Revista de la Sociedad Química del Perú

Adsorption of heavy metals using activated carbons prepared from aguaje stones

La semilla de aguaje (fruto típico de la selva amazónica) fue empleada como un material precursor para la preparación de carbón activado usando ácido fosfórico como agente activante en dos concentraciones diferentes: 0,75 y 1,0 gH3PO4/gPrecursor. Las propiedades fisicoquímicas se estudiaron mediante mediciones de adsorción de nitrógeno, titulación Boehm, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía de rayos X por energía dispersiva. Los carbones activados se utilizaron en la adsorción de tres metales pesados: plomo, cadmio y cromo. La máxima capacidad de adsorción se logró utilizando el carbón activado AG0,75_600 con soluciones con un pH mayor a 4; los valores obtenidos estaban en el siguiente orden: plomo (74,8 mg g-1) , cadmio (26,5 mg g-1), cromo (18,8 mg g-1). Los factores más importantes que influyen en el proceso de adsorción fueron el pH de la solución, la estructura porosa y la acidez superficial del carbón activado.

Aguaje seed (a typical Amazonian forest fruit) was used as a precursor material for the production of activated carbon using phosphoric acid as activating agent in two different concentrations: 0,75 and 1,0 gH3PO4/gPrecursor. The physicochemical properties were studied by N2 sorption measurements, Boehm titration, scanning electron microscopy and energydispersive X-ray spectroscopy. Activated carbons were used in the adsorption of three heavy metals: lead, cadmium and chromium. The maximum adsorption capacity was achieved using activated carbon AG0,75_600 in a solution with a pH greater than 4 and the values obtained were in the following order: lead (74,8 mg g-1), cadmium (26,5 mg g-1), chromium (18,8 mg g-1). The most important factors influencing the adsorption process were the pH of the solution, the porous structure and surface acidity of the activated carbon.

Preparation of catalysts based on Cu-Mn for combustion of n-hexane

Se preparó catalizadores basados en óxidos mixtos de Cu-Mn ( relación molar Cu/Mn de 0,33 a 3) por el método sol-gel de autocombustión para la eliminación de n-hexano. Se utilizó dos agentes de combustión: ácido cítrico y etilenglicol, para estudiar su influencia en el catalizador. Además, se preparó los óxidos simples de Cu y Mn con fines de comparación. La caracterización de los catalizadores se realizó mediante difracción de rayos X (XRD) y sorción de N2 (método BET). Todas las muestras presentaron una superficie específica preferentemente mesoporosa con áreas entre 4 y 50 m²/g. Los difractogramas de los catalizadores mixtos mostraron una buena cristalinidad independiente de su composición, con la presencia de la fase espinela-hopcalita para los óxidos mixtos, a diferencia de los óxidos de Mn y Cu puros que presentaron picos atribuibles a Mn2O3, Mn3O4 y del CuO, respectivamente. Las curvas de actividad medida como moles convertidos de COV por hora y por gramo de catalizador, considerando la superficie específica, mostraron que los catalizadores mixtos con mayor contenido en Mn fueron los más activos, adicionalmente la muestra preparada utilizando ácido cítrico presentó mayor actividad comparada con la obtenida con los óxidos simples, debido probablemente a una mejor superficie específica y estructura cristalina espinela-hopcalita obtenida.

Catalysts based on Cu-Mn mixed oxides (with molar ratio Cu/Mn in the range of 0,33 to 3) have been prepared by sol-gel method of self-combustion for removal of n-hexane. Two combustion agents, citric acid and ethylenglycol, were applied to study their influence in the final catalyst. Additionally, simple oxides have been synthesized using the same procedure for comparison reasons. The catalysts were characterized by X-ray diffraction (XRD) and sorption of N2 (BET method). All samples depicted surfaces, preferentially assigned to mesoporosity whose values ranged from 4 to 50 m²/g. All XRD difractograms of mixed samples showed the presence of a good crystalinity indepently of composition, with the formation of spinnel-hopcalite phase meanwhile Mn and Cu simple oxide showed peaks attributed to Mn2O3, Mn3O4 and CuO, respectively. Curves of activity, measured as number of VOC molecules converted per hour and per gram of catalyst, considering the specific surface, showed that mixed oxides with more Mn content were the best, additionally, the sample prepared from citric acid was more active than the corresponding values to simple oxides, probably due to the better specific surface and the better spinel-hopcalite structure obtained.

