APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Los metales pesados actualmente generan un gran impacto en la contaminación acuática, especialmente los metales pesados como por ejemplo el zinc, el cadmio, el plomo y el cobre. Estos metales contaminan los cuerpos acuáticos, y contribuyendo en la toxicidad. Debido a esto, tanto la legislación europea como la Organización Mundial de la Salud (OMS) han fijado límites en la concentración de estos metales en aguas; dichos metales se encuentran en niveles muy bajos (µg L-1 ), por lo que es necesario buscar alternativas con un menor costo, tiempo de análisis y equipos que no requieran un personal altamente cualificado para poder determinarlos y cuantificarlos. En el presente proyecto se lleva a cabo la determinación y cuantificación de metales pesados, como el zinc, cadmio, plomo y cobre. Para determinar el Zn (II), Cd (II), Pb (II) y Cu (II) se propone la técnica de voltamperometría de redisolución anódica por pulso diferencial (DPASV, siglas en inglés). Esta técnica permite determinar metales pesados en disolución en el orden de µg L-1 usando electrodos serigrafiados comerciales (SPEs) modificados con nanopartículas de plata. La modificación de la superficie de los electrodos con nanomateriales resulta en la mejora y aumento la sensibilidad en la respuesta electroquímica de este respecto la determinación de metales pesados. Para ello, se ha determinado y cuantificado de manera simultánea Zn (II), Cd (II), Pb (II) y Cu (II) en matrices reales, agua de grifo, agua freática del río Besòs y aguas ácidas de minas. La aplicación de esta técnica, DPSAV, en la determinación de estos metales ha tenido respuestas diferentes según la matriz acuosa que se usaba. Se ha podido conocer que la presencia de Zn-Cu no permiten su correcta cuantificación de forma simultánea, dado que estos dos metales interfieren entre ellos produciendo un compuesto intermetálico Zn-Cu; es por ello por lo que se separaron estos dos metales para poder estudiarlos. Otra interferencia que se conoció es Cd (II) y Cu (II) pues en presencia de cobre el cadmio no es cuantificable. Al emplear los SPEs modificados para la determinación y cuantificación en las aguas de grifo y del río Besòs se ha podido identificar que los componentes que presentan ambas matrices parecen interferir de manera significativa en la cuantificación de Zn (II), Cd (II) y Cu (II). En cambio, el Pb (II) no se ve tan afectado por estos posibles interferentes. Para la determinación de Cu (II) en las muestras realizadas con agua de mina, las interferencias provocadas por los excesivos metales que contienen estas aguas ácidas han limitado la cuantificación del Cu (II) pero no su detección.

Els metalls pesats actualment generen un gran impacte en la contaminació aquàtica, especialment els metalls pesants com ara el zinc, el cadmi, el plom i el coure. Aquests metalls contaminen els cossos aquàtics, i contribuint a la toxicitat. Per això, tant la legislació europea com l'Organització Mundial de la Salut (OMS) han fixat límits en la concentració d'aquests metalls en aigües; aquests metalls es troben en nivells molt baixos (µg L-1), per la qual cosa cal buscar alternatives amb un cost més baix, temps d'anàlisi i equips que no requereixin un personal altament qualificat per poder determinar-los i quantificar-los. En aquest projecte es duu a terme la determinació i quantificació de metalls pesants, com el zinc, cadmi, plom i coure. Per determinar el Zn(II), Cd(II), Pb(II) i Cu(II) es proposa la tècnica de voltamperometria de redissolució anòdica per pols diferencial (DPASV, sigles en anglès). Aquesta tècnica permet determinar metalls pesants en dissolució a l'ordre de µg L-1 usant elèctrodes serigrafiats comercials (SPEs) modificats amb nanopartícules de plata. La modificació de la superfície dels elèctrodes amb nanomaterials resulta en la millora i augment la sensibilitat en la resposta electroquímica respecte a la determinació de metalls pesants. Per això, s'ha determinat i quantificat de manera simultània Zn(II), Cd(II), Pb(II) i Cu(II) en matrius reials, aigua d'aixeta, aigua freàtica del riu Besòs i aigües àcides de mines. L'aplicació d'aquesta tècnica, DPSAV, a la determinació d'aquests metalls ha tingut respostes diferents segons la matriu aquosa que es feia servir. S'ha pogut conèixer que la presència de Zn-Cu no permeten la seva quantificació correcta de forma simultània, atès que aquests dos metalls interfereixen entre ells produint un compost intermetàl·lic Zn-Cu; és per això que es van separar aquests dos metalls per poder estudiar-los. Una altra interferència que es va conèixer és Cd(II) i Cu(II) doncs en presència de coure el cadmi no és quantificable. En utilitzar els SPEs modificats per a la determinació i quantificació a les aigües d'aixeta i del riu Besòs s'ha pogut identificar que els components que presenten ambdues matrius semblen interferir de manera significativa en la quantificació de Zn(II), Cd(II) i Cu (II). En canvi, el Pb(II) no és tan afectat per aquests possibles interferents. Per a la determinació de Cu (II) a les mostres realitzades amb aigua de mina, les interferències provocades pels excessius metalls que contenen aquestes aigües àcides han limitat la quantificació del Cu (II) però no la detecció.

