Síntesis y caracterización de hidrogeles magnéticos basados en 2-Hidroxietilmetacrilato y ácido itacónico para la remoción del colorante azul de metileno

• Autor: Ludeña Huaman, Michael Azael
• Formato: tesis doctoral
• Fecha de Publicación: 2024
• Institución: Universidad Nacional de Ingeniería
• Repositorio: UNI-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:cybertesis.uni.edu.pe:20.500.14076/28164
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.14076/28164
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Hidrogeles (HG); Hidrogeles magnéticos (HGM); 2-Hidroxietilmetacrilato; Ácido itacónico; Colorante azul de metileno; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#1.04.02

En este trabajo de investigación se realizó la síntesis y caracterización de una serie de hidrogeles (HG) e hidrogeles magnéticos (HGM) y su aplicación en la remoción del colorante azul de metileno de soluciones acuosas. Los hidrogeles HG basados en poli(2-hidroxietilmetacrilato-co-ácido itacónico) p(HEMA-co-AI) y poli(2-hidroxieltilmetacrilato-co-itaconato de sodio) p(HEMA-co-IS) fueron preparados a través de la copolimerización por vía radicalaria. El N,N-metilenbisacrilamida (MBA) fue utilizado como reticulante y el persulfato de amonio (APS) junto con tetrametiletilendiamina (TEMED) fueron utilizados como iniciador y acelerador, respectivamente. La influencia de ácido itacónico (AI) y el itaconato de sodio (IS) sobre el comportamiento de hinchamiento en agua, y en soluciones de diferente pH fueron estudiados. Los resultados indican que los hidrogeles p(HEMA-co-AI) tienen alto grado de hinchamiento y respuesta al pH. En cambio, los hidrogeles p(HEMA-co-IS) tienen un grado de hinchamiento superior al de los hidrogeles p(HEMA-co-AI), pero tienen pobre respuesta al pH. Además, los hidrogeles p(HEMA-co-IS) describen un comportamiento de hinchamiento conocido como “overshooting”, el cual es explicado a través de un intercambio de cationes. Por otro lado, la preparación de los hidrogeles magnéticos fue realizada a través de la síntesis in situ, es decir, partículas de Fe3O4 fueron sintetizadas dentro de la matriz polimérica de los hidrogeles p(HEMA-co-AI). Las propiedades estructurales, térmicas, magnéticas, texturales y morfológicas fueron estudiadas por FT-IR, DRX, TGA, VSM, N2 ad/desorción y SEM. Estos hidrogeles magnéticos fueron utilizados para remover el colorante catiónico azul de metileno (AM). Los resultados muestran que el 91% de AM (200 mg/L) fue removido con una dosis de 1 mg/mL, en un pH de 6.8 y un tiempo de contacto de 10 min. Además, los estudios termodinámicos demuestran que el proceso de adsorción es espontáneo y endotérmico. Los datos obtenidos se ajustan a la isoterma de Langmuir, y la cinética de adsorción siguió una cinética de pseudo-segundo orden. Los estudios de adsorción-desorción indican que el hidrogel magnético puede ser utilizado para remover el 90% de AM durante cuatros ciclos. Por lo tanto, es adecuado como material alternativo para la adsorción de AM.