03.12.2019 - Universität Ulm

Nanopartículas magnéticas con líquidos iónicos para la purificación del agua

Suministro de agua potable y limpia

En muchas partes del mundo, el acceso al agua potable está lejos de ser seguro. Sin embargo, la filtración de grandes volúmenes de agua es lenta y poco práctica. En la revista Angewandte Chemie, los científicos han introducido un nuevo método de purificación de agua basado en nanopartículas magnéticas recubiertas con el llamado "líquido iónico" que elimina simultáneamente contaminantes orgánicos, inorgánicos y microbianos, así como microplásticos. Las nanopartículas se eliminan fácilmente con imanes.

Liderados por Carsten Streb, Robert Güttel y Scott G. Mitchell, investigadores de la Universidad de Ulm, el Instituto Helmholtz de Ulm (Alemania) y CISC-Universidad de Zaragoza (España) desarrollaron un enfoque alternativo en torno a las nanopartículas con un núcleo de óxido de hierro magnético y una cubierta de dióxido de silicio poroso. Las superficies de las nanopartículas estaban recubiertas con una capa de un líquido iónico. Un líquido iónico es una sal que se encuentra en estado fundido a temperatura ambiente, convirtiéndola en un líquido sin el uso de un solvente. El líquido iónico utilizado por los investigadores se basa en los átomos metálicos polioxometálicos (POMs) unidos en una red tridimensional por átomos de oxígeno. En este caso el metal de elección fue el tungsteno porque los aniones de polioxotungstato pueden unirse a los metales pesados. Como contrapartida, los investigadores utilizaron cationes tetraalquilamónicos voluminosos con propiedades antimicrobianas. Los líquidos iónicos resultantes forman capas finas estables (fases líquidas iónicas soportadas) en la superficie porosa de dióxido de silicio de las nanopartículas. Una vez cargadas con contaminantes, las nanopartículas pueden extraerse simplemente del agua con imanes.

En pruebas de laboratorio, las nanopartículas eliminaron de forma fiable los iones de plomo, níquel, cobre, cromo y cobalto, así como un tinte llamado Patent Blue V como modelo de impurezas orgánicas. El crecimiento de varias bacterias también se detuvo de manera efectiva. Además, las nanopartículas se adhieren a la superficie de las esferas de poliestireno con diámetros que van de 1 a 10 µm -un modelo para microplásticos- y que luego pueden ser eliminadas cuantitativamente.

El ajuste de los componentes de las nanopartículas debería permitir una mayor optimización de sus propiedades, convirtiendo a las nanopartículas magnéticas en un punto de partida muy prometedor para los sistemas de purificación de agua tanto centrales como descentralizados. Esto permitiría una fácil purificación de grandes cantidades de agua, incluso sin una infraestructura extensa.

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