La presencia de metales pesados en el agua, produce un efecto devastador para el medio ambiente, debido a la alta toxicidad, persistencia y bioacumulación en los organismos. Por esta razón, las normas de calidad ambiental en el ámbito de la política de aguas, cada vez son más estrictas y surge la necesidad de nuevas metodologías y estudios para la reducción de contaminantes en dichas aguas. Una de las mayores fuentes de contaminación de aguas con metales pesados, son las aguas acidas, producidas por la actividad minera. En estudios anteriores, se han evaluado satisfactoriamente nuevas metodologías que permiten determinar concentraciones de metales pesados in-situ, con una mayor rapidez y sin la necesidad de utilizar grandes equipos y personal altamente cualificado. Estas nuevas metodologías, se basan en la utilización de sensores serigrafiados modificados con nanopartículas. Por ello, en el presente trabajo se seguirá con esa línea de estudio para intentar aportar un mayor conocimiento en el ámbito. Concretamente, en este proyecto se propone la modificación y caracterización de electrodos serigrafiados comerciales con nanoestructuras de plata para determinar concentraciones de Arsénico(V) y Plomo(II), presentes en aguas contaminadas. Dichas nanoestructuras, permiten la mejora de la respuesta electroquímica del sensor frente al metal planteado. La monitorización se realizará en continuo, empleando un sistema online de columna rellena de material adsorbente (rapa de uva y perlas de alginato con extracto de rapa de uva), para determinar el rendimiento en la eliminación de Pb(II). Se partió de nanopartículas de plata, previamente sintetizadas y caracterizadas utilizando la técnica de espectroscopía de adsorción UV-Visible. Los electrodos han sido modificados con dichas nanopartículas, mediante la técnica de Spin Coating y caracterizados posteriormente mediante técnicas de microscopía electrónica (TEM y SEM). La caracterización electroquímica de los electrodos se ha realizado mediante técnicas voltamperométricas, concretamente según el método de pulso diferencial con redisolución anódica para la detección de Pb(II) y As(V). La detección del As(V) en continuo y mediante electrodos serigrafiados no ha sido satisfactoria, se requieren sustituir el electrodo auxiliar y el de referencia por electrodos externos para su determinación. El uso de electrodos externos no estaba concebido en este proyecto, por lo que se determinó la imposibilidad de la determinación de arsénico y se continuó con el estudio del Pb(II). La detección del Pb(II), en continuo, y con el uso solamente de electrodos serigrafiados modificados con nanopartículas de plata, es reproducible y tiene una alta sensibilidad con un límite de detección de 1,42 µg/l. Se pudieron realizar rectas de calibrado satisfactoriamente, con coeficientes de correlación superiores al 0,99. La eliminación de plomo(II) mediante un sistema de columna rellena de adsorbente, ha proporcionado resultados positivos, con una eliminación media del 88,01% para la rapa de uva como adsorbente y del 95,76% para las perlas de alginato con extracto de rapa de uva. Se hicieron repeticiones con muestras reales de agua del grifo, con tal de asemejarlo a la realidad en medida de lo posible. La muestra real de agua espicada no ha presentado diferencias respecto a los patrones en cuanto a eliminación de Pb(II).

