Detección y cuantificación de ion metálico Cd2+ en muestras de agua mediante un sensor basado en un polímero hídrido con impresión iónica (IIHP)

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad la cuantificación del ion metálico Cd2+ en soluciones acuosas y muestras de agua mediante un sensor basado en un polímero híbrido impreso iónico (IIHP). Se sintetizaron varios polímeros híbridos impresos iónicos (IIHPs) mediante un proceso de polimerización utilizando Cd2+ como plantilla, 1-vinilimidazol (VIN) y 4-vinilpiridina (VP) como el monómero funcional, (3- mercaptopropil) trimetoxisilano (MP) y (3-aminopropilo) trimetoxisilano (AMP) como organosilano funcional, trimetacrilato de trimetilolpropano (TRIM) como agente reticulante y 2,2′-azobis-isobutironitrilo (AIBN) como iniciador radical. Para fines comparativos se sintetizaron su respectivo polímero sin impresión iónica (NIHP). La interacción del ion metálico Cd2+ con el átomo de nitrógeno del anillo de la piridina (VP) o del imidazol (VIN) y del grupo tiol (SH) del MP o del grupo amina (NH2) de AMP permitieron la formación de los complejos de coordinación de Cd2+. Los monómeros funcionales se seleccionaron considerando cálculos basados en la teoría funcional de la densidad (DFT). Los materiales sintetizados se caracterizaron por microscopía electrónica de barrido acoplado a una espectroscopía de rayos X por dispersión de energía (SEM-EDS), espectroscopía infrarroja (FTIR) y análisis termogravimétrico (TGA). En general, el modelo cinético que presentó un mejor ajuste con los resultados experimentales de adsorción, fue el modelo de pseudo-segundo orden. Con respecto a las isotermas de adsorción de Cd2+, se encontró un mejor ajuste con el modelo Langmuir. La capacidad máxima de adsorción de Cd2+ se logró a un pH de 7.2 en el medio Tris-HCl. Los coeficientes de selectividad relativa (kʹ) de los polímeros híbridos para Cd2+/Pb2+, Cd2+/Cu2+, Cd2+/Zn2+, Cd2+/Ni2+, Cd2+/Hg2+, Cd2+/Ca2+, Cd2+/Mg2+ y Cd2+/Na+ fueron mayores a uno indicando una adecuada creación de sitios de reconocimiento específicos para iones Cd2+ producto de la impresión realizada durante la síntesis. En síntesis, se observó a lo largo del estudio de adsorción que el polímero IIHP-VIN-MP (polímero sintetizado utilizando el monómero VIN y el organosilano MP presentó resultados más eficientes en comparación con el resto de los polímeros híbridos impresos iónicos.