Remediación de aguas contaminadas con plaguicidas mediante adsorción sobre partículas de sílice funcionalizadas y materiales carbonosos

El objetivo general de este trabajo se centró en el estudio de la adsorción como técnica de remoción de pesticidas presentes en agua. En particular se estudió la eliminación de los pesticidas ácido 2,4-diclorofenoxiacético, 2,4,6-triclorofenol y lenacil empleando como adsorbentes dos tipos de carbón activado y materiales silíceos. Los adsorbentes carbonosos utilizados fueron los carbones activados comerciales CAT y CARBOPAL, los cuales fueron caracterizados mediante isotermas de adsorción de nitrógeno, espectroscopía FT-IR, análisis térmicos, titulación de Boehm y determinación del punto de carga cero. El adsorbente carbonoso CAT presenta una isoterma de adsorción de nitrógeno del tipo I, característica de sólidos microporosos, su superficie específica es de 1189,43 m2/g. Los estudios de la química superficial arrojaron que el CAT no presenta grandes cantidades de grupos ácidos (ácidos, fenoles, etc.) en su superficie y que su punto de carga cero es 7, 46. En cuanto al adsorbente CARBOPAL, la isoterma de adsorción de nitrógeno resultó comparable a una del tipo II, característica de sólidos mesoporosos, y la superficie específica calculada fue de 1287,69 m2/g. A diferencia del carbón CAT, el CARBOPAL presentó grandes cantidades de grupos ácidos, lo que se vio reflejado en un menor valor del punto de carga cero, el cual fue de 4,76. En cuanto a los adsorbentes silíceos se estudió la sílice comercial pirosil PS 200, y posteriormente se realizó la funcionalización con diferentes grupos orgánicos con la intención de mejorar la capacidad de adsorción y/o la selectividad comparada con la sílice sin funcionalizar. Para la organofuncionalización se emplearon en principio 3-aminopropiltrietoxisilano y 3-mercaptopropiltrimetoxisilano. De esta manera se obtuvieron dos nuevos adsorbentes silíceos: SF-NH2 y SF-SH, respectivamente. Posteriormente se derivatizó la sílice SF-NH2 con tres reactivos orgánicos: ácido fenoxiacético, cloruro de benzoílo y ácido gálico, obteniendo así tres nuevos adsorbentes silíceos que contienen la funcionalidad amida, la SF-NH2-ácido fenoxiacético, la SF-NH2-cloruro de benzoílo y la SF-NH2-ácido gálico, respectivamente. Los seis adsorbentes silíceos fueron caracterizados por medio de isotermas de adsorción de nitrógeno, FT-IR y TGA-DTA, estas últimas dos técnicas confirmaron la presencia de grupos orgánicos en la estructura de los adsorbentes sintetizados. Luego de la caracterización de los adsorbentes se llevó a cabo el estudio de adsorción de los diferentes pesticidas, analizando el efecto de factores como el pH, la fuerza iónica, la temperatura y la masa de adsorbente. En todos los casos se pudo apreciar que un aumento en el pH de la solución genera una disminución de la capacidad máxima de adsorción. En cuanto a la fuerza iónica, puede observarse un aumento o una disminución del máximo de adsorción, dependiendo del efecto que predomine en el fenómeno de adsorción. Y una mayor masa de adsorbente se tradujo en una disminución en la capacidad máxima de adsorción. Al comparar las capacidades de adsorción de los todos los adsorbentes estudiados, se halló que los adsorbentes carbonosos presentan una mayor afinidad por los adsorbatos. Las modificaciones químicas realizadas sobre la superficie de la sílice han mejorado la capacidad de adsorción, comparándolas con la sílica gel sin funcionalizar. Dependiendo del pesticida estudiado una de las sílices resultó más efectiva que otras, lo cual indica una mayor selectividad que los carbones.Facultad de Ciencias Exacta

