Remoción de contaminantes emergentes del tipo antibiótico en sistemas acuosos mediante polielectrólitos lineales y entrecruzados.

Abstract

El objetivo de esta Tesis de Doctorado estuvo enmarcado en sintetizar y caracterizar polielectrolitos lineales (PEsL) y reticulados (PEsE) determinando su capacidad de remoción de contaminantes emergentes del tipo antibiótico en sistemas acuosos. Los polielectrolitos lineales y entrecruzados son polímeros que poseen grupos funcionales capaces de presentar interacciones selectivas con moléculas objetivo, lo cual depende de la especiación que presenten éstos en el rango de pH, entre éstas se encuentra: amoxicilina, tetraciclina y ciprofloxacino. En primera instancia, esta tesis se desarrolló bajo el planteamiento de obtener polielectrolitos altamente solubles en sistemas acuosos. Para cumplir tal fin, se comenzó con la modificación de quitosano, incorporando grupos amonio cuaternario a través de un proceso de alquilación, convirtiéndose en un polielectrolito altamente soluble en todo el rango de pH (ChA). Luego, se sintetizaron copolímeros polielectrolitos (CPEs) con grupos funcionales ácidos sulfónicos y amonios cuaternarios, con relaciones de carga positivas: negativas (2:1,1:2, y 1:1), siendo corroborado vía resonancia magnética nuclear de protón. En segunda instancia se realizaron ensayos para formar hidrogeles a través de complejos polielectrolitos entre los diferentes CPEs y el ChA. Con lo anterior se cumplió el objetivo, pero se obtuvo hidrogeles de alta solubilidad en sistemas acuosos, lo cual representa un problema para la remoción de contaminantes. Posteriormente, se siguieron dos alternativas para remover los antibióticos: la primera fue la remoción de éstos utilizando polímeros lineales (CPEs y ChA) acoplados a la técnica de retención de fase líquida asistida por polímeros (RFLP), lo cual consiste en una técnica de fácil manejo, bajo costo y alta selectividad. Para esto, se evaluaron cuatro polímeros lineales vs los antibióticos, evaluando diferentes parámetros como: pH, fuerza iónica, concentración de polímero etc. La segunda alternativa contempló la síntesis de nanocompuestos polielectrolitos (NPEs) utilizando monómeros aniónicos, catiónico y arcillas con características de intercambio aniónico y catiónico como: hidrotalcita (HT) y montmorillonita (MMT) respectivamente. Para la formación de estos NPEs se utilizó un entrecruzador químico para evitar la solubilidad. Los NPEs fueron caracterizados vía espectroscópica, análisis térmico, morfológico y reológico.A partir de los resultados obtenidos se puede concluir que los polímeros lineales obtenidos presentan porcentajes de remoción mayor al 70 % utilizando la técnica de RFLP. Con respecto a los nanocompuestos polielectrolitos obtenidos se pude constatar que los contenidos de arcillas aumentan la rigidez del material. También se evidenció que estos contenidos de arcillas no presentan cambios significativos en la capacidad de retención de agua y la remoción de antibióticos a los diferentes contenidos nominales presentes en la matriz polimérica. Sin embargo, todos los nanocompuestos presentan porcentajes de remoción sobre el 50 % en condiciones experimentales determinadas