La presencia de metalls pesants en l'aigua, produeix un efecte devastador per al medi ambient, a causa de l'alta toxicitat, persistència y bioacumulació en els organismes. Per aquesta raó, les normes de qualitat ambiental en l'àmbit de la política d'aigües, cada vegada són més estrictes i sorgeix la necessitat de noves metodologies i estudis per a la reducció de contaminants en aigües. Una de les majors fonts de contaminació d'aigües amb metalls pesants són les aigües àcides, produïdes per l'activitat minera. En estudis anteriors, s'han avaluat satisfactòriament noves metodologies que permeten determinar concentracions de metalls pesats in-situ, amb una major rapidesa i sense la necessitat d'utilitzar grans equips i personal altament qualificat. Aquestes noves metodologies, es basen en la utilització de sensors serigrafiats modificats amb nanopartícules de diferents tipus. Per això, en el present treball se seguirà amb aquesta línia d'estudi per intentar aportar un major coneixement en l'àmbit. Concretament, en aquest projecte es proposa la modificació i caracterització d'elèctrodes serigrafiats comercials amb nanoestructures de plata per a determinar concentracions d'arsénic(V) i plom(II), presents en aigües contaminades. Aquestes nanoestructures permeten la millora de la resposta electroquímica del sensor enfront el metall plantejat. El monitoratge es realitzarà en continu, emprant un sistema en línia de columna farcida de material adsorbent (rapa de raïm i perles d'alginat amb extracte de rapa de raïm), per a determinar el rendiment en l'eliminació de Pb(II). Es va partir de nanopartícules de plata, prèviament sintetitzades i caracteritzades utilitzant la tècnica d'espectroscòpia d'adsorció UV-Visible. Els elèctrodes han estat modificats amb aquestes nanopartícules, mitjançant la tècnica de Spin Coating i caracteritzats posteriorment mitjançant tècniques de microscòpia electrònica (TEM i SEM). La caracterització electroquímica dels elèctrodes s'ha realitzat mitjançant tècniques voltamperomètriques, concretament segons el mètode de pols diferencial amb redissolució anòdica per a la detecció de Pb (II) i As (V). La detecció d'l'As (V) en continu i mitjançant elèctrodes serigrafiats no ha estat satisfactòria, es requereixen substituir l'elèctrode auxiliar i el de referència per elèctrodes externs per a la seva determinació. L'ús d'elèctrodes externs no estava concebut en aquest projecte pel que es va determinar la impossibilitat de la determinació d'arsènic i es va continuar amb l'estudi de l'Pb (II). La detecció d'el Pb (II), en continu i amb l'ús només d'elèctrodes serigrafiats modificats amb nanopartícules de plata, és reproduïble i té una alta sensibilitat amb un límit de detecció de 1,42 µg/l. Es van poder realitzar rectes de calibratge satisfactòriament amb coeficients de correlació superiors a 0,99. L'eliminació de plom (II) mitjançant un sistema de columna farcida de adsorbent ha proporcionat resultats positius, amb una eliminació mitjana del 88,01% per a la rapa de raïm com adsorbent i del 95,76% per a les perles d'alginat amb extracte de rapa de raïm. Es van fer repeticions amb aigua espicada, per tal de ser fidels a la realitat en mesura del possible. La mostra real d'aigua espicada no ha presentat diferències respecte als patrons pel que fa a eliminació de Pb (II).

