Resumen

En este trabajo investigativo se propone estudiar y optimizar las condiciones de fijación del dióxido de titanio en la superficie de baldosas cerámicas para conferir propiedades antibacterianas a las mismas. El desarrollo se ejecutó en dos etapas: exploración y optimización de las variables. En la exploración se estudió el efecto de tres factores influyentes: el espesor de la capa de dióxido de titanio, la temperatura de fijación y el tiempo de fijación del dióxido de titanio, aplicando un diseño factorial completo a dos niveles. Posteriormente se sometió a cada pieza a las condiciones experimentales preestablecidas y se colocó una solución de coliformes de concentración conocida, posteriormente se expuso el conjunto a la luz UV para desencadenar la reacción de fotocatálisis, permitiendo una reducción de la carga microbiana. La respuesta experimental constituyó la razón de disminución de la población de los microorganismos. En la etapa de optimización se utilizó el método de Máxima Pendiente. Los resultados muestran importantes porcentajes de reducción de microorganismos.

1. Introducción

Debido al empleo de sustancias químicas tóxicas para la limpieza y desinfección de pisos y paredes recubiertas con baldosas cerámicas se ha visto la necesidad de conferir a dichas piezas cerámicas propiedades antibacterianas. Para dar este valor agregado a las baldosas cerámicas, se ha recurrido a la aplicación de dióxido de titanio sobre la superficie de la pieza cerámica para que al contacto con el agua se desencadene, en la interfase, la reacción de fotocatálisis (1) por parte del dióxido de titanio al incidir un haz de luz sobre el sólido semiconductor haciendo que un electrón salte desde la banda de valencia hacia la banda de conducción, dejando un hueco en la banda de valencia generando iones altamente reactivos los cuales producirán reacciones simultáneas de oxidación y reducción sobre la especie que se encuentre depositada sobre la superficie del catalizador, con la consecuente eliminación de los microorganismos presentes en el medio (2). Para determinar las condiciones óptimas de fijación del dióxido de titanio sobre las piezas cerámicas, se realizó una serie de experimentos programados a través de una de las técnicas del Diseño Experimental (3). En esta investigación se empleó un Diseño Factorial a dos niveles. Las condiciones de recubrimiento de la baldosa han sido optimizadas mediante la técnica de máxima pendiente para alcanzar la máxima tasa de reducción de generadores de colonias de coliformes con respecto a un patrón de referencia.

2. Materiales y métodos 

2.1 Materiales

Se ha trabajado con piezas cerámicas (4) de monococción de color semimate blanco obtenidas en un centro comercial, sobre las cuales se colocó una suspensión de dióxido de titanio en ácido acético (ρ =1,049 g/cm3), se evapora el solvente en una estufa a una temperatura fija de 50°C. Para la fijación del dióxido de titanio se utilizó una mufla cuyos tiempos de calentamiento y temperatura máxima de fijación han sido determinados por el diseño experimental. Posteriormente se aplicó sobre la superficie una solución de concentración conocida de coliformes y se sometió a la acción de luz UV mediante una lámpara colocada a una distancia fija de 1.5 metros durante un tiempo de 120 minutos Las pruebas microbiológicas se realizaron en el laboratorio de Microbiología, utilizando el material requerido para la siembra y conteo de la bacteria coliformes.

• Materias:Minerales de titanio Microorganismos Agentes antibacteriales
• Subjects:Titanium ores Microorganisms Antibacterial agents
• Palabras claves:Fotocatálisis, Dióxido de titanio, Coliformes, Diseño experimental, Optimización, Máxima pendiente
• Keywords:Photocatalysis, Titanium dioxide, Coliforms, Experimental design, Optimization, Maximum slope