Estudios preliminares de remoción de ibuprofeno de medios ocuosos utilizando sólidos regionales modificados

Abstract

El pronunciado aumento en el consumo de productos farmacéuticos a nivel mundial representa una seria preocupación ambiental por sus eventuales efectos nocivos. Luego de la ingesta, gran parte de estos compuestos se descargan en los cuerpos de agua, debido a que los tratamientos de agua que se emplean hoy en día no tienen contemplados esta clase de contaminantes. Con el objetivo de presentar una solución a esta dificultad, en este trabajo se analiza la adsorción de ibuprofeno (IBU) en medios acuosos con arcillas. Entre los tratamientos de agua, la adsorción se considera uno de los mejores gracias a su facilidad de operación, bajos costos y disponibilidad de muchos adsorbentes en el mercado. En particular, las arcillas han atraído gran atención en los últimos años gracias a su excelente estabilidad y seguridad. El material escogido fue un mineral arcilloso regional (RHF), de muy bajo costo al ser un residuo de la industria minera. El mismo se identificó como una bentonita, cuya principal fase mineralógica fue la montmorillonita (89%), y una capacidad de intercambio catiónico de 72,5 meq/ 100 g que indica que el mineral puede retener una cantidad significativa de iones positivos. La bentonita es conocida por su capacidad de expansión y absorción cuando entra en contacto con agua, y se utiliza en diversas industrias. A su vez, se le evaluaron tres materiales modificados mediante diferentes vías: tratamiento ácido (RHF+), pilarización con un oligocatión de hierro (FePILC) y silanización (Sil). Esta última fue desarrollada en el presente trabajo. Para la caracterización de los materiales sintetizados se utilizaron diversas técnicas, entre ellas FTIR, potencial Z y ángulo de contacto. Los resultados evidenciaron cambios en la química superficial del material de partida, con la excepción de la muestra silanizada, donde los análisis sugieren una mínima alteración. En cuanto al adsorbato, se decidió emplear ibuprofeno al 90% en vez de al 100% de pureza debido a que se comprobó mediante un análisis comparativo en el UV-visible que ambas muestras presentaban espectros prácticamente idénticos. Respecto a los estudios de adsorción, se comprobó una fuerte dependencia con el pH de la solución. A un pH 8, similar al que poseen los cuerpos de agua dulce de la región, la mayor adsorción la presentó la FePILC y la arcilla silanizada con 13,92 mg IBU/g ads y 8,51 mg IBU/g ads respectivamente. Los resultados indican que el material arcilloso puede ser modificado con éxito, con un potencial de adsorción que requiere una investigación más profunda.

The pronounced increase in the consumption of pharmaceutical products worldwide represents a serious environmental concern due to their potential harmful effects. After ingestion, a large portion of these compounds is discharged into water bodies, as current water treatment processes do not account for these types of contaminants. To address this challenge, this study analyzes the adsorption of ibuprofen (IBU) in aqueous media using clays. Among water treatments, adsorption is considered one of the best options due to its ease of operation, low costs, and the availability of many adsorbents in the market. Particularly, clays have garnered significant attention in recent years due to their excellent stability and safety. The chosen material was a regional clay mineral (RHF), which is very cost-effective as it is a residue from the mining industry. It was identified as bentonite, with the main mineral phase being montmorillonite (89%), and a cation exchange capacity of 72.5 meq/100 g, indicating that the mineral can retain a significant number of positive ions. Bentonite is known for its expansion and absorption capabilities when in contact with water, and it finds applications in various industries. Three modifications were applied to the material: acid treatment (RHF+), pillaring with an iron oligocation (FePILC), and silanization (Sil). This latter one was developed in the current work. The synthesized materials were characterized using various techniques, including FTIR, Z- potential, and contact angle measurements. The studies showed diverse results, indicating changes in the material's surface chemistry, except for the silanized sample, where the analyses suggest minimal alteration. Regarding the adsorbate, it was decided to use 90% purity ibuprofen instead of 100% purity since a comparative analysis in the UV-visible range demonstrated that both samples presented nearly identical spectra. Regarding the adsorption studies, a strong dependence on the solution's pH was observed. At pH 8, which is like the pH of freshwater bodies in the region, FePILC and silanized clay exhibited the highest adsorption capacities with 13.92 mg IBU/g ads and 8.51 mg IBU/g ads, respectively. The results indicate that the clay material can be successfully modified, showing a potential for adsorption that warrants further investigation.