Eliminación de antibióticos de las aguas residuales mediante un nanocompuesto avanzado
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Eliminación de tetraciclina de muestras de aguas residuales sintéticas en la VNU-University of Education, Hanói, Vietnam.
En esta investigación propusimos tres ideas principales: en primer lugar, el GSA se fabricó con óxido de grafeno (GO) injertado con óxido de estaño(II) (SnO), preparado por vía húmeda en el marco del procedimiento de activación. En segundo lugar, la capacidad de adsorción de TC se calculó mediante varios métodos en función del pH, la concentración inicial, la TEM, la textura porosa y la temperatura. Por último, se observaron las condiciones óptimas para la eliminación de tetraciclina: pH = 4, T0 = 30 °C y Qmax = 1201 mg/g. Palabras clave: eliminación de tetraciclina; nanocompuesto; antibiótico; óxido de grafeno. Numerosos estudios han demostrado que los antibióticos de tetraciclina tienen efectos peligrosos sobre el cuerpo humano, como hígado graso, pancreatitis aguda, hepatonefrotoxicidad grave, daño renal y diabetes insípida. Por ello, la toxicidad de este compuesto se convirtió en la razón y la motivación de nuestro grupo para investigar la fabricación novedosa de un nanocompuesto avanzado que elimine el antibiótico tetraciclina del medio natural. A partir de los experimentos, nuestro grupo ha encontrado la solución para eliminar la TC del agua contaminada de cualquier origen mediante un compuesto denominado GSA. Tras investigar durante mucho tiempo, hemos hallado la solución para eliminar la TC del agua contaminada de cualquier origen. Como se ve en la imagen ilustrativa que hemos mostrado arriba en el póster, se inició el método de adsorción de la TC. Utilizamos GSA, que es el nanocompuesto GO/SnO/AP. Tras el proceso, las moléculas de TC quedaron adheridas a la superficie del GSA. Al final, el agua no contaminada que contenía TC quedó desinfectada.
Se preparó el GSA, que contenía óxido de grafeno (GO), óxido de estaño(II) (SnO) y AP (polímero amínico). Con unas pocas modificaciones químicas, el SnO no cambió rápidamente y el color siguió siendo negro para adsorber de la mejor manera. En el paso siguiente presentaremos con más detalle el método que utilizamos para tratar el agua contaminada. Los nanocompuestos de SnO se sintetizaron mediante la técnica de reacción semisolvotermal. Estos nanocompuestos se prepararon con diferentes combinaciones de disolventes, como etanol, agua y etilenglicol, a 180 °C durante 24 h. Con unas pocas modificaciones químicas, el SnO no cambió rápidamente. Gracias a la capacidad de adsorción de la superficie del GSA, el material pudo regenerarse con el tiempo, lo que permitiría conservar los recursos y proteger el medio ambiente. Mediante el tratamiento con etanol, como se muestra en la imagen ilustrativa, puede utilizarse etanol de más del 90 % para regenerar el GSA a lo largo de los ciclos. En cada ciclo, la eficiencia desciende de forma continua. En el primer ciclo, la eficiencia fue muy alta y alcanzó más del 97 %. Después, la eficiencia cae rápidamente y, en el quinto ciclo, el GSA ya no pudo tratarse de nuevo. El nivel óptimo de pH para que la eficiencia de adsorción del GSA alcance su máximo, en concreto el 94 %, fue 4. Pasado el pH 4, la eficiencia disminuyó progresivamente: pH 6 (88 %), pH 8 (81 %), pH 10 (57 %).
Los resultados del experimento dependieron de la temperatura y de la concentración del adsorbato tetraciclina. Según el estudio, la concentración inicial (C0) es directamente proporcional a la capacidad de adsorción del GSA: cuando C0 aumentó de 40 a 80 mg/L, la eficiencia de adsorción subió; después, el aumento de la adsorción fue menor al subir C0 de 80 a 130 mg/L, lo que sugiere que existe un límite de adsorción que el GSA no podía superar por muy grande que fuera la concentración de tetraciclina. Además, al examinar la temperatura, el diagrama mostró que, entre 25 °C, 30 °C y 35 °C, la temperatura óptima para la adsorción es 30 °C (cuando la capacidad de adsorción alcanza su máximo, con Qmax = 1201 mg/g). De ello se concluyó que la temperatura y la concentración inicial sí afectan a la eficiencia de adsorción de tetraciclina del GSA. Este trabajo se realizó y examinó en la VNU University of Education (UEd), Hanói, Vietnam, en el grupo de investigación de los autores de correspondencia, el profesor Eldon R. Rene6,* y Tran Dinh Minh1,*, con otros coautores como: Hoang Thu Ha1; Hoang Ly Bao Long2; Hoang Ly Tuan Long3; Le Huy4; Dao Quang Minh5, Le Ha Khoa5, Eldon R. Rene6. 1VNU University of Education (UEd), Hanói, Vietnam; 2High School for Gifted Students (HSGS); 3The Olympia Schools; 4HanoiAmsterdam High School for the Gifted; 5High School of Education Sciences (HES-UEdVNU); 6UNESCO-IHE, Institute for Water Education, Delft, Países Bajos.
En 2013 y 2015 se investigaron soluciones para eliminar la tetraciclina (Fe-AC con Qmax = 769 mg/g y AC de coque de petróleo con Qmax = 1121 mg/g); sin embargo, el GSA tuvo el mejor rendimiento y mostró el mayor valor de eliminación de TC, con Qmax = 1201 mg/g. De ello se concluyó que el GSA es el adsorbente más prometedor para la tetraciclina hasta la fecha. La fabricación novedosa de un nanocompuesto avanzado para eliminar el antibiótico tetraciclina del medio natural permitió llegar a la siguiente conclusión: + Gracias a las ventajas de su elevada superficie BET y su textura porosa bien desarrollada, la magnitud máxima de absorción de TC en el GSA alcanzó los 1201 mg/g. + El GSA tras la absorción de TC puede reutilizarse tratándolo con C2H5OH y, mediante este proyecto, hemos demostrado la posibilidad de que un nanocompuesto avanzado elimine los antibióticos de tetraciclina del medio natural. En conclusión, gracias a las ventajas de su elevada superficie BET y su textura porosa bien desarrollada, la magnitud máxima de absorción de TC en el GSA alcanzó los 1201 mg/g; asimismo se descubrió que el GSA tras la absorción de TC puede reutilizarse tratándolo con C2H5OH. Por último, pero no menos importante, mediante este proyecto hemos demostrado la posibilidad de que un nanocompuesto avanzado elimine los antibióticos de tetraciclina del medio natural y hemos reunido diversa información, como se muestra en las referencias.