El arsènic actualment és un dels 10 productes químics de l'OMS (Organització Mundial de la Salut) de major preocupació pública. Amb un límit recomanat realment baix, 10 ppb, segueix sent un gran perill per a aquells que el consumeixen involuntàriament. Sumat a això la seva detecció en dissolució és bastant complexa i requereix tecniques avançadas. Però hi ha certs mètodes electroquímics que, sota certes condicions i amb el material adequat, poden arribar a obtenir bons resultats. Agafant això com a precedent, es va proposar la idea d'eliminar l'arsènic en dissolució i tractar de determinar-lo. Per dur a terme el projecte es va decidir utilitzar elèctrodes screen printed (SPE) els quals permeten una bona detecció de metalls en dissolució. Addicionalment, aquests elèctrodes permeten ser modificats amb nanopartícules, el qual millora encara mes la qualitat de les mesures. La determinació de l'arsènic es va dur terme mitjançant la voltamperometria de redissolució anòdica de pols diferencial (DPASV), la qual havia sigut provada i contrastada amb anterioritat per a aquest metall. Pel que fa a l'eliminació, es va utilitzar Nanohematita, un òxid de ferro el qual presenta una reacció d'adsorció amb l'arsènic, el que facilita molt el seu posterior filtratge. Una vegada conclosa la reacció d'adsorció es va determinar l'arsènic restant en dissolució mitjançat addició estàndard. Tot i haver dut a terme moltes addicions, no es va determinar amb suficient exactitud les concentracions estudiades. S'ha de destacar que es van realitzar experiments amb agitació i sense, amb la finalitat de comprovar si aquesta afectava a l'adsorció, es va determinar, per tant, que les dissolucions afectades per aquest fenomen físic eliminaven més As(V) que les seves contraparts no agitades. Es va aplicar el procés tant en la detecció com en l'eliminació d'arsènic a una mostra real, d'aigua de l'aixeta “espicada”. La detecció no es va poder donar d'una forma exacta ja que les concentracions presents estaven fora del LOD dels elèctrodes, tot i que els seus resultats foren molt similars als obtinguts per la tècnica d'ICP. L'eliminació va presentar els mateixos problemes pel fet que les concentracions de les dissolucions utilitzades estaven més allunyades del LOD. Finalment, s'ha comprovat que un seguiment de l'eliminació de l'arsènic és possible mitjançant els mètodes utilitzats. Tot i així, la seva determinació exacta no ha sigut possible, a causa de les baixes concentracions de les dissolucions.

Arsenic is currently one of the 10th chemical products of the WHO (World's Health Organization) most public threat list. With a fairly low recommended value, 10 ppb, it is still being an important danger for those who consume it involuntarily. In addition, its detection is complex and requires advanced techniques. But there are certain electrochemical methods that, under specific conditions and the required material, can obtain good results. Knowing this as a precedent, it was proposed the idea of eliminating and detecting the arsenic in dissolution. To carry out the project, it was decided to use screen printed electrodes (SPE) which allow a good detection of metals in solution. Furthermore, these electrodes can be modified with nanoparticles, which further improves the quality of the measurements. The determination of arsenic was carried out by means of differential pulse anodic redissolution voltammetry (DPASV), which had been previously tested and contrasted for this metal. For the removal, Nanohematite was used, an iron oxide which has an adsorption reaction with arsenic, which makes its subsequent separation by filtration very easy. Once the adsorption reaction was completed, the remaining arsenic in solution was determined by standard addition. Although numerous additions were carried out, the concentrations studied were not determined with sufficient accuracy. It should be noted that experiments were carried out with and without stirring, in order to check whether stirring affected adsorption, and it was therefore determined that the solutions affected by this physical phenomenon removed more As(V) than their non-stirred counterparts. The process was applied to both detection and removal of arsenic in a real sample of spiked tap water. The detection could not be accurate, as the concentrations present were outside the LOD of the electrodes, although the results were very similar to those obtained by the ICP technique. Elimination presented the same problems because the concentrations of the solutions used were further away from the LOD. Finally, it has been shown that a monitoring of arsenic removal is possible by the methods used. However, its exact determination was not possible due to the low concentrations of the solutions.

