Estudio de la xantación de alginato y su interacción con metales pesados en medio acuoso

Abstract

Los xantatos son ampliamente usados en la industria minera como colectores por su gran afinidad hacia sulfuros metálicos y ores de metales preciosos. La posibilidad de usar alginato para xantación aún no ha sido explorado a pesar de la viabilidad de usar este biopolímero por los grupos hidroxilo a lo largo de toda la cadena polimérica. Por eso, esta tesis apunta a evaluar al alginato como matriz para xantación y sus aplicaciones en la remoción de iones metálicos pesados. A fin de obtener materiales eco-amigables, importantes parámetros fueron explorados como el efecto del tiempo de reacción (4-12 h), tipo de base (NaOH/KOH) y cantidad de disulfuro de carbono (2-10 %v/v). Los alginatos xantados fueron analizados por técnicas de RMN, evidenciándose una reacción de í3-eliminación en un tipo de alginato en particular, con una señal a 5.45 ppm. Más aún, la presencia del elemento azufre fue confirmada por EDS. Por otro lado, los desplazamientos químicos correspondientes a las bandas de ó(C=S) v(C=S) fueron observadas a 863-805 cm-1 y 662-602 cm-1, respectivamente. Además, un hombro a 182 ppm fue observado por NMR en estado sólido atribuído al grupo tiocetona (C=S). De acuerdo a los análisis de FESEM, la morfología de los alginatos xantados se ve afectada por la interacción con iones de metales pesados. Finalmente, materiales con un gran potencial para la aplicación en remoción de metales pesados fueron establecidos a valores óptimos de pH.

Xanthates are widely used in mining industry as collectors for its high affinity towards metal sulfides and precious metal ores. The possibility of using alginate for xanthation has not been explored yet despite the feasibility by the presence of hydroxyl groups alongside the polymeric chains. Therefore, this thesis aims to evaluate the alginate as a matrix for xanthation and its application on heavy metal ions removal. In order to obtain green materials, important parameters were explored such as the effect of reaction time (4-12 h), type of base (NaOH/KOH) and amount of carbon disulfide (2-10 %v/v). Xanthated alginates were analyzed by NMR techniques and evidence of J3-elimination was detected at 5.45 ppm. Furthermore, the presence of S element was confirmed by EDS. On the other hand, the chemical shifts of ó(C=S) and v(C=S) bands were found around 863-805 cm-1 and 662-602 cm-1 respectively. Also, a shoulder at 182 ppm is appreciated by NMR in solid state attributed to C=S group. According to FESEM analyses, morphology of xanthated alginates is affected by interaction with heavy metal ions. Finally, suitable materials for the removal of heavy metal ions were established at optimum pH values.