Abstract: Acetaminophen is one of the main drugs used as antipyretic and analgesic. This drug has become an emerging contaminant and possible toxic compound to the body at high concentrations. One of the most important technologies for the removal of this contaminant is the adsorption on activated carbon. Furthermore, modification of the surface with various compounds such as magnetic ferrites has been studied. The results of acetaminophen adsorption on the surface on composites of activated carbon( AC) and ferrites: magnetite and manganese-zinc ferrite( Fe 3
O 4 and Mn 0. 4
Zn 0. 6
Fe 2
O 4 respectively) are presented. Adsorption isotherms at different pH and different temperatures were performed in order to determine the possible application of the material. The materials were characterized by vibrating sample magnetometry( VSM), scanning electron microscopy( SEM) and potentiometric titrations. Finally, the composite with higher adsorption capacity was the CA / Fe 3
O 4 at pH 3 and a temperature of 25 ° C.
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Keywords: Acetaminophen, activated carbon, adsorption, magnetic ferrites.
Introducción
El acetaminofén o paracetamol es un ingrediente activo en cientos de medicamentos de venta sin receta. Entre sus principales aplicaciones son las de aliviar el dolor y la fiebre y, cuando se combina con otros ingredientes, se puede encontrar en medicamentos para tratar alergias, tos, resfriados, gripe e insomnio, Administración de Alimentos y Medicamentos( FDA por sus siglas en Inglés, 2015). Es relevante destacar que este medicamento puede causar daño hepático grave si la dosis es mayor a la indicada, Organización Mundial de la Salud( OMS, 2012), por lo que la FDA ha tomado medidas para mejorar la seguridad de los pacientes a la hora de usar este fármaco( FDA, 2015).
Diversos estudios han señalado al acetaminofén como un contaminante emergente en dosis de hasta 271.3 µ g / L( Pal, Gin, Lin y Reinhard, 2010), causando daños hepáticos severos en invertebrados. Por lo anterior, diversas tecnologías se han utilizado para la remoción de estos contaminantes, como puede ser el uso de bioreactores de membrana( Shariati, Mehrnia, Salmasi, Heran, Wisniewski y Sarrafzadeh, 2010), procesos enzimáticos( Lu y Mao, 2009), reacciones foto-Fenton( De Luna, Veciana, Su y Lu, 2012), procesos electroquímicos( Feng, van Hullebusch, Rodrigo, Esposito y Oturan, 2013) y adsorción en carbón activado( Rybolt, Burrel, Shults y Kelley, 1988; Mestre, Pires, Nogueira, Parra, Carvalho y Ania 2011).
La adsorción es un fenómeno superficial, y se entiende como una operación de transferencia de masa en la cual las sustancias presentes en la fase líquida son adsorbidas o acumuladas en la fase sólida, y por lo tanto removidas de la fase líquida( Crittenden, 2005). Diversos adsorbentes se han utilizado en el uso de esta técnica, tales como alúmina activada, zeolitas y carbón activado( Kuznetsov Filippov, Kuznetsov, Gerlivanov, Dobrinsky y Malashin, 1999).
El carbón activado es una forma cruda de grafito con una estructura amorfa, altamente porosa, con una amplia gama de tamaños de poros, de grietas y hendiduras visibles hasta de dimensiones moleculares( Hamerlinck, Mertens y Vansant, 1994). Este adsorbente es producido por la carbonización, empleando una calcinación lenta de un sustrato precursor en ausencia de aire por debajo de 600 º C, esto elimina los compuestos volátiles( Hamerlinck, Mertens y Vansant. 1994).
Además, en investigaciones recientes, se ha utilizado el carbón activado como una superficie de anclaje de las ferritas para optimizar sus propiedades. Shao, Ren. Zhang y Chen( 2012) lograron sintetizar directamente sobre la superficie del carbón activado, una ferrita de manganeso. En trabajos anteriores, Taylor, Krupskaya, Kramer, Fussel, Klingeleker, Buchner y Wirth( 2012) lograron introducir partículas de ferritas en carbón activado y además, estos materiales obtenidos, lo aplicaron para técnicas de hipertermia. Ai, Huang, Chen, Wei y Jiang( 2010) determinaron que era posible la formación de ferritas de cobalto sobre el carbón activado mediante la coprecipitación de nitratos de hierro y cobalto. Ramanujan, Purushotham y Chia( 2007) probaron la formación de un compósito de carbón activado con ferritas, mediante un método simple: la mecanosíntesis.
El objetivo de este trabajo de investigación fue la obtención de compósitos de carbón activado con dos ferritas distintas: magnetita y ferrita de manganeso-zinc. Posteriormente, se probaron estos materiales en la adsorción de paracetamol para aplicaciones medioambientales y biomédicas, variando el pH y la temperatura.
Metodología
Síntesis de la magnetita
Para la síntesis de esta ferrita, se mezclaron FeCl 3 * 6H 2
O y Fe-
Cl 2
* 4H 2
O( 2:1) en 50 mL de agua desionizada. Por otro lado, se colocaron 150 mL de agua desionizada en un matraz bola de 500 mL y se calentó a 70 º C, en agitación constante. Una vez que se alcanzó la temperatura, se agregaron 50 mL de hidróxido de amonio concentrado, con el fin de propiciar un medio básico en la solución, y se dejó en agitación y calentamiento hasta alcanzar una temperatura de 70 º C. Posteriormente, se agregó gota a gota la mezcla de cloruros de hierro a la solución y se dejó en agitación constante durante media hora.
Una vez transcurrido el tiempo, el precipitado obtenido se lavó con 2 L de agua desionizada con el fin de eliminar el exceso de cloruros, dejándose secar a temperatura ambiente durante tres días. Finalmente, el producto obtenido se lavó con 1 L de agua y 250 mL de etanol y se dejó secar a temperatura ambiente.
Síntesis de la ferrita de manganeso-zinc
Conforme a lo reportado en la literatura por Zhang, Zhong, Yu, Liu. y Zeng( 2009), se procedió a realizar la síntesis de la ferrita de manganeso y zinc. En un matraz bola de 500 mL se colocaron hidróxido de amonio y una solución de bicarbonato de amonio, en una relación de 1.2 mL de bicarbonato de amonio por cada mililitro de hidróxido de amonio, a una temperatura de 50 º C, con agitación constante. Por otro lado, se preparó una solución que contenía los iones metálicos Fe + 2, Zn + 2 y Mn + 2, correspondientes a los sulfatos de estos metales. Esta solución se agregó gota a gota al matraz bola y se dejó en agitación constante durante una hora.
Revista Científica 7