Remoción de Colorantes del agua con membranas basadas en materiales 2D

Abstract

La presencia de colorantes sintéticos en cuerpos de agua constituye un problema ambiental debido a su elevada estabilidad, difícil degradación y posibles efectos tóxicos. Entre ellos, el Azul de Metileno (AM) se utiliza comúnmente como contaminante modelo para evaluar tecnologías de tratamiento, ya que su presencia puede alterar la penetración de la luz y la calidad fisicoquímica del agua. En este contexto, el presente proyecto se centra en el desarrollo y evaluación de membranas heteroestructuradas de van der Waals (vdW) para la remoción de AM en soluciones acuosas, como una alternativa tecnológica frente a la problemática de contaminación hídrica. Se empleó el método de exfoliación en fase líquida (LBE) para la obtención de nanomateriales bidimensionales de alta calidad, incluyendo grafeno de pocas capas (FLG), óxido de grafeno y MoS2 y WS2. El uso de FLG como base estructural no solo mejora la estabilidad mecánica de la membrana frente al sistema de filtración al vacío, sino que también actúa como un modulador de flujo hidrofóbico que previene el hinchamiento de las capas y facilita un transporte de agua más eficiente. Estas membranas heteroestructuradas de vdW demostraron ser superiores a los sistemas de un solo componente, logrando un mejor equilibrio entre la selectividad y la velocidad de filtración. La combinación GO-FLG representa la alternativa de mayor viabilidad técnica para la remoción de AM. Los resultados confirman un rechazo del 99.1% en un tiempo de 378 segundos, logrando reducir concentraciones de 5 ppm a niveles residuales de 0.044mg/L (ppm). Por otra parte, los dicalcogenuros de metales de transición con FLG, específicamente en la heteroestructura WS2-FLG, permite alcanzar un rechazo de AM de hasta el 99.3%. En conjunto, estos resultados demuestran el potencial de las membranas heteroestructuradas de vdW como una alternativa eficiente y sustentable para el tratamiento de agua contaminada con colorantes.

Keywords: Exfoliación en fase líquida (LBE) para la obtención de nanomateriales 2D; Membranas heteroestructuradas de van der Waals; Remoción de Colorantes del Agua con FLG, GO, WS2 y MoS2