Caracterización mecánica de un hidrogel híbrido impurificado con partículas de carbono

Abstract

En este trabajo de tesis se describe la síntesis y la caracterización de cuatro grupos de hidrogeles híbridos en forma de membrana delgada, hechos a base de quitosano (Q) y polialcohol vinílico (PVA). Dos grupos de hidrogeles fueron entrecruzados químicamente con genipin (GEN) y a dos se les incorporaron nanopartículas de carbono multicapa (MWNT), de modo que los materiales estudiados tienen las siguientes denominaciones: Q/PVA, Q/PVA/MWNT, Q/PVA/GEN y Q/PVA/GEN/MWNT. Los hidrogeles desarrollados presentan una alternativa para la captura de colorantes en aguas residuales.

En esta tesis se demostró que los hidrogeles híbridos entrecruzados e impurificados con nanotubos de carbono son capaces de atrapar colorantes orgánicos disueltos en agua. Se logró establecer la correlación entre la estructura de los hidrogeles, comportamiento mecánico y capacidad de adsorción mediante técnicas de caracterización como FTIR, DRX, TGA, DSC, AFM, pruebas de tracción uniaxial y de adsorción (UV-VIS). Los hidrogeles presentaron un módulo elástico de 0.25 ± 0.17 MPa, 0.67 ± 0.15 MPa, 2.18 ± 0.35 MPa y 1.6 ± 0.41 MPa para las membranas de Q/PVA, Q/PVA/MWNT, Q/PVA/GEN y Q/PVA/GEN/MWNT respectivamente.

Los resultados de adsorción demostraron que la membrana que mejor funciona para esta aplicación es la mezcla Q/PVA/GEN/MWNT donde se registró un porcentaje máximo de adsorción de 92.71 % para el colorante anaranjado de metilo y de 87.89 % el colorante azul ácido 113.

Finalmente, después de los experimentos de adsorción mediante, se realizaron mediciones de espectroscopía infrarroja por Transformada de Fourier (FTIR) en donde se encontraron cambios químicos en el hidrogel asociados a la captura de los colorantes; principalmente, se observó un incremento en la absorbancia entre 1200 y 1800 cm−1 que corresponden a las vibraciones de los anillos de benceno y naftaleno de los colorantes atrapados en las membranas de hidrogel.