Síntesis in situ y caracterización de nanopartículas de óxidos de manganeso en fibras de fique y su aplicación en el tratamiento de agua contaminada con colorantes

Abstract

En este trabajo se sintetizaron bionanocompositos constituidos por fibras de fique y óxidos de manganeso nanoestructurados. Los bionanocompositos se caracterizaron por medio de diversas técnicas, que permitieron la identificación del óxido de manganeso depositado en la superficie de las fibras, el estudio de la interacción entre las nanoestructuras sintetizadas y el soporte, la investigación de la morfología superficial de los bionanocompositos y el análisis de su resistencia térmica y mecánica. Los resultados obtenidos en la caracterización por espectroscopia infrarroja, evidenciaron la deposición de MnO2 y Mn3O4 en la superficie de las fibras de fique. Los análisis de espectroscopia fotoelectrónica de rayos X, indicaron que el soporte fue indispensable en la estabilización de las nanoestructuras. Por otra parte, los resultados de espectroscopia ultravioleta visible y microscopía de barrido de electrones, demostraron que la concentración de precursor utilizada en los procesos de síntesis, influyó en el tamaño y la dispersión de las partículas. Finalmente, el estudio de la resistencia mecánica indicó que la inmovilización de óxidos de manganeso nanoestructurados, incrementó la resistencia tensil de las fibras. Los bionanocompositos se emplearon en ensayos de decoloración de muestras modelo contaminadas con colorantes (soluciones acuosas de índigo carmín y azul de metileno). El uso de los bionanocompositos, permitió la remoción de más del 95% del color en cinco minutos de reacción. El análisis por espectrometría de masas, reveló que los productos de degradación de los ensayos realizados coinciden con productos reportados para procesos de oxidación fotocatalítica. Adicionalmente, se realizaron experimentos de adsorción de Pb(II) en agua en los que se observó que las fibras modificadas son útiles en procesos de remoción de este metal. Estos resultados demuestran que los bionanocompositos sintetizados son materiales promisorios en procesos de remediación ambiental, tales como la degradación de colorantes y la purificación de agua contaminada con metales pesados.