Comparative study of organic and inorganic amendments agreggate on bioremediation processes of oil contaminated north patagonian soils

Las tecnologías de remediación de suelos contaminados con hidrocarburos se basan en tratamientos fisicoquímicos, térmicos y biológicos. Dentro de estos últimos, la biorremediación demostró ser una tecnología eficiente y sustentable, comúnmente realizada mediante el aporte de fertilizantes sintéticos (F) y control de las condiciones ambientales del proceso. El presente trabajo, realizado a escala de laboratorio, analiza la eficacia del agregado de biosólidos (B) y compost de biosólidos (CB) en comparación a los métodos convencionales de biorremediación en suelos norpatagónicos contaminados con petróleo. Estudiamos la velocidad de degradación de los hidrocarburos mediante la aplicación de B y CB vs tratamientos usuales de biorremediación: aporte de F y laboreo, aireación y humectación (LH). Los resultados obtenidos muestran diferencias estadísticamente significativas en las velocidades de degradación, siendo B>CB>F>LH. Los hidrocarburos de fracción pesada (HFP), considerados resistentes a la biodegradación, mostraron las mayores reducciones siendo el tratamiento con B el más efectivo. Los hidrocarburos aromáticos de menor peso molecular, usualmente llamados BTEX, fueron eliminados rápidamente debido a procesos de volatilización y degradación biológica. El agregado de enmiendas orgánicas optimiza la actividad microbiana produciendo mayor degradación del petróleo respecto a los tratamientos convencionales de biorremediación en este tipo de suelos.

Remediation technologies of oil contaminated soils are based on physicochemical, thermal and biological treatments. Within the latter, bioremediation proved to be an efficient and sustainable technology, commonly performed by adding synthetic fertilizers (F) and control of the environmental conditions process. This work, carry out at laboratory-scale, study the efficacy of adding biosolids (B) and composted biosolids (CB) compared to bioremediation conventional methods in north Patagonian soils contaminated with oil. We study the petroleum hydrocarbons degradation rate by applying B and CB vs conventional treatments: F addition and landfarming method, aeration, tillage and wetting (LH). The obtained results shows a statistically significant difference in the degradation kinetics, where B> CB> F> LH. The heavy hydrocarbon fraction (HFP), considered resistant to biodegradation showed significant reductions, being B the most effective treatment. Volatile aromatic hydrocarbons, usually named BTEX, were eliminated rapidly, due to processes of volatilization and biodegradation. Organic amendments optimize microbial activity producing significant improvement over conventional bioremediation treatments in this type of soils.

Mesoporous 1D TiO₂ nanostructures obtained by the hydrothermal method

Estructuras unidimensionales (1D) mesoporosas tipo nanotubos/nanobarras de TiO2 fueron sintetizadas por el método hidrotermal en medio alcalino, empleando como material de inicio nanopartículas de TiO2 obtenidas por el proceso Sol Gel (SG-TiO2). Imágenes obtenidas por Microscopía Electrónica de Barrido por Emisión de Campo (MEB-EC) y Microscopía Electrónica de Transmisión de Alta Resolución (MET-AR) mostraron la formación de nanoestructuras tipo tubo de 8 nm de diámetro y tamaños mayores a 400 nm de largo luego del tratamiento hidrotermal de 18 y 24 horas; éstas nanoestructuras se conservaron luego del proceso de intercambio iónico con ácido clorhídrico (HCl). Luego de la calcinación, se convirtieron a estructuras tipo barras de TiO2 anatasa como lo muestran los resultados obtenidos por Difracción de Rayos X (DRX). La conversión de nanopartículas a nanotubos y posteriormente a estructuras tipo barras fue también confirmada por la variación en el área superficial BET de alrededor de 201, a 269 y 97 m²/g, respectivamente. Las isotermas de adsorción-desorción revelaron curvas de histéresis típicas de materiales mesoporosos. Estas cualidades resultan atractivas en aplicaciones tales como remoción de contaminantes en agua.

Mesoporous one dimensional nanostructures (1D) such as nanotubes/nanorods of TiO2 were synthesized by alkaline hydrothermal treatment of TiO2 nanoparticles obtained by Sol Gel process (SG-TiO2). The electronic microscopy images revealed the nanotubes formation of approximately 8 nm in diameter and more than around 400 nm long after hydrothermal treatment of 18 h and 24 h. These tube-like structures were maintained after acid treatment but after annealing at 400 °C during 2 hours these turn into rod-like structures of crystalline TiO2 corresponding to anatase phase as revealed the diffraction patterns obtained by X-Ray Diffraction (XRD). The conversion of nanoparticles into nanotubes and afterward into rodlike shape was also confirmed by the variations in the BET surface area from 201, 269 and 97 m²/g around, respectively. The adsorption-desorption isotherms also revealed hysteresis loop typical of mesoporous materials. These qualities are attractive to use these materials for the treatment of pollutants in water, for example.

