Características de Adsorción de Metales Pesados en Microplásticos Funcionalizados

Área de la Ciencia:

• Ciencias Ambientales
• Ciencia de Materiales
• Química Analítica

Sus antecedentes:

• Los microplásticos son contaminantes ambientales persistentes, cuyos riesgos se ven amplificados por la coexistencia de metales pesados.
• La investigación sobre microplásticos convencionales es extensa, pero los microplásticos funcionalizados y sus interacciones con metales pesados están poco estudiados.
• Los microplásticos funcionalizados exhiben comportamientos complejos debido a grupos funcionales más ricos, lo que requiere una mayor investigación.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento de adsorción de cadmio (Cd2+), cobre (Cu2+) y plomo (Pb2+) en microplásticos funcionalizados: poliacrilato (PAT), poliuretano de base biológica (BPU) y poliuretano de base petróleo (PPU).
• Evaluar la influencia del tamaño de partícula de los microplásticos y el envejecimiento por UV en la adsorción de metales pesados.
• Determinar los mecanismos y la cinética de adsorción utilizando modelos de isotermas y cinética.

Principales métodos:

• Se realizaron experimentos de adsorción utilizando Cd2+, Cu2+ y Pb2+ con microplásticos PAT, BPU y PPU de diferentes tamaños (150 μm y 1-2 mm).
• Se aplicaron los modelos de isoterma de Langmuir y Freundlich para analizar las capacidades de adsorción.
• Se utilizó el modelo cinético de pseudo-segundo orden para evaluar la cinética de adsorción, con y sin tratamiento de envejecimiento por UV.
• Se utilizó el análisis de varianza (ANOVA) para determinar la significancia estadística.

Principales resultados:

• Las micropartículas con un tamaño de partícula de 150 μm demostraron capacidades de adsorción significativamente mejoradas para Cd2+, Cu2+ y Pb2+ en comparación con partículas más grandes (1-2 mm).
• El poliacrilato (PAT) exhibió la mayor afinidad de adsorción para Pb2+ (34,68 mg/g), Cu2+ (29,85 mg/g) y Cd2+ (12,31 mg/g).
• El envejecimiento por UV aumentó la capacidad de adsorción de PAT para Cd2+ pero disminuyó la constante de velocidad de adsorción, lo que indica una cinética más lenta.

Conclusiones:

• Los microplásticos funcionalizados, en particular los más pequeños y el poliacrilato, son adsorbentes eficaces para metales pesados como plomo, cobre y cadmio.
• El tamaño de partícula de los microplásticos influye significativamente en la eficiencia de adsorción de metales pesados.
• El envejecimiento por UV altera la cinética de adsorción de los microplásticos funcionalizados, lo que pone de relieve la naturaleza dinámica de las interacciones microplástico-contaminante en los entornos acuáticos.