Revista Polo del Conocimiento


Polo del Conocimiento

Los nanomateriales y sus aplicaciones en la remediación ambiental

Johnny Marlon Borja-Borja, Sandra Fabiola Heredia-Moyano, Miguel Ángel Sáez-Paguay

Resumen


La contaminación del agua (superficial y subterránea), el suelo, el aire, por materia orgánica, materia inorgánica como por ejemplo metales pesados (Hg, Cd, Cr, Pb, etc.) han despertado el interés científico desde décadas atrás, debido a que los focos de contaminación se incrementan a medida que las industrias y la población crece, desestabilizando el equilibrio medioambiental influyendo de manera negativa en la cadena trófica.


Debido a estas consideraciones el presente trabajo tiene la finalidad de investigar a través de la metodología de revisión bibliográfica sobre las generalidades de la nanotecnología y los nanomateriales, los métodos a través de los cuales es posible sintetizarlos en el laboratorio (Como son síntesis de combustión, deposición electroquímica, polimerización química, síntesis hidrotermal, Carbón vapour deposition, deposición sol-gel), sus aplicaciones e importancia dentro de los procesos de remediación ambiental con énfasis en la eliminación de metales pesados, ya que son contaminantes que suelen persistir durante largos periodos de tiempo en el agua, suelo, aire, provocando daños medioambientales en la mayoría irreversibles. Los metales pesados al encontrarse en grandes concentraciones en estos medios suelen ser absorbidos por plantas y animales e incluso el ser humano al estar dentro de la cadena trófica, alojándose en su sistema y provocando efectos negativos en la salud. Los nanomateriales más comunes utilizados en la eliminación o mitigación de estos metales pesados a través de la adsorción e inmovilización, de reacciones ácido/base o redox, son aquellos que contienen el hierro como componente principal en sus estructuras, como, por ejemplo, el hierro cero-Valente, Sulfuro de Hierro, Fosfato de hierro conocidos comúnmente como Ferreritas, que debido a sus características y propiedades han tenido un éxito rotundo en el ámbito medioambiental.


Palabras clave


Nanotecnología; nanopartículas; nanomateriales; nanotubos; carboximetilcelulosa; óxido de hierro; óxido de titanio.

Referencias


Swinwood JF, Waite TD, Kruger P, Rao SM. Tecnologías de las radiaciones para el tratamiento de desechos : Una perspectiva global. Bol del OIEA. 1994;(1992):11–5.

Aspectos físicos , químicos y biológicos de la contaminación hospitalaria. 2014;

Gibson J. Air pollution, climate change, and health. Lancet Oncol. 2015;16(6):e269.

Del Valle J. El agua, un recurso cada vez más estratégico. El agua ¿fuente Confl o Coop. 2017;71–118.

Cerrillo JL, Wittee C, Rey F, Palomares AE. Reducción catalítica de bromatos en fase acuosa mediante catalizadores de Pd .

Clara V, Astete J, Lucero M, Sabastizagal I, Oblitas T, Pari J, et al. 5705-9447-1-PB.pdf. 2008;5(1):55–63.

Je M, De P. Marcovecchio JE, 1996. Procesos de contaminación en zonas costeras y adyacentes. Frente Marítimo 16 A, 183–192. 2014;(January 1996).

Ferrera-Cerrato R, Rojas-Avelizapa NG, Poggi-Varaldo HM, Alarcón A, Cañizares-Villanueva RO. Procesos de biorremediación de suelo y agua contaminados por hidrocarburos del petróleo y otros compuestos orgánicos. Rev Latinoam Microbiol. 2006;48(2):179–87.

Bora T, Dutta J. Applications of nanotechnology in wastewater treatment-A review. J Nanosci Nanotechnol. 2014;14(1):613–26.

Aruna ST, Mukasyan AS. Combustion synthesis and nanomaterials. Curr Opin Solid State Mater Sci [Internet]. 2008;12(3–4):44–50. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.cossms.2008.12.002

Hulteen JC. A general template-based method for the preparation of nanomaterials. J Mater Chem. 1997;7(7):1075–87.

