Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat
1 recurso en línea (86 páginas) : figuras, tablas.
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Trabajo de grado - Maestría |
| Language: | spa |
| Published: |
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
2019
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/2495 |
| _version_ | 1801705880407769088 |
|---|---|
| author | Ruiz Bravo, Lisette Dyanna |
| author2 | Pazos Zarama, Mery Carolina |
| author_facet | Pazos Zarama, Mery Carolina Ruiz Bravo, Lisette Dyanna |
| author_sort | Ruiz Bravo, Lisette Dyanna |
| collection | DSpace |
| description | 1 recurso en línea (86 páginas) : figuras, tablas. |
| format | Trabajo de grado - Maestría |
| id | repositorio.uptc.edu.co-001-2495 |
| institution | Repositorio Institucional UPTC |
| language | spa |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia |
| record_format | dspace |
| spelling | repositorio.uptc.edu.co-001-24952023-03-30T21:38:49Z Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat Ruiz Bravo, Lisette Dyanna Pazos Zarama, Mery Carolina Catalizadores metálicos Catalizadores Fisicoquímica Maestría en Química - Tesis y disertaciones académicas Catión de Keggin Grafting Herbicidas Lixiviación Na-2-mica Pilarización Silanol Tiol 1 recurso en línea (86 páginas) : figuras, tablas. In this work, a high charge synthetic mica (Na-2-Mica) has been modified through of intercalated and pillaring process with the Keggin´s polycation and the functionalization with thiol and silanol groups were successfully obtained. Their potential application in controlled release of 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid (MCPA) and N,N′-dimethyl-4,4′-bipyridinium dichloride (PARAQUAT) was investigated. The characterization techniques (XRD, FTIR, Elemental Analysis, XRF, TG - DTA and N2 isotherms) allowed to determine that the pillared materials had an expanded basal spacing (2.05 nm) even after the thermal treatment at 400 ° C for 2 hours, indicating effective incorporation of Al2O3 pillars covalently bonded to the sheets of the structure building pore networks with 40-fold higher specific surface than that of the starting material (79.246 Vs. 2.562 m2/g). Intercalated mica was treated with tetraethyl orthosilicate (TEOS) followed by calcination at 550 ° C for 6 hours generated mixed pillars Al2O3 - SiO2 and increasing the amount of silanol groups (SiOH) promoted to the hydrophobic character of this material; the characterization by XRD, FTIR and isotherms of N2 allowed to corroborate that the structure of the mica Al - Si pillared exhibited a basal spacing of 2.03 nm with a significant increase in the specific surface area 100-fold higher than that Na-2-Mica of the order of 274.125 m2/g . Functionalization of mica Al/Si pillared carried out via grafting using 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (MPTMS) allowed the obtaining of a material with molecules of organosilane covalently bonded to the Al - Si pillar improving its hydrophobic properties in comparison with the intercalated mica functionalized with TEOS. The set of synthesized materials were studied for their application in the design of controlled release formulations of MCPA and Paraquat herbicides through adsorption isotherms from aqueous solutions measured over a range of solute concentrations of 0.075 – 1.000 mM and leaching in soil columns. Adsorption equilibrium Isotherm of MCPA onto the Al-pillared mica and the functionalized with thiol groups - mica showed greater affinity than the functionalized with silanol groups – mica. While the last showed greater affinity adsorption by the herbicide Paraquat. The leaching study in soil columns showed that the formulations obtained through material - herbicide complexes allowed the reduction of the leaching of MCPA and Paraquat herbicides on the soil profile; in such a way that complexes of pillared mica - MCPA and functionalized with groups thiol mica - MCPA allowed the reduction of leaching in 54.6 and 19.0 % respectively compared to a commercial formulation of MCPA and the complex functionalized with silanols mica - Paraquat allowed the reduction of 21.8 % compared to the commercial formulation of Paraquat. En esta investigación se ha modificado una mica sintética de alta carga (Na-2-Mica) a través de la intercalación y pilarización con el policatión de Keggin de Al y la funcionalización con grupos tiol y silanoles y se evaluó su potencial aplicación como soportes en la liberación controlada de los herbicidas ácido 4-cloro-2-metilfenoxiacético (MCPA) y 1,1'-dimetil-4,4'-bipiridilo (PARAQUAT). Las técnicas de caracterización (DRX, FTIR, Análisis Elemental, FRX, TG – ATD e isotermas de N2) permitieron determinar que los materiales pilareados obtenidos presentaron un espaciado basal expandido (hasta 2,05 nm) aun después del tratamiento térmico