Preparation of catalyst based on Ce-Pr for combustion of n-hexane

Catalizadores basados en óxidos mixtos de Ce-Pr, Ce xPr1-xO2, fueron preparados por coprecipitación (con x de 0,1 a 0,9) para la combustión de n-hexano. Con fines de comparación, los correspondientes óxidos simples fueron también preparados. Todas las muestras fueron caracterizadas por sorción de N2 (S BET) y difracción de rayos X (XRD). El análisis textural de los catalizadores mostró la formación de isotermas tipo IV, con áreas superficiales entre 9,1 y 62,3 m²/g, predominando la formación de mesoporos. Los patrones de difracción de rayos X de todas las muestras mostraron la presencia mayoritaria de la fase fluorita. La introducción de Pr en la composición del óxido mixto no alteró la estructura de tipo fluorita original. La evaluación catalítica se realizó en un reactor de lecho fijo, para una concentración inicial de n-hexano de 2000 ppm y con una velocidad espacial (WHSV) de 80 h-1. Las temperaturas de combustión total para los catalizadores mixtos estuvieron entre 356 y 437 °C. Con el óxido Ce0.9Pr0.1O2 se obtuvo la más alta velocidad específica (calculada por hora y gramo de catalizador, considerando la superficie específica), comparada con las correspondientes a la de los otros óxidos mixtos y óxidos simples puros como resultado de una mayor superficie específica obtenida.

Catalysts based on Ce-Pr mixed oxides, Ce xPr1-xO2, were prepared by coprecipitation (x ranged from 0,1 to 0,9) for combustion of n-hexane. For comparison purposes, the pure simple oxides were also prepared. Catalysts were characterized by sorption of N2 and X-ray diffraction (XRD). The analysis of adsorption isotherms of catalysts showed profiles of type IV, with specific surfaces ranging from 9,1 to 62,3 m²/g, with the prevalence of mesoporosity. The X-ray diffractogram patterns for pure and mixed oxide catalysts show the majority presence of stable fluorite phase. The introduction of Pr in mixed oxide composition maintains the crystal structure of fluorite-like type. The catalytic tests were carried out in a fixed bed reactor with a starting concentration of n-hexane of 2000 ppm and weight hourly space velocity (WHSV) of 80 h-1. The total combustion temperatures for mixed oxides catalysts were in the range of 356 to 437 °C. The Ce0.9Pr0.1O2 oxide showed higher specific rate (evaluated per hour, gram of catalyst considering the specific surface) than the other mixed oxides and pure simple oxides as a result of a higher value of surface area obtained.

Determination of thymol and carvacrol on oregano leaves via HPLC FL

El orégano (Origanum vulgare L.) es una planta aromática originaria del mediterráneo; tradicionalmente es cultivada en la zona sur del Perú. Se adapta muy bien a los valles interandinos sobre los 2600 m.s.n.m. Debajo de esa altitud, la concentración de aceites esenciales (timol y carvacrol) disminuye. El desarrollo del presente método tiene por finalidad dotar de herramientas para tomar decisiones sobre la identificación de regiones donde uno o más ecotipos pueden desarrollarse potencialmente con respecto a la calidad de sus aceites esenciales en función al contenido de timol y carvacrol. Como parte de las actividades del proyecto fue necesario el desarrollo de un protocolo para la cuantificación por HPLC para el cultivo de orégano. El método propuesto consiste de un sistema HPLC con detector de Fluorescencia, fase móvil isocrática de acetonitrilo y agua (ACN):H2O (50:50), columna Purospher® STAR rp-18e (4,6 x 150 mm, 5 ìm), flujo de 1 mL/min, volumen de inyección de 20 ìL y un tiempo de corrida de 15 minutos. El método ha presentado una linealidad mayor a 0,999, precisión ≤ 2,27 y 2,4 intra día, y ≤ 2,47 y 1,94 inter diario para el carvacrol y timol, respectivamente. Los límites de detección determinado LOD y límite de cuantificación LOQ fue de 0,0007 - 0,002 mg/L para el timol y 0,002 - 0,005 mg/L para el carvacrol, con una recuperación de 98,68 % y 90,95 %, respectivamente. Los resultados muestran que el protocolo desarrollado es un método adecuado para la determinación de timol y carvacrol en hojas de orégano.

