Química (Mag.)

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    Adsorción de cadmio y cromo en solución acuosa mediante nanopartículas de hidroxiapatita
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-04-10) Ayala Correa, Luis Jair; Guzman Cordova, Maribel Giovana
    La actividad minera en el Perú es una de las actividades extractivas con mayor impacto en nuestra economía. Nuestro país cuenta con un gran potencial mineralógico, donde ocupa el segundo lugar en la producción de cobre, plata y cinc a nivel mundial, y posee la mayor cantidad de reservas de plata y el tercer lugar en cobre a nivel global. Sin embargo, los desechos provenientes de los procesos extractivos son fuentes potenciales de descarga de contaminantes con alta concentración de metales, entre ellos el cadmio y cromo, hacia los cuerpos de agua como lagunas o ríos. Posteriormente, estos contaminantes pueden ser movilizados a lo largo de la cuenca hidrográfica correspondiente. De esta manera, la acción contaminante va más allá de la región circundante a las operaciones mineras, afectando directamente la salud de la población, y mermando el ecosistema animal y vegetal existente. En la actualidad, existe un abanico de tecnologías para el tratamiento de aguas contaminadas con metales como la ósmosis inversa o la electrodiálisis; no obstante, estos poseen desventajas como los altos costos en la producción y en su posterior instalación. Este trabajo plantea el uso de la adsorción para la remediación de cadmio y cromo en medio acuoso como una alternativa más accesible no solo por el costo en su implementación, sino también por su alta eficiencia y simplicidad, y que de esta manera se logre cumplir con los estándares de calidad de agua de la legislación peruana. En cuanto al material adsorbente, los fosfatos cálcicos poseen un alto potencial para la adsorción de metales, y además son benignos hacia el medioambiente. Por ello, el material adsorbente en estudio será la hidroxiapatita [Ca10(PO4)6(OH)2] en forma nanoparticulada, aprovechando de esta manera su alta área superficial para una eficiente adsorción de dichos contaminantes metálicos.
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    Modificación superficial de fieltro de grafito con nanopartículas de magnetita Fe3O4 para su uso en un sistema electro-Fenton
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-09-04) Calderón Zavaleta, Sandy Luz; Kong Moreno, Maynard Jorge
    In this work, an electro-Fenton system was manufactured for the degradation of aromatic-type contaminants in aqueous pollutants and the simultaneous generation of electrical energy. The system consisted in two chambers (anode and cathode) separated by a Nafion membrane. The electrical energy was generated by anodic oxidation of glucose catalyzed by gold. The cathode was made of graphite felt modified on its surface with magnetite nanoparticles (Fe3O4NPs/GFoxi). The magnetite nanoparticles were impregnated on graphite felt by means of a layer-by-layer self-assembled method that uses polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA) as a polyelectrolyte. In the anodic chamber, a graphite felt surface modified with gold nanoparticles (AuNPs/GF) was used. The nanoparticles were deposited on the surface of this electrode by electrochemical deposition. The electro-Fenton system generated an average output power of 550 mW m-2, which served as a power supply for carry out pollutant degradation process. This system led to the degradation of 0.35 mmol L-1 of hydrogen potassium phthalate (model pollutant) attaining 73.7% of COD decay during 23 h of treatment at pH 3.