a 400 °C por 2 horas, indicando la incorporación efectiva de pilares de Al2O3 enlazados covalentemente a las láminas de la estructura formando una red de poros con un aumento del área superficial específica 40 veces mayor que el material de partida (79,246 Vs. 2,562 m2/g). La funcionalización con grupos silanoles se realizó a través de la reacción de hidrólisis de un compuesto organosilano, el tetraetoxisilano (TEOS) sobre la mica intercalada con el catión de Keggin de Al, a través de la formación de un catión oligomérico mixto de Al – Si que después de un tratamiento térmico a 550 °C por 6 horas generó pilares mixtos Al2O3 – SiO2 y el incremento de grupos silanoles (SiOH) favoreciendo el carácter hidrófobo del material; la caracterización por DRX, FTIR e isotermas de N2 permitió corroborar que la estructura de la mica Al – Si pilareada se conserva expandida, manteniendo un espaciado basal de 2,03 nm y presentando un aumento significativo del área superficial especifica 100 veces mayor que la Na-2-Mica de partida, alcanzando valores de 274,125 m2/g. La funcionalización de la mica Al – Si pilareada a través del grafting usando 3-mercaptopropiltrimetoxisilano (MPTMS) permitió la obtención de un material poroso con las moléculas del organosilano enlazadas covalentemente al pilar de Al – Si incrementando sus propiedades hidrofóbicas respecto del material funcionalizado con TEOS. El conjunto de materiales sintetizados se estudiaron para su aplicación en el diseño de formulaciones de liberación controlada de herbicidas MCPA y Paraquat a través de isotermas de adsorción de soluciones acuosas medidas en un rango de concentraciones de soluto entre 0,075 – 1,000 mM y el estudio de la lixiviación en columnas de suelo. El estudio de adsorción de los materiales y los herbicidas reveló que la mica Al-pilareada y la mica funcionalizada con grupos tiol presentaron mayor afinidad para la adsorción del herbicida aniónico, MCPA, mientras que la mica funcionalizada con grupos silanoles presentó mayor afinidad de adsorción por el herbicida Paraquat. El estudio de lixiviación en columnas de suelo demostró que las formulaciones obtenidas a través de la formación de los complejos material – herbicida permitieron la reducción de la lixiviación de los herbicidas MCPA y Paraquat sobre el perfil del suelo; es así como los complejos mica pilareada – MCPA y mica funcionalizada con grupos tiol – MCPA permitieron la reducción de la lixiviación en un 54,6 y 19,0 % respectivamente en comparación con una formulación comercial de MCPA y el complejo mica funcionalizada con silanoles – Paraquat permitió la reducción de un 21,8 % en comparación con la formulación comercial de Paraquat. Bibliografía: páginas 84-86. Maestría Magíster en Química 2019-03-27T22:06:08Z 2019-03-27T22:06:08Z 2018 Trabajo de grado - Maestría http://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc info:eu-repo/semantics/masterThesis info:eu-repo/semantics/publishedVersion Text https://purl.org/redcol/resource_type/TM http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85 Ruiz Bravo, L. D. (2018). Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat. (Tesis de maestría). Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia, Tunja. http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/2495 http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/2495 spa ALBA, M., CASTRO, M., NARANJO, M., PAVON, E., (2006). Hydrothermal reactivity of Na-n-micas (n=2, 3, 4). Chemistry of Materials,18(1), 2867-2872. CARRADO, K., DECARREAU, A., PETIT, S., BERGAYA, F., LAGALY, G., (2006). Synthetic clay minerals and purification of natural clays. En Developments in Clay Science. Handbook of Clay Science KOMARNENI, S., RAVELLA, R., PARK, M., (2005). Swelling mica-type clays: synthesis by NaCl melt method, NMR characterization and cation exchange selectivity. Journal of Materials Chemistry, 15(1), 4241–4245. PAULUS, W., KOMARNENI, S., ROY R., (1992). Bulk synthesis and selective exchange of strontium ions in Na4Mg6Al4Si4O20F4 -mica. Nature, 357(1), 571–573. YAMAGUCHI, T., KITAJIMA, K., SAKAI, E., DAIMON, M., (2003). Properties of ZrO2-Pillared Fluorine Micas Synthesized Using Poly (vinil alcohol) as a Template Agent. Journal of the Ceramic Society of Japan, 111(1), 567-571. SHIMIZU, K., NAKAMURO, Y., YAMANAKA, R., HATAMACHI, T., KODAMA, T., (2006). Pillaring of high charge density synthetic micas (Na-4-mica and Na-3-mica) by intercalation of oxides nanoparticles. Microporus and Mesoporus Materials, 95(1), 135–140. PRAUS, P., MATYS, J., KOZÁK, O., (2012). Critical evaluation of montmorillonite catalytic activity by means of photodecomposition of phenol. Journal of the Brazilian Chemical Society, 23(1), 1900–1906. SHIBATA J, SHIMIZU K, TAKADA Y, SHICHI A, YOSHIDA H, SATOKAWA S., (2004). Structure of active Ag clusters in Ag zeolites for SCR of NO by propane in the presence of hydrogen. Journal of Catalysis, 227(2), 367–74. NOVAK, T., (2008). Manganese-modified porous silicates. National institute of chemistry. 