Obtención de nanofibras por electrohilado del quitosano y PVA extraído de las plumas de dosidicus gigas para la remoción de Cr (VI) en minería

Abstract

Actualmente, el auge minero y la exportación de minerales han incrementado la producción minera a nivel mundial. Sin embargo, este crecimiento ha generado aguas ácidas que se dispersan en cuerpos de agua, disminuyendo la fauna acuática y afectando la calidad del suelo. El Cr(VI) es uno de los metales más problemáticos, con concentraciones superiores a 0.05 mg/l que pueden causar cáncer, irritación cutánea y corrosión de la piel. Este metal es altamente tóxico y perjudicial para la salud humana, por lo que es crucial plantear medidas de control y mitigación. Esta investigación se centró en la colección y preparación de nanofibras a partir de plumas de calamar (Dosidicus gigas), utilizando el método de electrohilado. Las nanofibras fueron caracterizadas mediante Espectrofotometría de IR-TF, DRX, UV-VIS y análisis fisicoquímicos. Asimismo, se evaluó la materia prima (plumas de calamar), la quitina y el quitosano extraído variando la temperatura para obtener quitosano a partir de plumas de calamar. Además, se utilizó microscopía SEM y evaluación mediante AFM para la caracterización química de las nanofibras obtenidas. Los rendimientos de quitina y quitosano a diferentes grados de acetilación (Q1, Q2 y Q3) variaron significativamente: Qi 6.70 %, Q1 7.3 %, Q2 8.7 % y Q3 6.7 %. El análisis de la isoterma de Langmuir mostró una alta absorción a pH cercanos a 2, indicando una interacción altamente específica entre los sitios activos del quitosano y los iones de Cr, alcanzando el equilibrio en aproximadamente 6 horas. La capacidad máxima de absorción se logró con nanofibras de PVA/Quitosano con un grado de acetilación del 15 % (131.58 mg/g), siendo la masa óptima de 0.04 g. Esto destaca las nanofibras de PVA/Quitosano como un material prometedor para la remoción de soluciones ácidas contaminadas con Cr(VI).

Currently, the mining boom and the export of minerals have increased mining production worldwide. However, this growth has generated acidic waters that are dispersed in bodies of water, diminishing aquatic fauna and affecting soil quality. Cr (VI) is one of the most problematic metals, with concentrations above 0.05 mg/l that can cause cancer, skin irritation and skin corrosion. This metal is highly toxic and detrimental to human health, so it is crucial to consider control and mitigation measures. This research focused on the collection and preparation of nanofibers from squid (Dosidicus gigas) feathers using the Electrohilado method. The nanofibers were characterized by IR-TF spectrophotometry, XRD, UV-VIS and physicochemical analysis. Also, the raw material (squid feathers), chitin and extracted chitosan were evaluated by varying the temperature to obtain chitosan from squid feathers. In addition, SEM microscopy and AFM evaluation were used for the chemical characterization of the nanofibers obtained. The yields of chitin and chitosan at different degrees of acetylation (Q1, Q2 and Q3) varied significantly: Qi 6.70 %, Q1 7.3 %, Q2 8.7 % and Q3 6.7 %. Langmuir isotherm analysis showed high adsorption at pH close to 2, indicating a highly specific interaction between the active sites of chitosan and Cr ions, reaching equilibrium in approximately 6 hours. The maximum adsorption capacity was achieved with PVA/chitosan nanofibers with an acetylation degree of 15 % (131.58 mg/g), with the most optimal mass being 0.04 g. This highlights PVA/chitosan nanofibers as a promising material for the removal of Cr(VI)-contaminated acidic solutions.