Nanostructured MnO2 catalyst in E. crassipes (water hyacinth) for indigo carmine degradation

Catalizador de MnO2 nanoestructurado en E. crassipes (jacinto de agua) para la degradación de índigo carmín

Se estudió el uso de la materia seca del jacinto de agua (Eichhornia crassipes) como matriz-soporte para nano-MnO₂ y su eficiencia en la eliminación de índigo carmín (IC). Se ensayaron diferentes procesos de pretratamiento y los resultados indicaron que un tratamiento previo ácido-alcalino es un método eficiente para unir las nanopartículas (NPs) a la matriz celulósica. Así mismo, las NPs de MnO₂ se sintetizaron por reducción sonoquímica de MnO₄- utilizando diferentes métodos (un sistema emisor de ultrasonido, baño de ultrasonido y reacción convencional con etanol como medio). El material sintetizado se caracterizó por ATR-IR, AAS, DRX, SEM, isotermas de adsorción de nitrógeno, EDS y pHpzc. Se exploró la capacidad de eliminación de IC por parte del material nanoestructurado y la naturaleza química de los productos de degradación en muestras acuosas. Se analizó el efecto de diversos parámetros tales como temperatura, pH, concentración inicial de IC, entre otros. Finalmente, el material nanoestructurado, obtenido con un baño de ultrasonido, mostró una eficiencia de 97,6% en la eliminación del color característico de IC en 5 min, sin perder la eficiencia en la degradación del colorante por varios ciclos consecutivos. A través de este enfoque, se pueden eliminar efluentes ambientalmente peligrosos provenientes de actividades comerciales como la industria textil, de manera eficiente y a un bajo costo, mediante el uso de materiales nanocompuestos biodegradables cuya síntesis es de fácil aplicación.

Introducción

Hoy en día, se utiliza una gran cantidad de tintes sintéticos en las industrias textil, farmacéutica, cosmética, de bebidas y de componentes electrónicos. Alrededor del 10-15% de estos tintes, empleados por la industria textil, se vierten en los efluentes, contaminando tanto las aguas superficiales como las subterráneas (1, 2).

El índigo (IN) o 2,2´ -bis-indol, un colorante sintético de color azul, es uno de los tintes más consumidos en la industria, empleado principalmente para el teñido de ropa. Para aumentar su solubilidad y mejorar el proceso de teñido, el IN se transforma a menudo en índigo carmín (IC) (índigo disulfónico 5-5´) (3, 4). Sin embargo, a pesar de su amplio uso, el CI se ha relacionado con una alta toxicidad (5).

La preocupación por el medio ambiente y la salud de estos potenciales contaminantes en el agua ha llamado la atención de muchos investigadores (6). En este sentido, la aplicación de nanopartículas de óxidos metálicos para el tratamiento de efluentes contaminados por colorantes se ha convertido en otro campo de interés en los últimos años.