Adsorción de metales pesados mediante biocompositos con base en quitina de diferentes grados de acetilación

Abstract

"La quitina es un biopolímero muy abundante en la naturaleza, solamente superado por la celulosa, se puede extraer de exoesqueletos de crustáceos, como son las cáscaras de camarón, mediante la desproteinización y desmineralización de éstas. El quitosano es el principal derivado de la quitina, y se obtiene de la desacetilación de ésta. Estos biopolímeros se han usado en el tratamiento de agua como coagulante-floculante, en tratamientos de colorantes, en alimentos en cosméticos y medicamentos. Los grupos funcionales distintivos de la quitina y el quitosano son los grupos acetilamida y amino, respectivamente, los cuales se encuetnran en diferente proporción según el grado de acetilación de los biopolímeros. Además en su estructura existen grupos hidroxilos, estos tres grupos funcionales tienen pares de electrones que pueden participar en procesos de adosrción de metales pesados como Cd2+ y Pb2+, que son contaminantes que se encentran en efluentes debido a las actividades antropogénicas o por medios naturales. El quitosano es soluble a pH ácido, por lo que es necesario soportarlo sobre una matriz polimérica ´para mejorar sus propiedades mecánicas y darle una posible aplicación en efluentes para la adsorción de metales pesados. En el presente trabajo, se evalúa el efecto del grado de desacetilación de quitinas soportadas en matrices de poliuretano, en la capacidad de adsorción de los metales pesados señalados. Los resultados mostraron que la disolución de los biocompositos es 50% menos que la de los biopolímeros (quitina y quitosano), y que el biocomposito a base de quitina (BQ98) tiene mayor capacidad de adosrción de plomo (21mg/gmaterial) que de cadmio (2.9mg/gmaterial) a pH 4, 25°C y una concentración en el equilibrio de 40 mg/L. El porcentaje de desorción de cadmio en presencia de EDTA a pH 7 fue del 80%, mientras que para plomo es de 10%. La capacidad de adsorción de Cd y Pb en solución acuosa se incrementa al aumentar el °DA de los biopolímetos y al soportarlos en una matriz polimérica de poliuretano."

"Chitin is the second abundant biopolymer in nature, being the celulose the most abundant, and it can be extracted from crustacean exoskeleton, for example from shrimp skeleton; by de-proteinization and de-mineralization process. Chitosan is the main derivative from chitin and it is obtained by desacetylation of chitin. Such biopolymers have been used in water treatment as coagulant- floculant agents, in dyes treatment, in food industry, cosmetics and drugs. The distinctive functional groups of chitin and chitosan are acetylamide and amine, respectively; which are present in different ratios, according with the acetylation degree of biopolymers. In addition, there are hydroxyl groups, which along with the aforementioned functional groups have pairs of electrons that can participate in the adsorption processes of heavy metals like Cd2+ and Pb2+, which are contaminants that are found in effluents due to anthropogenic or natural media. Chitosan is soluble at acid pH, therefore it is necessary to support it onto a polymeric matrix, which imparts to it a better mechanical resistance. The latest allows to use biocomposites in water treatment units to remove heavy metals. In the present work, the effect of the desacetylation degree of chitin or chitosan supported on a polymeric matrix is evaluated on the adsorption of the heavy metals already mentioned. The results showed that the dissolution of the biocomposite is 50% less than that of biopolymers (chitin and chitosan), and that the chitin-based biocomposite (BQ98) has higher adsorption capacity of lead (21 mg / gmaterial) than cadmium (2.9 mg / gmaterial) at pH 4, 25 ° C and a concentration on the balance of 40 mg / L. The percentage of desorption of cadmium in the presence of EDTA at pH 7 was 80%, while for lead is 10%. The adsorption capacity of Cd and Pb in aqueous solution increases with the ° DA biopolymers and to support them in a polymer matrix of polyurethane."