La contaminació de l'aigua per metalls pesants és un tema preocupant. Afecta tant al medi ambient com des d'una perspectiva mediambiental. El plom i el cadmi, entre molts altres, es poden acumular a organismes vius i es tornen tòxics fins a causar la mort. Aquest és un problema greu que ha suscitat molta consciència. Això va portar a la implementació de nous estàndards de qualitat per a l'aigua respecte als metalls pesants. Per a poder regular i legislar els límits de metalls pesants en l'aigua, es requereix una forma confiable i precisa de determinar la seva concentració en una mostra. Una de les tècniques utilitzades per a això és la resposta Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV). Els elèctrodes de treball utilitzats en aquest procediment tenen gran importància en la sensibilitat de la tècnica. En aquest projecte, les superfícies comercials d'elèctrodes serigrafiats s'han modificat amb nanoboxes triangulars de Au-Ag amb l'objectiu d'incrementar la seva sensibilitat i rang de linealitat per a la detecció i quantificació de cadmi i plom. Els elèctrodes han estat modificats per tècniques de Spin Coating i Drop Casting. Els elèctrodes modificats també es caracteritzen per SEM per a confirmar i avaluar la deposició de les nanoboxes de Au-Ag. Les nanoboxes triangulars de Au-Ag se sintetitzen amb tres composicions diferents amb l'objectiu d'aconseguir diferents estructures. Es caracteritzen per microscòpia TEM, STEM i el programari ImageJ per a determinar la seva grandària i estructura. Entre totes les diferents configuracions de modificació d'elèctrodes, l'elèctrode modificat per Drop Casting amb 80 μL de la mostra de nanoboxes d'Au-Ag amb la major addició de Au es va seleccionar per al seu ús en procediments d'addició estàndard posteriors. Aquest elèctrode s'utilitza per al procediment d'addició estàndard a una mostra d'aigua contaminada. Aquest experiment es va reproduir dues vegades més i el percentatge de recuperació de l'addició estàndard versus la concentració real (segons anàlisi de ICP-MS) no va ser inferior al 120% tant per a cadmi com per a plom. Es va seguir el mateix procediment estàndard amb una mostra amb matriu d'aigua àcida de mina de la Cova de la Mora. En aquest cas, lamentablement els resultats van ser pitjors, ja que no es van detectar el cadmi i plom en tots els casos. El plom va ser subestimat en gran manera pel mètode d'addició estàndard, la qual cosa porta a creure que la complexitat de la matriu d'aigua àcida de mina va tenir un impacte més negatiu en la detecció de plom que el va tenir en la detecció de cadmi.

La contaminación del agua por metales pesados es un tema preocupante. Afecta tanto al medio ambiente como desde una perspectiva medioambiental. El plomo y el cadmio, entre muchos otros, se pueden acumular en organismos vivos y se vuelven tóxicos hasta causar la muerte. Este es un problema grave que ha suscitado mucha conciencia. Esto llevó a la implementación de nuevos estándares de calidad para el agua respecto a los metales pesados. Para poder regular y legislar los límites de metales pesados en el agua, se requiere una forma confiable y precisa de determinar su concentración en una muestra. Una de las técnicas utilizadas para esto es la respuesta Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV). Los electrodos de trabajo utilizados en este procedimiento tienen gran importancia en la sensibilidad de la técnica. En este proyecto, las superficies comerciales de electrodos serigrafiados se han modificado con nanoboxes triangulares de Au-Ag con el objetivo de incrementar su sensibilidad y rango de linealidad para la detección y cuantificación de cadmio y plomo. Los electrodos han sido modificados por técnicas de Spin Coating y Drop Casting. Los electrodos modificados también se caracterizan por SEM para confirmar y evaluar la deposición de las nanoboxes de Au-Ag. Las nanoboxes triangulares de Au-Ag se sintetizan con tres composiciones diferentes con el objetivo de lograr diferentes estructuras. Se caracterizan por software TEM, STEM y el programa ImageJ para determinar su tamaño y estructura. Entre todas las diferentes configuraciones de modificación de electrodos, el electrodo modificado por Drop Casting con 80 μL de la muestra de nanoboxes de Au-Ag y con la mayor adición de Au se seleccionó para su uso en procedimientos de adición estándar posteriores. Este electrodo se utiliza para el procedimiento de adición estándar en una muestra de agua contaminada. Este experimento se reprodujo dos veces más y el porcentaje de recuperación de la adición estándar versus la concentración real (según análisis de ICP-MS) no fue inferior al 120% tanto para cadmio como para plomo. Se siguió el mismo procedimiento estándar en una muestra con matriz de agua ácida de mina de la Cova de la Mora. En este caso, lamentablemente los resultados fueron peores, ya que no se detectaron el cadmio y plomo en todos los casos. El plomo fue subestimado en gran medida por el método de adición estándar, lo que lleva a creer que la complejidad de la matriz de agua ácida de mina tuvo un impacto más negativo en la detección de plomo que lo tuvo en la detección de cadmio.

