Materiales Porosos Híbridos Basados en Carbón Activado y Zeolita Sintética para la Adsorción de Contaminantes de Preocupación Emergente del Agua

Hierarchical porous carbon-zeolite composites materials for the adsorption of contaminants of emerging concern from water

Este estudio expone el uso de materiales adsorbentes porosos como estrategia energéticamente favorable para la eliminación de contaminantes de preocupación emergente (CPE). El uso de un material híbrido compuesto por carbón activado y zeolita  presenta resultados efectivos en la eliminación de ácido salicílico, ácido clofíbrico, naproxeno, carbamazepina, cafeína y algunos de sus metabolitos del agua. En general, los CPE evaluados presentan mayor afinidad hacia la variante funcionalizada con cobre en comparación con el carbón activado solo.  Los resultados de las pruebas realizadas sugieren que la hidrofobicidad, y las interacciones electrostáticas y/o de complejos tipo- π entre el adsorbente CFAU y los CPE tienen un rol vital en el mecanismo de adsorción.

Los contaminantes de preocupación emergente (CPE) tales como productos farmacéuticos y de cuidado personal (PPCP) ingresan al medio ambiente de manera inadvertida. La mayoría de éstos son considerados tóxicos, particularmente aquellos metabolitos derivados de medicamentos, sustancias alteradoras endocrinas, entre otros. Una gran variedad de CPE no son eliminados adecuadamente por las instalaciones de tratamiento de agua debido a la falta de tecnología apropiada. Materiales adsorbentes porosos podrían ser una plataforma potencial para eliminarlos de forma selectiva y energéticamente favorable. Carbón activado (AC por sus siglas en inglés), por ejemplo, es utilizado comúnmente en el tratamiento de agua, sin embargo, su superficie es poco selectiva y posee una limitada oportunidad para ser funcionalizada. Por otro lado, las zeolitas o aluminosilicatos poseen una química de superficie flexible que les permite una fácil funcionalización, empero, presentan una hidrofobicidad limitada. Por tanto, un material híbrido compuesto por carbón activado y zeolita podría ser una buena estrategia para desarrollar un adsorbente adecuado para abordar dicha problemática. Este proyecto se centra en la síntesis y caracterización de tal adsorbente basado en la impregnación y crecimiento in situ de la versión sintética de la zeolita Faujasita (FAU) en los poros amorfos de AC. El material híbrido resultante, CFAU, se funcionalizó con un metal de transición y probó con éxito en la eliminación de ácido salicílico, ácido clofíbrico, naproxeno, carbamazepina, cafeína y algunos de sus metabolitos del agua. En general, se identificó una mayor afinidad de todos los CPE hacia la variante funcionalizada con cobre en comparación con el carbón activado solo. Los resultados sugieren que la hidrofobicidad, y las interacciones electrostáticas y/o de complejos tipo- π entre el adsorbente CFAU y los CPE tienen un rol vital en el mecanismo de adsorción.