Captura de contaminantes ambientales con nanopartículas de hierro funcionalizadas

Abstract

[spa] Hoy en día, la contaminación del aire es un importante problema de salud pública, se estima que es responsable de 3,1 millones de muertes prematuras en todo el mundo cada año y del 3,2% de la carga mundial de morbilidad. 1 Entre los contaminantes químicos más importantes en el aire están los Compuestos Orgánicos Volátiles (VOC). 2 Esta familia de compuestos es un grupo muy diverso de moléculas que van desde estructuras aromáticas funcionalizadas a alcanos, incluidos ésteres, éteres, alcóxidos y alcoholes. Oficialmente, los VOC se definen como todos aquellos hidrocarburos que aparecen en estado gaseoso a temperatura ambiente o que son muy volátiles en estas condiciones. Por lo general, tienen una cadena con un número de carbonos inferior a doce y contienen otros elementos como oxígeno, flúor, cloro, bromo, azufre o nitrógeno. La exposición prolongada a ellos puede causar daños al hígado, los riñones y el sistema nervioso central. La exposición a corto plazo puede causar irritación de los ojos y las vías respiratorias, dolor de cabeza, mareos, trastornos visuales, fatiga, pérdida de la coordinación, reacciones alérgicas de la piel, náuseas y trastornos de la memoria. Algunos de estos compuestos orgánicos volátiles son muy tóxicos, como el benceno, el óxido de estireno, el percloroetileno o el tricloroetileno, clasificados como cancerígenos, o el formaldehído y el estireno, que actúan como disruptores endocrinos.3 Por lo tanto, se hace necesario el desarrollo de métodos eficientes para la captura de estos contaminantes. En un estudio reciente, nuestro grupo de investigación ha presentado nanopartículas magnéticas de óxido de hierro funcionalizadas con diamidas derivadas de perileno, capaces de capturar PAHs de medios acuosos con éxito, con el beneficio adicional de una fácil eliminación del medio, debido a sus propiedades magnéticas.4 El objetivo de este trabajo evalúa el uso de nanopartículas magnéticas de oxido de hierro funcionalizadas con diiminas derivadas de perileno, naftaleno y benceno (presentadas en la Figura 1) en la adsorción de VOCs presentes en muestras de aire, trabajando con la técnica de Desorción Térmica (TD). Para medir la efectividad de esta interacción, los resultados se compararán con los adsorbentes comerciales utilizados en las metodologías oficiales.5 Los compuestos sintetizados son caracterizados por Resonancia Magnética Nuclear, Microscopía electrónica de barrido, Espectroscopía FTIR, análisis termogavimétrico

[eng] Nowadays, air pollution is a major public health concern, it is estimated to be responsible for 3,1 million premature deaths worldwide every year and 3,2% of the global burden of disease.1 Among the most important chemical pollutants on air are Volatile Organic Compounds (VOCs).2 This family of compounds is a very diverse group of molecules ranging from functionalized aromatic structures to alkanes, including esters, ethers, alkoxides and alcohols. Officially, VOCs are defined as all those hydrocarbons that appear in the gaseous state at normal room temperature or that are very volatile in these conditions. They usually have a chain with a carbon number less than twelve and contain other elements such as oxygen, fluorine, chlorine, bromine, sulfur or nitrogen. Long-term exposure to them can cause damage to the liver, kidneys and central nervous system. Shortterm exposure can cause eye and respiratory tract irritation, headache, dizziness, visual disturbances, fatigue, loss of coordination, allergic skin reactions, nausea and memory disorders. Some VOCs are very toxic, such as benzene, styrene oxide, perchlorethylene or trichlorethylene, which are classified as carcinogenic, or formaldehyde and styrene, which acts as endocrine disruptors.3 Hence, the development of efficient methods for the capture of these contaminants becomes necessary. In a recent work, our research group has presented iron-based nanoparticles functionalized with perlylene diimide derivatives, capable of capture PAHs from aqueous media successfully, with de added benefit of an easy removal from the medium, due to its magnetic properties.4 The object of this work is to evaluate the use of iron oxide nanoparticles magnetic functionalized with receptors based on perylene, naphtalene and benzene diimide derivatives (shown in Fig 2) in the adsorption of VOCs presents in air samples, working with the technique of Thermic Desorption (TD). In order to measure the effectiveness of this interaction, the results will be compared with the commercial adsorbents used in official methodologies.5 The synthesized compounds were characterized by Magnetic Nuclear Resonance, Scanning Electron Microscopy, FTIR Spectroscopy and Thermogravimetric Analysis