La contaminació de les aigües, principalment deguda a l'activitat minera, genera altes concentracions de metalls, metal·loides i sulfats, que poden produir degradació mediambiental i la pèrdua de biodiversitat en els ecosistemes aquàtics. Aquest projecte estudia l'aplicació d'un mètode de biosorció per tal d'eliminar o reduir la concentració de metalls pesants presents principalment en les aigües àcides de mina. Aquest mètode d'adsorció és sostenible i respectuós amb el medi ambient, característiques molt necessàries avui en dia. Com a material sorbent utilitza extracte de rapa de raïm encapsulat en perles d'alginat de calci. L'ús d'aquest residu vegetal ha demostrat, en nombrosos estudis, ser efectiu en l'eliminació de metalls en dissolució. Per tal d'optimitzar el procés d'adsorció, s'ha plantejat l'estudi de 4 variables: el temps de contacte entre les perles i les dissolucions amb metalls dissolts, el tamany de les perles, la concentració inicial del metall i la quantitat d'extracte present en les perles. S'han realitzat aquests estudis per al plom, el coure, el cadmi, l'arsènic (V) i l'arsènic (III), tot i que s'han centrat en els tres primers. La realització d'aquests estudis ha permès determinar que el tamany de les perles que permet obtenir una millor eliminació dels metalls és el més gran dels tres plantejats (aproximadament 3,4 mm de diàmetre). També s'ha pogut determinar que, en general, la quantitat òptima d'extracte en les perles és la menor de les estudiades (0,5 % d'extracte), tot i que en el cas del cadmi, els experiments amb 1,75 % d'extracte han permès obtenir millors resultats. Per als metalls estudiats, la concentració inicial que permet obtenir uns valors d'adsorció més elevats és 1 mg/L, tot i que, en algun cas, amb una concentració inicial de 49 mg/L s'obtenen millors resultats. En quant al temps de contacte, s'ha observat que durant els primers 30 minuts s'adsorbeix un 50 % del coure i el cadmi, i un 70 % en el cas del plom. Passada la primera hora, els valors de concentració final s'estabilitzen. Les dades obtingudes han demostrat que la cinètica del sistema es pot descriure amb el model de pseudo-segon ordre. Per el que respecte als estudis d'equilibri, s'ha observat que els resultats del plom i el coure s'adapten a la isoterma de Langmuir. En canvi, el cadmi s'adapta millor a la isoterma de Freundlich. Tot i que es proposen estudis addicionals als realitzats per tal d'acabar d'estudiar l'eficàcia del mètode utilitzat, els resultats obtinguts permeten concloure que el mètode proposat d'eliminació de metalls en dissolució és eficaç, i, per tant, la seva aplicació seria profitosa i rendible.

