Preparación y caracterización de nuevas membranas fibrosas fotocatalíticas de PMMA + TiO2 por la técnica de electrohilado

Abstract

Tesis de maestría en ciencia de los materiales. En la actualidad la contaminación del suelo y agua con efluentes industriales provenientes de industrias textiles se ha convertido en un problema ambiental muy serio. Debido a la naturaleza sintética de la mayoría de los colorantes utilizados a nivel industrial, algunos tratamientos convencionales (neutralización, filtración, precipitación) para su remoción no son del todo efectivos contra su eliminación en los efluentes industriales antes de su disposición final. Recientemente, numerosos estudios se han enfocado al desarrollo de nuevos materiales capaces de ayudar a resolver el problema de la contaminación ambiental, tal es el caso de varios semiconductores que gracias a sus propiedades fotocatalíticas pueden degradar compuestos orgánicos tóxicos presentes en el agua. En este trabajo se presenta la preparación de tres nuevos materiales híbridos enfocados al área ambiental, mediante la técnica de electrohilado. Se prepararon membranas fibrosas híbridas con estructura núcleo coraza, así como fibras sencillas, a partir de PMMA, una solución híbrida de MMA: TMSPM: TiO2, nanopartículas de TiO2 y nanoalambres de TiO2. Las membranas híbridas, fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM), microscopía electrónica de transmisión (TEM), espectroscopia de infrarrojo con trasformada de Fourier (FTIR), análisis térmico y pruebas micromecánicas. Una vez encontradas las condiciones óptimas para la preparación de los tres materiales, se evaluaron sus propiedades fotodegradativas al estar en contacto con una solución de azul de metileno, bajo radiación ultravioleta. Los resultados obtenidos por SEM y TEM demostraron la formación de los tipos de estructuras, sencillas y núcleo- coraza, así como la dispersión de la fase inorgánica. El análisis térmico comprobó el % en masa de la fase inorgánica, presente en las fibras de PMMA, los cuales fueron de 1, 5, 10 y 15 %. Las pruebas micromecánicas demostraron que el módulo de elasticidad alcanza valores de 36.37 MPa si tenemos fibras híbridas PMMA/MMA: TMSPM: TiO2 4:1 V/V, en lugar de fibras de PMMA puro con 0.54 MPa. La evaluación de la actividad fotocatalítica de las membranas fibrosas compuestas por PMMA + TiO2 demostraron que la mejor eficiencia fotodegradativa para azul de metileno en solución fue del 95%, proporcionada por las fibras de PMMA + 10% en peso NPTiO2.