Obtención y caracterización de mezclas e híbridos poliméricos de mucílago de nopal (Opuntia ficus-indica), PVA y PVP

Abstract

La contaminación de ecosistemas acuáticos con colorantes y metales pesados ha aumentado en los últimos años. Uno de los métodos propuestos recientemente para solucionar este problema es el uso de biomateriales que actúen en la biosorción, biocoagulación y biofloculación de contaminantes. Varias han sido laspropuestasprobadascomo alternativas ecológicas para la remediación de aguas residuales, entre los más comunes se encuentran la celulosa, el almidón, el quitosano, las bacterias y las algas, además, se han realizado estudios con mucílago extraído de los cladodios y frutos de las cactáceas. El mucílago es una sustancia viscosa resultado de una mezcla compleja de heteropolisacáridos. Es un biopolímero probadocomo biosorbente de iones metálicos y colorantes en aguas contaminadas. En este contexto, el presente trabajo tiene como objetivo obtener y caracterizar mezclas e híbridos poliméricosen forma de películascon diferentes concentraciones de mucílago de nopal Opuntia ficus-indica (MN), alcohol polivinílico (PVA), polivinilpirrolidona (PVP) y persulfato de potasio (PSP) para su aplicación como potenciales medios de remoción del azul de metileno (AM)utilizado como colorante en papel, cuero, algodón mordido, y para teñir seda y lana. Las películas fueron preparadas por el método en solución y evaporación deldisolvente, con concentraciones de 0, 25, 50, 75 y 100 % en masa de MN. La composición real de las fases en las mezclas e híbridos poliméricos fue determinada por espectroscopía infrarroja. Las películas fueroncaracterizadas porlas técnicas deFTIR, TGA y DSCpara conocer los grupos funcionales presentes y sus propiedades físicasy térmicas. Además, se evaluó la capacidad de hinchamiento y biosorción de las películas adiferentes temperaturas y pH. Los espectros en el infrarrojo mostraron señales características de ambos polímerospresentes en la mezcla. Las mezclas presentan un comportamiento térmico más estable que sus correspondientes componentes individuales, y muestran unaventana de miscibilidad entre las composiciones 25MN?75PVA y 50MN?50PVA, mientras que a proporciones mayores de MN son completamente inmiscibles. Las películas de MN?PVA presentaron las mejores características para ser utilizadas como películas de remoción del AM. El grado de hinchamiento de las películas MN?PVA depende de laproporción entre el MN y el PVA,latemperatura yelpH.El porcentaje de hinchamiento 1)aumentaa mayor contenido de PVA y menor contenido de MN, 2)aumentacon la temperatura, de 25 °C a 40 °C, con incrementos máximos del 42 %,3)aumenta en pHácidopara las mezclas 25MN?75PVA,yen pH básico para las mezclas50MN?50PVA.La capacidad de biosorción de las películas MN?PVA frente al AM se favorece en medio básico debido a la naturaleza catiónica del colorante. En estas condiciones, los grupos funcionales presentes en el MN y el PVA se encuentran desprotonados y son capaces de unirse con los nitrógenos positivos del AM a través de fuerzas electrostáticas, removiendo el colorante.