Patil KC, Aruna ST, Mimani T. Combustion synthesis: An update. Curr Opin Solid State Mater Sci. 2002;6(6):507–12.

Paquin F, Rivnay J, Salleo A, Stingelin N, Silva C. Multi-phase semicrystalline microstructures drive exciton dissociation in neat plastic semiconductors. J Mater Chem C [Internet]. 2015;3:10715–22. Available from: http://xlink.rsc.org/?DOI=C5TC02043C

Mukasyan AS, Dinka P. Novel approaches to solution-combustion synthesis of nanomaterials. Int J Self-Propagating High-Temperature Synth. 2007;16(1):23–35.

Wang JG, Tian ML, Kumar N, Mallouk TE. Controllable template synthesis of superconducting Zn nanowires with different microstructures by electrochemical deposition. Nano Lett. 2005;5(7):1247–53.

Huang LY, Xu KW, Lu J. A study of the process and kinetics of electrochemical deposition and the hydrothermal synthesis of hydroxyapatite coatings. J Mater Sci Mater Med. 2000;11(11):667–73.

Paul Chen J, Lim LL. Recovery of precious metals by an electrochemical deposition method. Chemosphere. 2005;60(10):1384–92.

Xu XJ, Fei GT, Yu WH, Wang XW, Chen L, Zhang L De. Preparation and formation mechanism of ZnS semiconductor nanowires made by the electrochemical deposition method. Nanotechnology. 2006;17(2):426–9.

Cao B, Li Y, Duan G, Cai W. Growth of ZnO nanoneedle arrays with strong ultraviolet emissions by an electrochemical deposition method. Cryst Growth Des. 2006;6(5):1091–5.

Gnanakan SRP, Rajasekhar M, Subramania A. Synthesis of polythiophene nanoparticles by surfactant - assisted dilute polymerization method for high performance redox supercapacitors. Int J Electrochem Sci. 2009;4(9):1289–301.

Ea AWH. /27 6/7. 1961;

Park JH, Ko JM, Park OO, Kim DW. Capacitance properties of graphite/polypyrrole composite electrode prepared by chemical polymerization of pyrrole on graphite fiber. J Power Sources. 2002;105(1):20–5.

Feng S, Xu R. New materials in hydrothermal synthesis. Acc Chem Res. 2001;34(3):239–47.

Komarneni S, Cristina D’arrigo M, Leonelli C, Pellacani GC, Katsuki H. Microwave-Hydrothermal Synthesis of Nanophase Ferrites This paper reports the synthesis of technologically impor-tant ferrites such as ZnFe 2 O 4 , NiFe 2 O 4 , MnFe 2 O 4 , and CoFe 2 O 4 by using novel microwave-hydrothermal process-ing. Nanophase ferri. 1998;43:3041–3.

Rabenau A. The Role of Hydrothermal Synthesis in Preparative Chemistry. Angew Chemie Int Ed English. 1985;24(12):1026–40.

Emadwiandr. 済無No Title No Title. J Chem Inf Model. 2013;53(9):1689–99.

Ling L. Hydrothermal Synthesis of Lithium Iron Phosphate Cathodes and Its Electrochemical Performance. 2018;3(May):21–3.

Guglielmi M. Sol-Gel Coatings on Metals. J Sol-Gel Sci Technol. 1997;8(1–3):443–9.

Zhao D, Liu Y, Shen D, Lu Y, Zhang J, Fan X. Photoluminescence properties of MgxZn1-xO alloy thin films fabricated by the sol-gel deposition method. J Appl Phys. 2001;90(11):5561–3.

Lee JH, Park BO. Transparent conducting ZnO:Al, In and Sn thin films deposited by the sol-gel method. Thin Solid Films. 2003;426(1–2):94–9.

Miao Z, Xu D, Ouyang J, Guo G, Zhao X. Electrochemically Induced Sol − Gel Preparation of Single-Crystalline TiO 2 Nanowires. 2002;

Choi H, Stathatos E, Dionysiou DD. Sol-gel preparation of mesoporous photocatalytic TiO2 films and TiO2/Al2O3 composite membranes for environmental applications. Appl Catal B Environ. 2006;63(1–2):60–7.