Evidence of the presence of minor tautomeric forms in selected nitroanilines

Rationale: Nitroanilines can exist in several tautomeric forms: nitro-amino, nitro-imino, and aci-imino. The importance of evaluating minor tautomeric species comes from the fact that even less abundant tautomers have been proved to play important roles in reaction mechanisms. Methods: Electron ionization mass spectra of the pesticide Pendimethalin and four related nitroanilines were recorded at 70 eV to find information about the presence of minor tautomeric forms in the gas phase. The existence of the possible tautomers was evaluated by studying specific fragmentation pathways, which were confirmed by tandem mass spectrometry (MS/MS) experiments. Further supporting information was obtained by studying the structures of some intermediate compounds by theoretical calculations at the B3LYP 6-311++G(d,p) level. Results: The mass spectrum of Pendimethalin suggests the coexistence of the nitroamine tautomer (the most stable form) with four possible less stable tautomers in equilibrium. The fragmentation routes were used to explain analogous peaks in two related compounds. However, the spectra of two other related compounds that cannot follow the proposed route of fragmentation for nitro-imine tautomers do not show the analogous peak. Theoretical calculations were used to correlate the precursor cation with the proposed fragmentation pathway. Conclusions: By the study of mass spectra and proposed fragmentation pathways it can be concluded that, although the nitro-amine is the most abundant species within the system, minor tautomers (nitro-imine and aci-imine) coexist in the gas phase.Fil: Colasurdo, Diego Damián. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Pila, Matías Nicolás. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Laurella, Sergio Luis. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Allegretti, Patricia Ercilia. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Ruiz, Danila Luján. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; Argentin

Remoción de plaguicidas MCPA e Imazapic de solución acuosa con materiales carbonosos

El objetivo general de este trabajo se orienta a la búsqueda de alternativas simples y accesibles para la remediación de aguas contaminadas, teniendo en cuenta que la presencia de contaminantes emergentes en nuestros recursos hídricos, tales como fármacos y pesticidas, es motivo de preocupación para la salud y seguridad ambiental. Se realizaron estudios de adsorción de dos pesticidas: MCPA (ácido 4-cloro-2-metil fenoxiacético) e Imazapic (ácido 2-[4,5-dihidro-4-metil-4-(1-metiletil)-5-oxo-1H-imidazol-2-il]-5-metil-3-piridin carboxílico), en dos diferentes tipos de material carbonoso. Fueron utilizados dos tipos de carbón activado, cada uno con diferentes características físicas y químicas, CAT-Ox 4 sulfuro de hidrógeno, adquirido en pellets de 4mm y CARBOPAL MB 4S (Donau). Se realizaron diferentes experimentos en batch de los herbicidas MCPA e Imazapic sobre dos tipos de carbón activado, CAT y CARBOPAL, bajo diferentes condiciones. Ambos materiales parecen ser muy efectivos removiendo estos contaminantes, pero CAT parece tener una mayor capacidad. Ambos pesticidas siguen cinéticas de adsorción de pseudo segundo orden en ambos materiales, lo que indicaría una mayor contribución de quimisorción con formación de monocapa. La capacidad de adsorción (qe) de herbicidas es significativamente influenciada por el valor de pH. En el presente estudio, ambos pesticidas tienen una disminución en la capacidad de adsorción cuando se utilizan condiciones básicas debido a que la superficie de los carbones están cargadas negativamente y en estas condiciones los herbicidas se encuentran en forma aniónica. Además, diferentes modelos fueron analizados para predecir propiedades de cada proceso de adsorción. MCPA se adapta al modelo teórico de Langmuir en ambos materiales. Debido a esto, se predice un proceso de quimisorción con la formación de una monocapa. Por otro lado, Imazapic se adapta al modelo GAB sobre CAT y CARBOPAL, con la formación de multicapas. La capacidad de adsorción es muy alta, por lo que ambos materiales pueden ser usados como método efectivo y de bajo costo para remover MCPA e Imazapic de recursos acuosos.Trabajo presentado por el Centro de Estudio de Compuestos Orgánicos (CEDECOR

Adsorption of three chlorinated herbicides on two activated carbons: an example of the effect of surface charge, pore diameter and molecular size on the adsorption process

