Influencia de la composición química superficial del carbón activado en la adsorción de Benzotiazoles

Influence of activated carbon chemical surface composition on the adsorption of Benzothiazoles

Los benzotiazoles están esparcidos en el ambiente debido a su gran variedad de aplicaciones. Dentro de ellos, el benzotiazol (BT), el 2-hidroxibenzotiazol (OHBT), y el 2-metilbenzotiazol (MeBT) son conocidos como agentes tóxicos y poco biodegradables. La adsorción con carbón activado se plantea como una opción atractiva para la remoción de estos contaminantes. Sin embargo, existen dudas acerca del efecto de las propiedades químicas superficiales del carbón activado sobre la capacidad de adsorción de estos compuestos. Para el estudio se utilizó carbón activado granular Filtrasorb-400 modificado con el objetivo de obtener carbones con diferentes propiedades químicas superficiales. Las series de carbones activados fueron obtenidas por pretratamiento por desoxigenación y por oxidación con ozono a diferentes tiempos de contacto. El incremento en la concentración de los grupos oxigenados superficiales produce una disminución en la capacidad de adsorción de los tres contaminantes ensayados. Los resultados sugieren que el mecanismo de adsorción transcurre principalmente a través de las interacciones de dispersión π-π entre los electrones del plano basal del carbón y el anillo aromático de los benzotiazoles. A valores de pH mayores al valor del pH de carga cero de la superficie del carbón activado (pH_PZC), la capacidad de adsorción del carbón activado disminuye debido a la aparición de interacciones electrostáticas repulsivas entre los grupos superficiales oxigenados ionizados y las moléculas ionizadas de los benzotiazoles.

INTRODUCCIÓN

Los benzotiazoles y sus derivados son compuestos orgánicos tóxicos y poco biodegradables. Debido a su gran variedad de aplicaciones los benzotiazoles están presentes en las aguas residuales de la industria de manufactura de aditivos de la goma [1], en las aguas residuales de las curtiembres y en los efluentes de las plantas de tratamiento [2-4]. Además, se pueden encontrar en los lixiviados de los residuos hospitalarios debido a la descomposición de los sellos de goma de las jeringas desechables y de los dispositivos de administración intravenosa [5]. Se ha reportado su presencia en suelos, sedimentos de estuarios y en aguas de ríos [6]. Desgraciadamente, los sistemas de tratamiento convencionales, basados en la actividad de los microorganismos, no son capaces de eliminar estos compuestos, ya que en su mayoría se ha demostrado que no son metabolizables como fuente de carbono y pueden ser adsorbidos por la membrana celular, derivando en su bioacumulación y biomagnificación [7]. Más aún, la presencia de estos compuestos puede inhibir la actividad de los microorganismos en dichos sistemas de tratamiento, reduciendo su capacidad depurativa [1,8]. Dado el carácter tóxico y recalcitrante de los benzotiazoles, es necesario utilizar tratamientos químicos de las aguas que lo contienen.

Dentro de las opciones de proceso para eliminar compuestos orgánicos tóxicos presentes en las aguas, se incluye el uso de carbón activado por su gran versatilidad debido a su alta área superficial, estructura porosa, alta capacidad de adsorción, y naturaleza química.