Solids N. P R E C U R S O R S FOR S O L - G E L P R E P A R A T I O N S M. G U G L I E L M I 1 and G. C A R T U R A N 2 1. 1988;100:16–30.

Lu C, Liu J. Controlling the Diameter of Carbon Nanotubes in Chemical Vapor Deposition Method by Carbon Feeding. J Phys Chem B. 2006;110(41):20254–7.

Sandhu GS. ( 12 ) United States Patent. 1998;2(12).

Chen CM, Dai YM, Huang JG, Jehng JM. Intermetallic catalyst for carbon nanotubes (CNTs) growth by thermal chemical vapor deposition method. Carbon N Y. 2006;44(9):1808–20.

Ainhoa R, Chica EL, Peñuela GA. Aplicación del proceso Fenton en el tratamiento de aguas residuales de origen petroquímico Application of Fenton process for treating petrochemical wastewater. Ingenieía y competividad [Internet]. 2014;16(2):211–23. Available from: http://web.a.ebscohost.com/ehost/pdfviewer/[email protected]4&vid=5&hid=4107

Comportamiento de los indicadores sanitarios y ecotoxicológicos de las aguas residuales con trazas de medicamentos. Rev Cuba Química. 2013;XXV(2):180–205.

Martínez C, García M, Hernández B, Herrera JD. Cálculo del índice de incumplimiento y costo por pago de derechos en la descarga de agua residual de procesos industriales. (Caso Comarca Lagunera). Ingeniería. 2009;13(2):33–9.

Chalarca Rodríguez D, Mejía Ruiz R, Aguirre Ramírez N. Approach to the determination of the impact of the wastewater unloads of the municipality of Ayapel, on the wetland waterquality. Rev Fac Ing Univ Antioquia. 2007;(40):41–58.

Casanova O. Contaminación de aguas subterráneas con nitratos y coliformes en el litoral sudoeste del Uruguay. Agrociencia - Sitio en Reparación. 2001;5(1):10–22.344234336010. 2015;

Ashutosh Agarwal, Himanshu Joshi. Application of Nanotechnology in the Remediation of Contaminated Groundwater: a Short Review. Sci Technol. 2010;2(6)(6):51–7.

Chaturvedi S, Dave PN. Environmental application of photocatalysis. Vol. 734, Materials Science Forum. 2013. 273–294 p.

Haider AJ, Al-Anbari RH, Kadhim GR, Salame CT. Exploring potential Environmental applications of TiO2 Nanoparticles. Energy Procedia [Internet]. 2017;119:332–45. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.egypro.2017.07.117

Hussain M, Ceccarelli R, Marchisio DL, Fino D, Russo N, Geobaldo F. Synthesis, characterization, and photocatalytic application of novel TiO2 nanoparticles. Chem Eng J. 2010;157(1):45–51.

Jung HS, Lee JK, Nastasi M, Lee SW, Kim JY, Park JS, et al. Preparation of nanoporous MgO-coated TiO 2 nanoparticles and their application to the electrode of dye-sensitized solar cells. Langmuir. 2005;21(23):10332–5.

Verdier T, Coutand M, Bertron A, Roques C. Antibacterial activity of TiO 2 photocatalyst alone or in coatings on E. coli: The influence of methodological aspects. Coatings. 2014;4(3):670–86.

Ba-abbad MM, Kadhum AAH, Mohamad AB, Takriff MS. 7064871.Pdf. Int J Electrochem Sci. 2012;7:4871–88.

Sirimahachai U, Phongpaichit S, Wongnawa S. Evaluation of bactericidal activity of TiO2 photocatalysts: A comparative study of laboratory-made and commercial TiO2 samples. Songklanakarin J Sci Technol. 2009;31(5):517–25.

Haider A, Jameel ZN. Synthesis and Characterization of TiO2 Nanoparticles via Sol- Gel Method by Pulse Laser Ablation Synthesis and Characterization of TiO 2 Nanoparticles via Sol- Gel Method by Pulse Laser Ablation ﺔﻟازﻻﺎﺑ ﻞﺟ - لﻮﺼﻟا ﺔﻘﯾﺮﻄﺑ ﺔﯾﻮﻧﺎﻨﻟا مﻮﯿﻧﺎﺘﯿﺘﻟا ﺪﯿﺴﻛوا ﻲﺋﺎﻨﺛ ت. 2015;33(December 2016):3–4.