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    Validación de un método colorimétrico basado en nanopartículas de oro para la determinación de plomo (Pb+2) en muestras de agua para uso y consumo humano
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-10-04) Villanueva Villaueva, Miguel Omar; Coello de la Puente, Yves Paul
    El plomo (Pb+2) es un contaminante ambiental de alto riesgo para la salud. La OMS establece un valor límite máximo permisible de plomo en el agua potable de 48.3 nM. En contraposición, la Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) describe efectos nocivos en el desarrollo neurológico a niveles de 10.1 nM de plomo en agua para el consumo humano. En la industria de los laboratorios analíticos, la cuantificación de Pb+2 en agua para uso y consumo humano está dominada por métodos basados en AAS, ICP/MS y ICP/OES. Estas metodologías carecen de sensibilidad para los niveles de concentración descritos por la EFSA. La metodología propuesta se basa en un sensor químico a partir de nanopartículas de oro de 14 nm de diámetro funcionalizadas con ácido maleico, capaz de detectar y reconocer al Pb+2 en solución de manera específica y selectiva, mediante la alteración del plasmón de resonancia de superficie localizado de las nanopartículas de oro como señal analítica detectable mediante espectrofotometría UV-Vis. La calidad del agua puede ser controlada a través de la medición de contaminantes ambientales por métodos que deben pasar previamente por una validación metodológica para brindar confiabilidad en los resultados analíticos. Entonces, debe validarse el método evaluando el desempeño de la metodología y estimando la incertidumbre del resultado. La validación demuestra que el método es lineal en un rango de concentraciones de 2.30 a 100 nM de Pb+2 con un coeficiente de determinación (r2) de 0.9948. La estimación de los límites de detección y cuantificación son 0.70 nM y 2.30 nM respectivamente. El método es veraz, al obtener 101.0% de recuperación para niveles de Pb+2 de 10 nM. Los interferentes estudiados en este trabajo no son fuente de error para los límites máximos permisibles (LMP) para la matriz de agua de uso y consumo humano descritos por el Ministerio de Salud del Perú.
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    Desarrollo de un sensor químico a base de nanopartículas de oro para la determinación de Hg2+ en muestras de agua utilizando dispersión Rayleigh de resonancia
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-06-21) Vásquez Villafana, Glibver José; Coello de la Puente, Yves Paul
    La detección de diferentes iones de metales pesados en las diversas fuentes de agua que existen ha sido de gran interés para diversos investigadores y autoridades públicas por el riesgo que estos suponen para la salud de los seres vivos. Debido a la elevada toxicidad que la sola presencia de uno de ellos supone, se han establecido estándares nacionales e internacionales de la cantidad máxima que los recursos hídricos deberían contener en su composición. De toda la gama de metales pesados existentes, el Hg2+ es uno de los más contaminantes y, de acuerdo a la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA), la cantidad máxima permisible en el agua potable es 10 nM. Pese a que existen técnicas y protocolos establecidos para detectar la presencia de Hg2+ en agua, se ha visto la necesidad de encontrar métodos alternativos para su detección de una manera más rápida, barata y potencialmente portátil. Todo ello ha dado lugar al uso de sensores químicos de nanopartículas, los cuales han mostrado tener una muy buena aplicabilidad para tal fin [1,2]. En este trabajo se ha optimizado un sensor colorimétrico de Hg2+ basado en la agregación de nanopartículas de oro (AuNPs) inducida por lisina, previamente reportado en la literatura, y se le ha adaptado a un esquema de detección basado en dispersión Rayleigh de resonancia (DRR). En primer lugar, se llevó a cabo la síntesis de AuNPs de diferentes tamaños utilizando la metodología planteada por Turkevich y Frens de reducción de una sal de oro con citrato sódico, siguiendo el proceso de síntesis directa y otro de nucleación y crecimiento de nanopartículas. Se obtuvieron AuNPs de aproximadamente 14, 42 y 78 nm de diámetro con las cuales se procedió a realizar los estudios de detección de Hg2+ por espectrofotometría UV-Visible. Se llevó a cabo la optimización de varios parámetros experimentales incluyendo concentración de AuNPs, concentración del agente reductor de Hg2+ (citrato de sodio), concentración de lisina y tiempo de contacto entre reactivos. Una vez establecidas las condiciones óptimas aparentes en el ensayo de absorción para cada tamaño de AuNPs, se procedió a realizar las curvas de calibración tanto por absorción como por DRR. Se encontró que para la mayoría de casos era posible detectar concentraciones de hasta 10 nM de Hg2+ en agua a nivel de estándares de laboratorio. Mediante una comparación de los resultados obtenidos, se determinó que la mejor respuesta la brindaba el sensor de dispersión con AuNPs de 42 nm, siendo 10 nM de Hg2+ la concentración más baja que se ha conseguido detectar con una muy buena relación señal/ruido. Posteriormente, se realizó un estudio de interferencias utilizando diversos aniones y cationes que pudiesen encontrarse en una matriz de agua potable real, obteniéndose que estos iones no tenían una influencia apreciable en la variación de la señal del sensor. Finalmente, se evaluó con éxito la Aplicabilidad del sensor en una muestra real de agua potable contaminada con Hg2+.