Estudio de la factibilidad de retención de nanoplásticos en sistemas de tratamiento de agua con carbones activados granulares provenientes de diferentes precursores

Abstract

"La generación de plásticos ha ido en aumento en las últimas décadas, con una producción de 368 millones de toneladas en 2019, donde el poliestireno es uno de los más abundantes, ya que se ha encontrado en todo medio ambiental y su degradación produce nanopartículas que provocan efectos adversos al medio ambiente y a la salud (nanoplásticos, NPS). Recientemente, se ha reportado la presencia de estos NPS en plantas de tratamiento de agua potable. En este sentido, el carbón activado granular CAG es muy efectivo para remover contaminantes orgánicos, por lo tanto, es necesario determinar si los procesos de adsorción, usados en el tratamiento de agua, son capaces de retener estos nanoplásticos y en qué medida. Se estudió y determinó la capacidad de tres CAG para retener nanopartículas de poliestireno. Se desarrolló un método de análisis basado en turbidez para determinar la concentración de NPS en agua. Los materiales fueron caracterizados mediante diversos métodos y se usaron NPS de poliestireno de 120 a 140 nm de diámetro. Los resultados muestran que el carbón de madera tiene mayor capacidad de adsorción (19.9 mg/g), seguido de los CAG de concha de coco (16.4 mg/g) y bituminoso (16.3 mg/g), a un pH inicial de 6. Además, al aumentar el pH de 4 a 12, la capacidad de adsorción disminuye hasta un 68%. Adicionalmente, la capacidad de adsorción de NPS con el CAG de madera disminuyó hasta 7.29 mg/g a un pH inicial de 6.5 en agua clarificada de una planta de tratamiento. Los principales mecanismos involucrados en la adsorción de estos contaminantes en el CAG incluyen atracciones electrostáticas, así como interacciones π-π. La tendencia a la aglomeración de las NPS, el pH y la química del agua son factores clave en el comportamiento de estos contaminantes en el agua, por lo que estos resultados nos muestran un avance importante en la problemática de nanoplásticos en sistemas de tratamiento de agua potable."

"The generation of plastics has been increasing in recent decades, with a production of 368 million tons in 2019, where polystyrene is one of the most abundant, since it has been found in all environments and its degradation produces nanoparticles that cause adverse effects on the environment and health (NPS nanoplastics). Recently, the presence of these NPS has been reported in drinking water treatment plants. In this sense, GAC granular activated carbon is very effective for removing organic contaminants, therefore, it is necessary to determine if the adsorption processes used in water treatment can retain these nanoplastics and to what extent. The ability of three CAGs to retain polystyrene nanoparticles is optimized and improved. A turbidity-based analysis method is proposed to determine the concentration of NPS in water. The materials were characterized by various methods and polystyrene NPS of 120 to 140 nm in diameter were used. The results show that wood charcoal has the highest adsorption capacity (19.9 mg/g), followed by coconut shell (16.4 mg/g) and bituminous (16.3 mg/g) GAC, compared to an initial pH of 6. Furthermore, as the pH increases from 4 to 12, the adsorption capacity decreases up to 68%. Additionally, the adsorption capacity of NPS with the GAC of wood decreased to 7.29 mg/g at an initial pH of 6.5 in clarified water from a treatment plant. The main mechanisms involved in the adsorption of these contaminants on the GAC include electrostatic attractions, as well as π-π interactions. The tendency of NPS to agglomerate, the pH and the chemistry of the water are key factors in the behavior of these contaminants in the water, so these results show us an important advance in the problem of nanoplastics in water treatment systems."