Síntesis, caracterización y aplicación de polímeros iónicos en el tratamiento de aguas residuales - Anleu Ávila, Eloísa (Universidad Autónoma Metropolitana, 2009)
La generación de aguas residuales es un problema de suma importancia, su tratamiento y el reuso de la misma es un reto para los gobiernos de todo el mundo para satisfacer los parámetros específicos de calidad. Un método de tratamiento de aguas residuales es el proceso de floculación, en él se usan diferentes tipos de materiales, y recientemente ha tenido auge el empleo de los polímeros hidrosolubles por ser amigables con el medio ambiente. Teniendo en cuenta la necesidad primordial de purificar toda clase de aguas residuales que contengan materia orgánica y metales pesados (tóxicos al ser humano), se propuso como objetivo de este proyecto de investigación la síntesis, caracterización y propiedades de agentes floculantes de polímeros zwitteriónicos del tipo N-óxido (N+➔ O-) (polímero anfolito) y polímeros tipo sal cuaternaria de amonio (N+R,¡) (polímero catiónico). Estos polímeros iónicos fueron obtenidos al funcionalizar al polímero precursor poli(N,N- dimetilaminaetilmetacrilato) (PDMAEMA), obtenido por radicales libres. El PDMAEMA se oxidó con peróxido de hidrógeno en medio ácido para obtener el polímero N-óxido , Por otro lado, el PDMAEMA se cuaternizó con halogenuro de alquilo de cadena corta (etilo y metilo) para generar los policationes. Todos los polímeros obtenidos fueron caracterizados por Análi sis Elemental, FTIR, RMN 1H y 13 C, TGA, determinación del Índice de Refracción, determinación del Mw por Dispersión de luz Estática. Los polímeros zwitteriónico tipo -óxido son versátiles en su aplicación como floculantes , ya que pueden actuar como polianfolitos o polielectrolitos dependiendo del valor del pH de la solución. Debido a que en la reacción de obtención del N-óxido (N+➔ O-) se tenía como disolvente al ácido acético que para eliminarlo se usaron dos técnicas: de neutralización con NaOH y eliminación con resina de intercambio iónico. Se obtuvieron materiales N-óxidos con diferentes concentraciones de acetato de sodio y propiedades floculantes y de ligando. Para confirmar la caracterización del polímero -óxido debido a la presencia de esta sal y su efecto en los procesos de floculación y en la eliminación de metales, se realizaron diferentes estudios que incluían la espectroscopía de RMN 1H y 13 C al ácido acético en función del pH y la termogravimetría del acetato de sodio. El proceso de floculación de ambos tipos de polímeros fueron estudiado por la técnica de Prueba de Jarras sobre aguas residuales obtenidas de la planta de tratamiento de aguas de la UAM-1, donde se midió la turbidez de las soluciones antes y después de agregar el polímero, las variables estudiadas fueron la dosis de polímero y el pH. La conformación y las propiedades fisicoquímicas de los polímeros en función del pH fue estudiada por las técnicas de Viscosimetría capilar y potencial zeta. Se calculó la densidad de carga superficial en los polímeros y se propusieron los mecanismos por los cuales los polímeros flocularon. Con respecto a los policationes (N+R,¡) sintetizados, el bromuro de poli(N,N- dimetiletilamonioetilmetacrilato) presentó la mayor eficiencia en la floculación al eliminar el 80% de los sólidos suspendidos de las aguas residuales estudiadas. Durante el desarrollo de la investigación se encontró que el polímero precursor puede actuar también como ligando y como floculante ; aunque ambos procesos se llevaron a cabo en tiempos largos (aproximadamente 6 h). Mediante la técnica de UV-Vis se identificó la unión del ligando con el ion metálico d .¡: 1 d d º . , e +3 e +2 N· +2 F +3 Pb+2 e +2 cuan o se 1ormaron os compuestos e coor 1nac10n r , u , 1 e , , o y Ct6. Los polímeros Nóxido purificados con resina de intercambio iónico generaron complejos estables con los iones metálicos arriba indicados excepto el Co+2.