La concentración de las aguas, principalmente a raíz de la actividad minera, genera altas concentraciones de metales, metaloides y sulfatos, los cuales pueden producir degradación medioambiental y la pérdida de biodiversidad en los ecosistemas acuáticos. Este proyecto estudia la aplicación de un método de biosorció para eliminar o reducir la concentración de metales pesados presentes principalmente en aguas acidas de mina. Este método de adsorción es sostenible y respetuoso con el medio ambiente, características muy necesarias hoy en día. Como material adsorbente se utiliza extracto de rapa de uva encapsulado en perlas de alginato de calcio. Este residuo vegetal se ha utilizado en numerosos estudios, resultando ser bastante efectivo en la eliminación de metales en disolución. Para optimizar el proceso de adsorción,se ha planteado el estudio de 4 variables: el tiempo de contacto entre las perlas y las soluciones de metales disueltos, el tamaño de las perlas, la concentración inicial del metal y la cantidad de extracto presente en las perlas. Se han realizado estos estudios para el plomo, el cobre, el cadmio, el arsénico (V) y el arsénico (III), aunque se han centrado en los tres primeros. La realización de estos estudios ha permitido determinar que el tamaño de las perlas que permite obtener una mejor eliminación de los metales es el más grande de los tres planteados (aproximadamente 3,4 mm de diámetro). También se ha podido determinar que, en general, la cantidad óptima de extracto en las perlas es la menor de las estudiadas(0,5 % de extracto), aunque en el caso del cadmio, los experimentos con 1,75 % de extracto han permitido obtener mejores resultados. Para los metales estudiados, la concentración inicial que permite obtener unos valores de adsorción más elevados es 1 mg/L, aunque, en algún caso, con una concentración inicial de 49 mg/L se obtienen mejores resultados. En cuanto al tiempo de contacto, se ha observado que durante los primeros 30 minutos se adsorbe un 50 % del cobre i el cadmio, i un 70 % en el caso del plomo. Pasada la primera hora, los valores de concentración final se estabilizan. Los resultados obtenidos han demostrado que la cinética del sistema se puede describir con el modelo de pseudo-segundo orden. Por el que respecta a los estudios de equilibrio, se ha observado que los resultados del plomo i el cobre se adaptan a la isoterma de Langmuir. En cambio, el cadmio se adapta mejor a la isoterma de Freundlich. Aunque se proponen estudios adicionales a los realizados para terminar de estudiar la eficacia del método utilizado, los resultados obtenidos permiten concluir que el método de eliminación de metales en disolución es eficaz, y, por tanto, su aplicación seria provechosa y eficiente.

Las nanopartículas más utilizadas para la remediación de acuíferos son de hierro y óxidos de hierro, debido a su gran poder de reducción y adsorción de contaminantes diversos. Este proyecto se centra en la eliminación del cromo (VI) presente en las aguas subterráneas mediante suspensiones de dos tipos distintos de solido adsorbente: unas con óxido-hidróxido de hierro (III) sonicado, y otras con nanopartículas de hematita, la forma mineral del óxido férrico. En la primera etapa del trabajo, se estudió la capacidad de adsorción del Cr(VI) de los dos sólidos. Para medir los resultados de concentración de cromo se emplearon dos métodos espectrofotométricos de análisis: espectrofotometría (UV-VIS) y espectrometría de emisión atómica con fuente de plasma (ICPOES). Inicialmente, se utilizó UV-VIS, con la cual se midió el espectro de longitudes de onda de la absorbancia de las soluciones de Cr(VI) y suspensiones de partículas de adsorbentes para poder medir la adsorción sobre los sólidos. A continuación, se utilizó ICP-OES, para obtener el valor de la concentración de Cr(VI) de las mismas disoluciones que las utilizadas en el método anterior. Finalmente, se compararon los resultados obtenidos por ambas técnicas, comprobándose la similitud de medidas cuando se fijaba una longitud de onda en torno a 353 nm. En este estudio también se determinó que la hematita adsorbía en torno a 2,84-4,47 mg Cr(VI)/g hematita. Se realizó un estudio para determinar la estabilidad de las suspensiones de adsorbente, en el cual se obtuvieron los mejores resultados al utilizar una solución estabilizadora de carboximetilcelulosa (CMC) con una concentración de 5 g/l. También se determinó el intervalo de linealidad de concentración de hematita, el cual quedó establecido entre 0,08 y 0,4 g/l. En la segunda etapa del proyecto, se estudió la movilidad del solido adsorbente a través de un medio poroso de arena de sílex y su reactividad para adsorber Cr(VI). Se llevó a cabo el montaje de un sistema on-line de detección simultánea de partículas y Cr(VI) mediante VS a la salida de la columna de arena. En primer lugar, se caracterizó la columna, estableciendo los volúmenes muertos de la misma y del sistema mediante el uso de un trazador. Tras ello se estudió la movilidad del Cr(VI) en la columna, determinando una adsorción muy tenue sobre la misma, que prácticamente permitieron al Cr(VI) utilizarlo como trazador. El parte final del proyecto se inyectaron dos ciclos de suspensiones de partículas y disoluciones de Cr(VI). Partiendo de los datos experimentales obtenidos, se realizaron simulaciones mediante el software MNMs, con el cual se determinó la dispersividad del medio de trabajo y se estableció el modelo de transporte de partículas y del Cr(VI) más adecuado. Se elaboró un modelo de absorbancia UV-VIS aditivo para comprobar si había habido reactividad entre la hematita y el Cr(VI) llegándose a la conclusión que no existe reactividad entre la hematita y el cromo (VI) a la longitud de onda de 353 nm.

