Síntesis, funcionalización y caracterización de SBA-15 para la adsorción de fenol, p-nitrofenol y p-clorofenol desde solución acuosa

Abstract

Se sintetizaron sílices mesoporosas de tipo SBA-15 y se funcionalizaron con polianilina (SBA-15/PA), APTES (SBA-15/NH2) y EDTA (SBA-15/EDTA), a estos adsorbentes se les determinaron: parámetros texturales por medio de isotermas de N2, SEM, TGA. Se caracterizó su química superficial por titulaciones Boehm, pHPCC, FTIR, calorimetría de inmersión en benceno, agua y soluciones de los fenoles de interés, por último, los sólidos fueron puestos a prueba en la remoción de fenol, p-clorofenol (PCF) y p-nitrofenol (PNF) en solución acuosa. El cambio de los parámetros texturales fue evidente en las muestras después de su modificación con los diferentes grupos funcionales, la SBA-15 exhibió valores de área superficial, volumen total y diámetro de poro de 655 m2g-1, 0,84 cm3g-1 y 6,08 nm respectivamente, después de la funcionalización hubo una disminución sustancial en el área BET, con valores entre 200 y 224 m2g-1, volumen total entre 0,25 y 0,35 cm3g-1 y diámetro de poro entre 4,45 y 5,58 nm para las sílices funcionalizadas evidenciando que las partículas de polianilina, NH2 y EDTA están dentro de los canales SBA-15. Así mismo, esta modificación en la superficie con los grupos anteriormente mencionados, son notables en las micrografías SEM, termogramas de TGA, y espectros infrarrojos. Se realizó un estudio de entalpía de inmersión en agua, benceno y las soluciones de 100 mg L-1 de fenol, PCF y PNF presentándose valores entálpicos entre -10,7 y -174,1 J g-1, donde fue evidente una interacción mayor de las soluciones y solventes con la SBA-15. Finalmente se ajustan los datos de adsorción aplicando los modelos de Langmuir y Freundlich, utilizados para interpretar el proceso fisicoquímico de adsorción de fenoles en la superficie de las sílices. La mayor capacidad de adsorción de fenol se obtuvo con SBA-15/NH2 (282 mg g-1), para PCF se obtuvo con SBA-15/PA (130 mg g-1) y para PNF se obtuvo con SBA-15/EDTA (205 mg g-1). (Texto tomado de la Fuente)

SBA-15 mesoporous silices was synthesized and functionalized with polyaniline (SBA-15/PA), APTES (SBA-15/NH2) y EDTA (SBA-15/EDTA). The solids obtained were determined: textural parameters through isotherms of N2, SEM, TGA. The surface chemistry was characterized by Boehm tritation, the point of zero charge pH (pHpzc), FTIR, immersion calorimetry in benzene, water and solutions of the phenols of interest, finally, the solids were tested in adsorption of phenol, p-chlorophenol (PCF) and p-nitrophenol (PNF) in aqueous solution. The change of the textural parameters is evident in the samples after their modification with the different functional groups, the SBA-15 exhibited values of surface area, total volume and pore diameter of 655 m2g-1, 0.84 cm3g-1 and 6.08 nm respectively, after functionalization there is a substantial decrease in the BET area, with values between 200 and 224 m2g-1, total volume between 0.25 and 0.35 cm3g-1 and pore diameter between 4.45 and 5.58 nm for the functionalized silicas showing that the polyaniline, NH2 and EDTA particles are within the SBA-15 channels. In addition, this modification on the surface with the functional groups is notable in SEM micrographs, TGA thermograms, and infrared spectra. A study of immersion enthalpy in water, benzene and solutions of 100 mg L-1 of phenol, pcf and pnf was carried out, presenting enthalpic values between -10.7 and -174.1 J g-1, where a greater interaction of solutions and solvents with SBA-15. Finally, the adsorption data are adjusted by applying the Langmuir and Freundlich models, used to interpret the physicochemical process of phenols adsorption on the surface of silicas. The highest phenol adsorption capacity was obtained with SBA-15/NH2 (282 mg g-1), for PCF it was obtained with SBA-15/PA (130 mg g-1) and for PNF it was obtained with SBA-15/ EDTA (205 mg g-1). (Text taken from the Source)