19(1), 1000. HOUSECROFF C., SHARPE A., (2006). QuímicaInorgánica, 1(1). Pearson Prentice Hall. RUIZ. L.,(2015). Estudio del Crecimiento in – situ de nanoclusters de Mn intercalados en una mica sintética de alta carga (Na-2-mica). En Trabajo de Grado. Universidad de Nariño. Reddy, M. R., and Perkins, H. F. (1976). FIXATION OF MANGANESE BY CLAY MINERALS. Soil science, 121(1), 21-24. McBride, M., Pinnavia, T. J., and Mortland, M. M. (1975) Electron spin relaxation and the mobility of manganese (II) exchange ions in smectites: American Mineralogist 60, 66-72. KODAMA, T., KOMARNENI, S., (1999). Na-4-mica: Cd2+, Ni2+, Co2+, Mn2+ and Zn2+ ion Exchange. Journal of Materials Chemistry, 9(1), 533–539. GALEANO, L., (2011). Peroxidación catalítica de contaminantes orgánicos en medio acuoso utilizando una bentonita modificada con Al y Fe, Cu o Mn. En Tesis de Doctorado en Ciencias Químicas, Universidad de Salamanca. PAVÓN, E., CASTRO, M., NARANJO, M., ORTA, M., PAZOS, C., ALBA, M., (2013). Hydration properties of synthetic high-charge micas saturated with different cations: An experimental approach. American Mineralogist, 98(1), 394–400. ALBA, M., CASTRO, M., ORTA, M., PAVÓN, E., PAZOS, C., VALENCIA J., (2011). Formation of Organo- HighlyCharged Mica. Langmuir, 27(1), 9711-9718. Muñoz, J. (2015). Crecimiento in-situ de nanoclusters metálicos de Fe o Mn intercalados en una bentonita previamente pilarizada con Al. Trabajo de Grado. Universidad de Nariño IACOMI, F., VASILESCU, M., SIMON, S., (2006). Studies of MnS cluster formation in laumontite zeolite. SurfaceScience, 600(1), 4323–4327. Ingeominas (1999). Manual de Métodos Analíticos: Subdirección de ensayos y servicios tecnológicos, laboratorio de Geoquímica. Bogotá. GÓMEZ, S.P., (2007). Estudio de la influencia de la carga interlaminar de esmectitas, sobre las propiedades fisicoquímicas de arcillas pilarizadas con el sistema Al/Fe. En Trabajo de Grado en Química, Universidad de Nariño. PERDIGÓN, A., DEFENG, L., PESQUERA, C., GONZÁLES, F., ORTIZ, B., AGUADO, F., BLANCO, C., (2013). Synthesis of porous clay heterostructures from high charge mica – type aluminosilicates. Journal of Materials Chemistry A, 1(1), 1213 – 1219. PINNAVAIA, T. J., TZOU, M. S., LANDAU, S. D., RAYTHATHA, R. H., (1984). On the pillaring and delamination of smectite clay catalysts by polyoxocations of aluminum. Journal of Molecular Catalysis, 27(1), 195–212. VAUGHAN D.E.W., LUSSIER R.J., (1980). Preparation of molecular sieves based on pillared interlayered clays. Proceedings of the 5th International Conference on Zeolites, Naples, Rees L.V.C. Heyden, London. FIGUERAS, F., (1988). Pillared clays and catalysis. Catalysis Reviews: Science and Engineering, 30, 471. STEUDEL A., BATENBURG L.F., FISCHER H.R., WEIDLER P.G., EMERICH K., (2009). Alteration of non-swelling clay minerals and magadiite by acid activation. Applied Clay Science, 44(1), 95–104 TORANZO R., VICENTE M.A., BAÑARES - MUÑOZ M.A, GANDIA L.M., GIL A., 1998). Pillaring of saponite with zirconium oligomers. Microporous and Mesoporous Materials, 24(1), 173–188. Copyright (c) 2018 Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ info:eu-repo/semantics/openAccess Atribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0) http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 application/pdf application/pdf application/pdf Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Facultad de Ciencias. Escuela de Posgrados. Maestría en Química |
| spellingShingle | Catalizadores metálicos Catalizadores Fisicoquímica Maestría en Química - Tesis y disertaciones académicas Catión de Keggin Grafting Herbicidas Lixiviación Na-2-mica Pilarización Silanol Tiol Ruiz Bravo, Lisette Dyanna Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title | Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title_full | Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title_fullStr | Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title_full_unstemmed | Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title_short | Funcionalización del silicato laminar de alta carga (Na-2-Mica) para la liberación controlada de los herbicidas MCPA y Paraquat |
| title_sort | funcionalizacion del silicato laminar de alta carga na 2 mica para la liberacion controlada de los herbicidas mcpa y paraquat |
| topic | Catalizadores metálicos Catalizadores Fisicoquímica Maestría en Química - Tesis y disertaciones académicas Catión de Keggin Grafting Herbicidas Lixiviación Na-2-mica Pilarización Silanol Tiol |
| url | http://repositorio.uptc.edu.co/handle/001/2495 |
| work_keys_str_mv | AT ruizbravolisettedyanna funcionalizaciondelsilicatolaminardealtacargana2micaparalaliberacioncontroladadelosherbicidasmcpayparaquat |