Les nanopartícules més utilitzades pel tractament d'aqüífers són de ferro i òxids de ferro, per la seva gran capacitat de reducció i adsorció de contaminants diversos. Aquest projecte es centra en l'eliminació del crom (VI) present en les aigües subterrànies mitjançant suspensions de dos tipus diferents de sòlid adsorbent: unes amb òxid-hidròxid de ferro (III) sonicat, i altres amb nanopartícules d'hematita, la forma mineral de l'òxid fèrric. A la primera etapa de la feina, es va estudiar la capacitat d'adsorció de Cr (VI) dels dos sòlids. Per mesurar els resultats de concentració de crom es van emprar dos mètodes espectrofotomètrics d'anàlisi: espectrofotometria visible (UV-VIS) i espectrometria d'emissió atòmica amb font de plasma (ICP-OES). Inicialment, es va utilitzar UV-VIS, amb la qual es va mesurar l'espectre de longituds d'ona de l'absorbància de les solucions de Cr (VI) i suspensions de partícules de adsorbents per poder mesurar l'adsorció sobre els sòlids. A continuació, es va utilitzar ICP-OES, per obtenir el valor de la concentració de Cr (VI) de les mateixes dissolucions que les utilitzades en el mètode anterior. Finalment, es van comparar els resultats obtinguts per ambdues tècniques, comprovant la similitud de mesures quan es fixava una longitud d'ona al voltant de 353 nm. En aquest estudi també es va determinar que l'hematita adsorbia entorn a 2,84-4,47 mg Cr (VI) / g hematita. Es va realitzar un estudi per determinar l'estabilitat de les suspensions de adsorbent, en el qual es van obtenir els millors resultats a l'utilitzar una solució estabilitzadora de carboximetilcel·lulosa (CMC) amb una concentració de 5 g / l. També es va determinar l'interval de linealitat de concentració d'hematita, el qual va quedar establert entre 0,08 i 0,4 g / l. En la segona etapa de el projecte, es va estudiar la mobilitat del sòlid adsorbent a través d'un medi porós de sorra de sílex i la seva reactivitat per adsorbir Cr (VI). Es va dur a terme el muntatge d'un sistema en línia de detecció simultània de partícules i Cr (VI) mitjançant VS a la sortida de la columna de sorra. En primer lloc, es va caracteritzar la columna, establint els volums morts de la mateixa i de el sistema mitjançant l'ús d'un traçador. Després d'això, es va estudiar la mobilitat del Cr (VI) a la columna, determinant una adsorció molt tènue sobre la mateixa, que pràcticament va permetre al Cr (VI) ser utilitzat com a traçador. En el tram final de el projecte es van injectar dos cicles de suspensions de partícules i dissolucions de Cr (VI). Partint de les dades experimentals obtingudes, es van realitzar simulacions mitjançant el software MNMs, amb el qual es va determinar la dispersivitat del medi de treball i es va establir el model de transport de partícules i del Cr (VI) més adequat. Es va elaborar un model d'absorbància UVVIS additiu per a comprovar si hi havia hagut reactivitat entre l'hematita i el Cr (VI) arribant-se a la conclusió que no hi ha reactivitat entre l'hematita i el crom (VI) a la longitud d'ona de 353 nm.