Los científicos de la Universidad de Nagoya han desarrollado un proceso de fabricación de un solo paso que mejora la capacidad de los nanocarbonos para eliminar los iones de metales pesados ​​tóxicos del agua. Los resultados, publicado en la revista ACS Applied Nano Materials, podría contribuir a los esfuerzos para mejorar el acceso universal al agua potable.

Se están estudiando y utilizando varios nanocarbonos para purificar el agua y las aguas residuales mediante la adsorción de tintes, gases, compuestos orgánicos e iones metálicos tóxicos. Estos nanocarbonos pueden adsorber iones de metales pesados, como plomo y mercurio, sobre sus superficies a través de fuerzas de atracción molecular. Pero esta atracción es débil por lo que no son adsorbentes muy eficientes por sí solos.

Para mejorar la adsorción, los científicos están considerando agregar moléculas a los nanocarbonos, como grupos amino, que forman enlaces químicos más fuertes con metales pesados. También están tratando de encontrar formas de utilizar todas las superficies disponibles en nanocarbonos para la adsorción de iones metálicos. incluyendo las superficies de sus poros internos. Esto mejoraría su capacidad para adsorber más iones metálicos a la vez.

El científico de materiales Nagahiro Saito del Instituto de Innovación para la Sociedad del Futuro de la Universidad de Nagoya y sus colegas desarrollaron un nuevo método para sintetizar un "nanocarbono modificado con amino" que adsorbe de manera más eficiente varios iones de metales pesados ​​en comparación con los métodos convencionales.

Mezclaron fenol como fuente de carbono, con un compuesto llamado APTES, como fuente de grupos amino. Esta mezcla se colocó en una cámara de vidrio y se expuso a un alto voltaje, creando un plasma en líquido. El método que usaron, llamado "proceso de plasma en solución, "se mantuvo durante 20 minutos. Se formaron precipitados negros de carbonos modificados con amino y se recogieron, lavado y secado.

Varias pruebas mostraron que los grupos amino se habían distribuido uniformemente sobre la superficie de nanocarbono, incluso en sus poros en forma de hendidura.

"Nuestro proceso de un solo paso facilita la unión de grupos amino en las superficies externas e internas del nanocarbono poroso, "dice Saito." Esto aumentó drásticamente su capacidad de adsorción en comparación con un nanocarbono por sí solo ".

Pusieron los nanocarbonos modificados con amino a través de diez ciclos de adsorción de cobre, iones metálicos de zinc y cadmio, lavarlos entre cada ciclo. Aunque la capacidad de adsorber iones metálicos disminuyó con ciclos repetitivos, la reducción fue pequeña, haciéndolos relativamente estables para el uso repetitivo.

Finalmente, el equipo comparó sus nanocarbonos modificados con amino con otros cinco sintetizados por métodos convencionales. Su nanocarbono tenía la mayor capacidad de adsorción de los iones metálicos probados, lo que indica que hay más grupos amino en su nanocarbono que en los demás.

"Nuestro proceso podría ayudar a reducir los costos de la purificación del agua y acercarnos a lograr el acceso universal y equitativo al agua potable segura y asequible para todos para 2030". "dice Saito.