO-) de la cisteína y 181,2 ppm δ (COO-) del alginato que indicarían los entornos químicos del alginato y la cisteína, así también la disminución de la intensidad de los picos de los grupos hemiacetales a 92,2 ppm, los cuales participan en la aminación y consecuentemente la aparición del entorno químico de la cisteína. Las microesferas de alginato muestran sus propiedades como intercambiador iónico de Pb+2 y Cd+2 observados en la respuesta del SEM y A. Atómica obteniéndose para este último un Qmax de 30 mg/g y 7 mg/g tanto para Pb+2 y Cd+2. Mientras que para el material modificado la sorción de Pb+2 muestra resultados favorables a diferencia de las microesferas, logrando obtener un Qmax de 770 mg/g para el Pb+2 y 160 mg/g para el Cd+2. Además, estos análisis se ajustan a un modelo tipo Langmuir que indica una quimisorción debido a la interacción de los grupos tioles y carboxilatos presentes en la cisteína, con los iones de Pb+2 y también para iones Cd+2. En conclusión, se logró obtener un nuevo material, haciendo uso de la modificación química y así brindarle la capacidad de atrapar metales como Pb+2 y Cd+2 en medio acuoso, gracias a los nuevos grupos funcionales que este pueda presentar en su red polimérica.