Two carbonaceous adsorbents CAT and CARBOPAL were tested for reducing the concentration of the three herbicides in water: 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid), TCP (2,4,6-trichlorophenol) and metolachlor. Textural and chemical characterization of the adsorbents include nitrogen isotherms, FTIR, titration and thermogravimetric analyses. Adsorption was studied in discontinuous adsorption experiments at different pH values. The experimental adsorption isotherms data were fitted to four theoretical models. Adsorbent characterization reveals that CAT has higher micropore area, lower pore diameter and lower acidity than CARBOPAL. The adsorption is a second-order process and the isotherms best fitted to Sips model. The efficiency of the process depends mainly on the charge of the adsorbate for TCP and 2,4-D, but it depends on the charge of the surface for metolachlor. Adsorption capacity is higher on CAT for 2,4-D and TCP (small molecules), and it is higher on CARBOPAL for metolachlor (large molecules). Theoretical calculations clearly support this assumption.Fil: Pila, Matías Nicolás. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Colasurdo, Diego Damián. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Simonetti, Sandra Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; ArgentinaFil: Dodero, Gabriela Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Física del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Física. Instituto de Física del Sur; ArgentinaFil: Allegretti, Patricia Ercilia. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; ArgentinaFil: Ruiz, Danila Luján. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Departamento de Química. Laboratorio de Estudio de Compuestos Orgánicos; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata; ArgentinaFil: Laurella, Sergio Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino". Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Química Inorgánica "Dr. Pedro J. Aymonino"; Argentin

Heterociclos

Un heterociclo es un compuesto cíclico que, además de átomos de carbono, contiene al menos un heteroátomo formando parte del anillo. Los heteroátomos más frecuentes son: oxígeno, azufre, selenio, teluro, nitrógeno y fósforo. Los heterociclos constituyen una de las familias más grandes y diversas dentro de los compuestos orgánicos. Existen compuestos monocíclicos, bicíclicos y mayores. Dada la inmensa diversidad estructural de este tipo de compuestos, sistematizaremos su estudio haciendo una primera clasificación en dos grandes categorías, alifáticos y aromáticos.Facultad de Ciencias Exacta

Compuestos carbonílicos

El carbonilo es probablemente uno de los grupos funcionales más importantes en química orgánica, participa en muchas reacciones sintéticamente importantes a nivel de laboratorio e industrial y también en procesos biológicos. La mayoría de las reacciones de aldehídos, cetonas, ésteres, amidas y otros derivados de ácidos carboxílicos involucran directamente al grupo carbonilo, por lo que es esencial la comprensión de sus propiedades y reacciones.Facultad de Ciencias Exacta

Hidrocarburos aromáticos polinucleares

Los hidrocarburos aromáticos polinucleares, o policíclicos, se encuentran sobre todo en fuentes naturales como el petróleo, el carbón y depósitos de alquitrán, productos de la degradación de la materia orgánica; y también a partir de la descomposición incompleta de combustibles (ya sean fósiles o biomasa). Como contaminantes han despertado preocupación debido a que algunos compuestos han sido identificados como carcinógenos, mutágenos y teratógenos.Facultad de Ciencias Exacta

Removal of Plaguicides MCPA and Imazapic from Aqueous Solution Using Carbonaceous Materials

Two different carbonous materials have been used in this study as adsorbents for the investigation of the adsorption kinetics and isotherms of two pesticides: (MCPA and Imazapic) from aqueous solution at various pH. Two simplified kinetic models, pseudo-first-order and pseudo-second-order, were used to predict the adsorption rate constants and activation energy. Both pesticides followed pseudo-second-order kinetics on both adsorbents. The adsorption capacity of activated carbon was found to be relatively higher in acidic rather than in basic solutions for both agrochemicals. The equilibrium data were analyzed by Langmuir, Freundlich, Temkin, Sips and Guggenheim–Anderson–de Boer (GAB) isotherms in order to define the best correlation model for each pesticide on both adsorbents. MCPA adapted to Langmuir model on CAT and CARBOPAL with a R2=0.997 and 0.988, and Imazapic adapted to GAB model with R2=0.989 and 0.933, respectively.Facultad de Ciencias Exacta

Otros compuestos nitrogenados

Los compuestos orgánicos con nitrógeno experimentan un gran número de reacciones que no parecen relacionarse entre sí. Esta diversidad obedece en gran parte al gran número de grupos funcionales que contienen nitrógeno y a las variaciones de estructura electrónica del átomo de nitrógeno en esos grupos funcionales.Facultad de Ciencias Exacta

Compuestos nitrogenados

Las aminas son derivados orgánicos del amoniaco de la misma manera en la que los alcoholes y los éteres son derivados orgánicos del agua. Al igual que el amoniaco, las aminas contienen un átomo de nitrógeno con un par de electrones no enlazado, lo que hace que las aminas sean básicas y nucleofílicas. De hecho, en breve veremos que la mayor parte de la química de las aminas depende de la presencia de este par de electrones no enlazado.Facultad de Ciencias Exacta