Guo S, Wu Z, Zhao W. TiO2-based building materials: Above and beyond traditional applications. Chinese Sci Bull. 2009;54(7):1137–42.

Environmental Remediation Technologies for Metal- Contaminated Soils.

Bolan N, Kunhikrishnan A, Thangarajan R, Kumpiene J, Park J, Makino T, et al. Remediation of heavy metal(loid)s contaminated soils - To mobilize or to immobilize? J Hazard Mater [Internet]. 2014;266:141–66. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.12.018

Caliman FA, Robu BM, Smaranda C, Pavel VL, Gavrilescu M. Soil and groundwater cleanup: Benefits and limits of emerging technologies. Clean Technol Environ Policy. 2011;13(2):241–68.

Cundy AB, Hopkinson L, Whitby RLD. Use of iron-based technologies in contaminated land and groundwater remediation: A review. Sci Total Environ [Internet]. 2008;400(1–3):42–51. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2008.07.002

Ting Y, Hsi HC. Iron sulfide minerals as potential active capping materials for mercury-contaminated sediment remediation: A minireview. Sustain. 2019;11(6).

Gong Y, Gai L, Tang J, Fu J, Wang Q, Zeng EY. Reduction of Cr(VI) in simulated groundwater by FeS-coated iron magnetic nanoparticles. Sci Total Environ [Internet]. 2017;595:743–51. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.03.282

Šípková A, Száková J, Hanč A, Tlustoš P. Mobility of mercury in soil as affected by soil physicochemical properties. J Soils Sediments. 2016;16(9):2234–41.

Zhao ID, Us AL, Us AL, Us AL, Us AL, Willie F, et al. ( 12 ) United States Patent Hg + FeS ( s ) nHg Hgs ( s ) + Fe as FeSOS ) -Hgn. 2009;2(12).

Xu Y, Fang Z, Tsang EP. In situ immobilization of cadmium in soil by stabilized biochar-supported iron phosphate nanoparticles. Environ Sci Pollut Res [Internet]. 2016;23(19):19164–72. Available from: http://dx.doi.org/10.1007/s11356-016-7117-z

Qiao Y, Wu J, Xu Y, Fang Z, Zheng L, Cheng W, et al. Remediation of cadmium in soil by biochar-supported iron phosphate nanoparticles. Ecol Eng [Internet]. 2017;106(September):515–22. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.ecoleng.2017.06.023

Sun RJ, Chen JH, Fan TT, Zhou DM, Wang YJ. Effect of nanoparticle hydroxyapatite on the immobilization of Cu and Zn in polluted soil. Environ Sci Pollut Res. 2018;25(1):73–80.

Liu W, Tian S, Zhao X, Xie W, Gong Y, Zhao D. Application of Stabilized Nanoparticles for In Situ Remediation of Metal-Contaminated Soil and Groundwater: a Critical Review. Curr Pollut Reports. 2015;1(4):280–91.

Hiradate S, Wada SI. Weathering process of volcanic glass to allophane determined by 27Al and 29Si solid-state NMR. Clays Clay Miner. 2005;53(4):401–8.

Iyoda F, Hayashi S, Arakawa S, John B, Okamoto M, Hayashi H, et al. Synthesis and adsorption characteristics of hollow spherical allophane nano-particles. Appl Clay Sci. 2012;56:77–83.


Texto completo: PDF HTML XML

DOI: 10.23857/pc.v5i7.1517

Enlaces de Referencia

  • Por el momento, no existen enlaces de referencia




Polo del Conocimiento              

Revista Científico-Académica Multidisciplinaria

ISSN: 2550-682X

Casa Editora del Polo                                                 

Manta - Ecuador       

Dirección: Ciudadela El Palmar, II Etapa,  Manta - Manabí - Ecuador.

Código Postal: 130801

Teléfonos: 056051775/0991871420

Email: [email protected][email protected]

URL: https://www.polodelconocimiento.com/

 

 

            



Top