Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Desarrollo y caracterización de superficies nanoestructuradas, orientadas al diseño de sensores para monitoreo de metales pesados en sistemas de tratamiento de aguas de procesos |
| Título alternativo: | Development and characterization of nanostructured surfaces, oriented to the design of sensors for monitoring heavy metals in process water treatment systems |
| Autor: | Magallanes, Celeste |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química, Física de Los Materiales, Medioambiente y Energía (INQUIMAE)
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| Publicación en la Web: | 2024-04-19 |
| Fecha de defensa: | 2023-12-06 |
| Fecha en portada: | 6 de diciembre de 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Inorgánica, Química Analítica y Química Física |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física |
| Director: | González, Graciela Alicia |
| Director Asistente: | Méndez De Leo, Lucila Paula |
| Consejero: | Murgida, Daniel Horacio |
| Jurado: | Aldabe, Sara Alfonsina; Wolosiuk, Alejandro; Gutiérrez Granados, Silvia |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | SUPERFICIES; METALES PESADOS; SENSORES; ELECTROQUIMICA; MONOCAPAS AUTOENSAMBLADAS; CAPA POR CAPA; ESPECTROSCOPÍA IRHEAVY METALS; SURFACES; SENSORS; ELECTROCHEMISTRY; SELF-ASSEMBLED MONOLAYERS; LAYER BY LAYER; IR SPECTROSCOPY |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7467_Magallanes |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7467_Magallanes.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7467_Magallanes |
| Ubicación: | QUI 007467 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Magallanes, Celeste. (2023). Desarrollo y caracterización de superficies nanoestructuradas, orientadas al diseño de sensores para monitoreo de metales pesados en sistemas de tratamiento de aguas de procesos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7467_Magallanes |
Resumen:
Los metales pesados, como el plomo y el cobre, son contaminantes comunes en el agua, principalmente debido a actividades industriales, como la minería, la galvanoplastia y del procesamiento de residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. Esta contaminación representa un grave problema ambiental debido a la toxicidad, persistencia y bioacumulación de estos metales. Para abordar este desafío, se han establecido regulaciones ambientales para limitar sus concentraciones en efluentes industriales y agua potable. En este contexto, se hace evidente la necesidad de desarrollar sistemas efectivos y rentables para monitorear y remover metales pesados, lo que puede tener un impacto positivo en la gestión de recursos y la protección ambiental. Si bien existen técnicas analíticas con un excelente desempeño analítico, como la Espectroscopía de Absorción Atómica y la Espectroscopía de Plasma Acoplado Inductivamente, su alto costo y complejidad limitan su aplicación en monitoreo industrial y ambiental. Aquí es donde los métodos electroquímicos cobran relevancia ya que ofrecen tiempos de análisis reducidos, bajo costo de equipamiento y pueden ser adaptados para mediciones in situ. Además, la utilización de electrodos serigrafiados descartables, de fácil producción a gran escala, añade versatilidad a estos métodos. El objetivo principal de este trabajo es desarrollar interfaces basadas en matrices poliméricas y materiales nanoestructurados para la aplicación en sistemas de detección in situ de metales pesados situen sistemas de remoción y monitoreo de efluentes industriales, utilizando como analitos el cobre (II) y el plomo (II). Estas interfaces se caracterizarán mediante técnicas de análisis de superficie y técnicas electroquímicas avanzadas como espectroscopía infrarroja, de rayos x, microscopías de barrido, microbalanza de cristal de cuarzo, voltametrías y espectroscopía de impedancia electroquímica, entre otras. Este enfoque busca proporcionar sistemas selectivos y sensibles, accesibles desde el punto de vista económico, adecuados para aplicaciones industriales y de monitoreo ambiental, y que contribuyan al manejo responsable de los recursos y la protección del ambiente. Se describirá la construcción de tres sistemas: un modelo simplificado de monocapas autoensambladas para evaluar interacciones entre distintos grupos funcionales con Cu (II). Luego un ensamblado de polielectrolitos para la detección de Pb (II) y finalmente un sistema basado en hidroxietilcelulosa para detectar electroquímicamente Cu (II). Para ello se exploró la técnica de capa por capa y la de secado por gota. En los tres casos se halló una construcción en la que la respuesta electroquímica (en corriente o resistencia) frente al analito es lineal.
Abstract:
Heavy metals, such as lead and copper, are common water contaminants, primarily originating from industrial activities like mining, electroplating, and the processing of waste from electrical and electronic equipment. This contamination means a significant environmental challenge due to the toxicity, persistence, and bioaccumulation of these metals. To address this issue, environmental regulations have been established to limit their concentrations in industrial effluents and drinking water. In this context, there is a clear need to develop effective and cost-efficient systems for monitoring and removing heavy metals, which can have a positive impact on resource management and environmental protection. While analytical techniques like Atomic Absorption Spectroscopy and Inductively Coupled Plasma Spectroscopy offer excellent analytical performance, their high cost and complexity limit their application in industrial and environmental monitoring. This is where electrochemical methods become relevant, as they provide shorter analysis times, lower equipment costs, and adaptability for in-situ measurements. Additionally, the use of disposable screen-printed electrodes, easily producible on a large scale, adds versatility to these methods. The main goal of this work is to develop interfaces based on polymeric matrices and nanostructured materials for in-situ detection systems of heavy metals, specifically copper (II) and lead (II), in industrial effluent removal and monitoring systems. These interfaces will be characterized using surface analysis techniques and advanced electrochemical methods such as infrared spectroscopy, X-ray spectroscopy, scanning microscopy, quartz crystal microbalance, voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy, among others. This approach aims to provide selective and sensitive systems that are economically accessible, suitable for industrial and environmental monitoring applications, and contribute to responsible resource management and environmental protection. The construction of three systems will be described: a simplified model of self-assembled monolayers to evaluate interactions between different functional groups and Cu (II), followed by a polyelectrolyte assembly for the detection of Pb (II), and finally a system based on hydroxyethyl cellulose for electrochemically detecting Cu (II). The layer-by-layer and drop-casting techniques were explored. All three cases resulted in a construction where the electrochemical response (in current or resistance) to the analyte is linear.
Citación:
---------- APA ----------
Magallanes, Celeste. (2023). Desarrollo y caracterización de superficies nanoestructuradas, orientadas al diseño de sensores para monitoreo de metales pesados en sistemas de tratamiento de aguas de procesos. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7467_Magallanes
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Magallanes, Celeste. "Desarrollo y caracterización de superficies nanoestructuradas, orientadas al diseño de sensores para monitoreo de metales pesados en sistemas de tratamiento de aguas de procesos". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7467_Magallanes
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