Resumen

The contamination of air, soil and water sources with heavy metals is mainly caused by human activities. The levels of contamination with these metals, have effects on different organisms, ranging from micro to macro-organisms, thus affecting the equilibrium in variety of ecosystems. For humans, these effects can be either acute and chronic, hence favoring chronic-degenerative diseases including cancer. In this project, an adsorbent system was designed to remove heavy metals based on magnetite nanomaterials and a derivative from starch. The matrix of this material of "composite" type was synthesized using magnetite nanoparticles functionalized with amylopectin (Fe3O4/derivative of starch) through co-precipitation method, and were characterized by FTIR, TGA, and SEM. With the purpose of being utilized as sorbent materials for heavy metals in contaminated water. This material was tested on 100 ppm heavy metal concentrations individually and in 100 ppm heavy metals in mixture. These nanoparticles were shown to have an approximate diameter of 70 nm through SEM and considerate appearance of homogeneous size. This composite of magnetite-amylopectin, demonstrated to be capable to adsorb mercury and chromium in preference. The adsorption was optimum at a pH level of 7, removing 1.3% of Cd, 59.07% of Cr, 97.50% of Hg, and 5.19% of Pb from the total concentration in the individual heavy metal systems, thus in the mixed systems the removal percentage was 28.56% of Cd, 36.93% of Cr, 59.82 of Hg, and 51.54% of Pb. With which we concluded that, the material is an effective sorbent towards heavy metals that are found in mixtures within the same system rather than individually, except for Cr and Hg demonstrating to be removed effectively individually.

RESUMEN La contaminación por metales pesados en aire, suelo y cuerpos de agua es de origen principalmente antropogénico. Los niveles de contaminación de estos metales tienen efecto sobre diferentes organismos desde micro y macro-organismos afectando el equilibrio en diferentes ecosistemas. Para el humano, los efectos pueden ser agudos y crónicos, favoreciendo enfermedades crónico-degenerativas incluyendo cáncer. En este proyecto se diseñó un nuevo sistema adsorbente de metales pesados basado en nanomateriales de magnetita y un derivado de almidón. La matriz de este material tipo "composito" se sintetizó utilizando nanopartículas de magnetita funcionalizadas con amilopectina (Fe3O4/derivado de almidón) por el método de co-precipitación, y fueron caracterizadas mediante FTIR, TGA, y SEM. Con el propósito de ser utilizados como adsorbentes para metales pesados en aguas contaminadas. Este material fue probado para adsorber 100 ppm de cada metal de manera individual y en una mezcla de ellos en concentraciones de 100 ppm. Así mismo, los materiales caracterizados por SEM tienen un tamaño de partícula aproximado de 70 nm y considerablemente homogéneo. Este composito de magnetita-amilopectina demostró adsorber preferentemente mercurio y cromo. Adsorbiendo óptimamente a pH 7 el 1.3% de Cd, 59.07% de Cr, 97.50% de Hg, y 5.19% de Pb en sistemas individuales incrementando su porcentaje de remoción en el sistema de metales pesados mezclados removiendo 28.56% de Cd, 36.93% de Cr, 59.82 de Hg, y 51.54% de Pb. Por lo que concluimos que, el material es un adsorbente efectivo para metales pesados que se encuentren mezclados en el mismo medio y para Cr y Hg en sistemas aislados.

Palabras clave: Nanotecnología, nanomateriales magnéticos, remediación del agua, metales pesados, cadmio, cromo, mercurio, plomo, magnetita.

Índice de contenido

Portada (archivo pdf, 24 kb)

Agradecimientos (archivo pdf, 134 kb)

Índices (archivo pdf, 333 kb)

Glosario (archivo pdf, 131 kb)

Capítulo 7. Introducción (archivo pdf, 238 kb)

Capítulo 8. Justificación (archivo pdf, 127 kb)

Capítulo 9. Objetivos (archivo pdf, 24 kb)

Capítulo 10. Hipótesis (archivo pdf, 8 kb)

Capítulo 11. Materiales y Métodos (archivo pdf, 598 kb)

Capítulo 12. Resultados (archivo pdf, 1 mb)

Capítulo 13. Discusión (archivo pdf, 44 kb)

Capítulo 14. Conclusiones (archivo pdf, 12 kb)

Referencias (archivo pdf, 157 kb)

Apéndice A. Cálculos (archivo pdf, 148 kb)

Apéndice B. Curvas de Calibración (archivo pdf, 22 kb)

Apéndice C. Perdidas de masa por TGA (archivo pdf, 14 kb)

Apéndice D. Información adicional (archivo pdf, 148 kb)

Mandujano Canales, H. C. 2017. Nanomateriales magnéticos funcionalizados con amilopectina para la remoción de metales pesados. Tesis Licenciatura. Nanotecnología e Ingeniería Molecular. Departamento de Ciencias Químico Biológicas, Escuela de Ciencias, Universidad de las Américas Puebla. Diciembre. Derechos Reservados © 2017.