Estudio de la capacidad de adsorción de propranolol e ibuprofeno en micas expansibles de alta carga órgano funcionalizadas a diferentes porcentajes de su capacidad de intercambio catiónico (CIC)

Abstract

El objetivo principal de este estudio fue evaluar el uso de una mica sintética expansibles de alta carga Na-mica-4, y de ésta órgano-funcionalizadas a diferentes porcentajes de capacidad de intercambio catiónico (CIC) (C18-mica-4 (25%); C18-mica-4 (75%); C18-mica-4 (150%) y C18-mica-4 (250%) para la eliminación de propranolol, ibuprofeno y mezcla (Prop + Ibup) de muestras acuosas. Para tal fin, se sintetizó Na-mica-4 mediante el método de fusión de NaCl. El espacio interlaminar de la mica sintética de alta carga Na-mica-4 puede ser modificado por reacciones de intercambio catiónico que involucran el intercambio de cationes inorgánicos Na+ por moléculas surfactantes (octadecilamina) lo que resulta en la formación de una mica órgano-funcionalizada (C18-mica-4). La caracterización fisicoquímica de los materiales sintéticos fue evaluada en detalle por técnicas convencionales por espectroscopia de emisión por plasma (ICP), difracción de rayos X (DRX) y potencial zeta (ζ) antes y después de los ensayos de adsorción. Los resultados se muestran a continuación: expansión interlaminar d (001) medido por DRX (Na-mica-4 (12,05-12,21 Å); C18-mica-4(25%) (47,25 – 47,96 Å); C18-mica-4(75%) (47,62-48,80); C18-mica-4 (150%) (48,05 – 49,33 Å); C18-mica-4 (250%) (49,54 – 49,25 Å). Por último, las cargas superficiales de todos los materiales medida por potencial zeta estuvieron en un rango de (-20,11 a 55,43 mV). Los estudios de adsorción de los contaminantes emergentes se llevaron a cabo por HPLC en muestras de agua dopadas con 10 mg L-1 de propranolol, de ibuprofeno o con mezcla de ambos fármacos (Prop + Ibu). Las tasas de eliminación de contaminantes fueron: Ibuprofeno –C18-mica-4 (250%) (93%); propranolol – Na-mica-4 (70%) y ibuprofeno en mezcla –C18-mica-4 (250%) (96%) a pH 6, después de 24 h. El presente estudio, demostró la excelente disponibilidad de la mica sintética de alta carga (Na-mica-4) para ser órgano-funcionalizada, alta correlación entre el log Kow (coeficiente de distribución) de los contaminantes emergentes y afinidad de adsorción de los materiales hacia el fármaco. Finalmente, la organomica C18-mica-4 (250%) fue considerada como la más eficiente en la remoción de ibuprofeno a partir tanto de la disolución conteniendo sólo ibuprofeno como de la disolución conteniendo mezcla de ambos fármacos. El propranolol fue fundamentalmente eliminado con la Na-mica-4 a partir de la disolución sólo con propranolol.

The aim objective of this study was to assess for the use of two high-charge swelling micas, Na-Mica- 4 and organo-highly charged micas with different percentages of cation exchange capacity (C18-mica-4 (25%); C18-mica-4 (75%); C18-mica-4 (150%) y C18-mica-4 (250%) for the removal of propranolol, ibuprofen and mix (Prop + Ibu) from aqueous samples. To this end, Na-Mica-4 was synthesized by the NaCl melt method. The interlayer space of the highly charged synthetic mica Na-mica-4 can be modified by ion-exchange reactions involving the exchange of inorganic Na+ cations by surfactant molecules (octadecylamine) which results in the formation of an organomica (C18-mica-4). The physicochemical characterization of the synthetic materials was evaluated in detail by conventional techniques by plasma emission spectroscopy technique (ICP), X-ray diffraction (XRD) and Zeta potential (ζ) before and after the adsorption experiments. The range of interlaminar expansión d (001) measured by XRD: (Na-mica-4 (12,05-12,21 Å); C18-mica-4(25%) (47,25 – 47,96 Å); C18-mica-4(75%) (47,62-48,80); C18-mica-4 (150%) (48,05 – 49,33 Å); C18-mica-4 (250%) (49,54 – 49,25 Å). By last, surface loading of all materials measured by zeta potential in a range (-20,11 – 55,43 mV). The adsorption studies of the emerging contaminants were carried out by HPLC in water samples enriched with 10 mg L-1 of propranolol, ibuprofene or with a mixture of both drugs (prop + ibu). The pollutant removal rates were: Ibuprofene –C18-mica-4 (250%) (93%); Propranolol – Na-mica-4 (70%) and ibuprofene in mix–C18-mica-4 (250%) (96%) a pH 6, after 24 h. The present study, showed an excellent availability of synthetic highly charged mica (Na-Mica-4) to be organofunctionalized, high correlation between the log Kow (distribution coefficient) of the emerging pollutant and the adsorption affinity of the materials towards the drug. Finally, organomica C18-mica-4 (250%) was considered the most efficient in the removal of ibuprofen from both the solution containing only ibuprofen and the solution containing a mixture of both drugs. Propranolol was essentially eliminated with Na-mica-4 from the solution with propranolol alone.