Oregano (Origanum vulgare L.) is an aromatic native plant originated from the Mediterranean region and it's traditionally grown in the south of Peru. The crop has adapted well over 2600 m.a.s.l. Bellow this altitude, the concentration of essential oils (thymol and carvacrol) decreases. The development of this method is essential to provide tools for decision making to identify regions where one or more ecotypes can potentially grow and produce high quality of essential oils contents of thymol and carvacrol. As part of the activities, it was necessary to develop a protocol to quantify HPLC for the oregano crop. The proposed method uses a HPLC with a fluorescence detector, isocratic mobile phase of acetonitrile and water (ACN): H2O (50:50), a column Purospher® STAR rp-18e (4.6 x 150mm, 5mm), flow 1 ml/minute, injection volume of 20 mL and run time of 15 minutes. The present method has a linearity greater than 0.999, precision ≤ 2.27, 2.4 intra-day, and ≤ 2.47 and 1.94 for daily measurements for carvacrol and thymol respectively. Detection limits (DL) and quantification limits (QL) were 0.0007 to 0.002 mg/L for, thymol and 0.002 to 0.005 mg/L for carvacrol with a recovery of 98.68% and 90.95% respectively. Results show that the protocol is an appropriate method to quantify carvacrol and thymol via HPLC in oregano leaves.

Determination of phenolic compounds, total flavonoids and antioxidant activity in peruvian honey from different flower´s sources

Se realizó el estudio en doce mieles de diferentes marcas colectadas en supermercados de Lima, determinándose el contenido de compuestos fenólicos totales según Pérez et al, flavonoides totales por Zhishen et al, ensayo de 2-desoxi-D-ribosa por Sandoval et al, capacidad antioxidante por el método ABAP/ABTS, según Overveld et al., su efecto antioxidante sobre el anión superóxido según Bermúdez-Campos et al y contenido de fenólicos por HPLC según Muñoz et al. La miel silvestre del callejón de Huaylas tuvo mayor contenido (207,89 mg/100g) de fenólicos, mientras la multifloral de Piura, mayor contenido (3,839 mg QE/100g) de flavonoides totales y apigenina (1,799 ppm), pero menor inhibición del anión superóxido (53,21%), mientras la de eucalipto de la sierra central, mayor capacidad antioxidante por el método ABTS (68,452 μg TEAC / 100 g) y de inhibición del anión superóxido (64,73%). Por otro lado, la de Zapote en panal de Piura presentó menor contenido (0,914 mg QE/100g) de flavonoides totales, pero mayor inhibición (54,80%) de radical oxhidrilos y de clorogénico (0,866i mg/kg). Asimismo se encontró mayor contenido de ácido coumárico en la de algarrobo (1,572 ppm). Se concluyó que la miel contiene una gran capacidad antioxidante, relacionada al contenido de compuestos fenólicos, variando según su origen floral y procedencia.

The study was realized in twelve different brands of honey collected from supermarkets in Lima, determining the content of total phenolic compounds according to Pérez et al, total flavonoids by Zhishen et al trial Desoxy-D-ribose by Sandoval et al, antioxidant capacity method ABAP / ABTS as Overveld et al., its antioxidant effect on superoxide as Bermudez- Campos et al and phenolic content by HPLC according to Muñoz et al. Wild honey Huaylas had higher content (207,89 mg / 100 g) of phenol, whereas the higher content from Piura multifloral (QE 3,839 mg / 100g) of total flavonoids and apigenin (1,799 ppm) but less inhibition of superoxide anion (53,21 %), while the central mountain eucalyptus higher antioxidant capacity by ABTS method (TEAC 68,452 mg / 100 g) and inhibition of superoxide anion (64,73%). Furthermore the honeycomb Zapote Piura showed less content (QE 0,914 mg / 100g) of total flavonoids but greater inhibition (54, 80%) of oxhidrilos radical and chlorogenic (0,866 mg / kg). Also higher content of coumaric found in carob (1,572 ppm). It was concluded that honey contains a high antioxidant capacity related to the content of phenolic compounds varies by floral source and origin.

Kinetics study of cadmium (II) biosorption on crosslinked pectin from orange peels

Se ha estudiado la cinética de biosorción de cadmio a 20°C en pectina extraída de cáscaras de naranja obteniéndose una capacidad de adsorción en el equilibrio, q e, igual a 99,56 mg/g en el rango de pH de 4,5-5,5. El material péctico fue extraído mediante hidrólisis ácida (pH: 1,5, temperatura: 90°C, tiempo: 30 min) y reticulado con formaldehído en medio ácido para disminuir su capacidad de hidratación e hinchamiento, así como impedir que se produzca la lixiviación del polisacárido al encontrarse en medio acuoso. Los datos experimentales de cinética de biosorción presentaron mayores coeficientes de correlación para el modelo matemático de pseudo segundo orden. Los parámetros fisicoquímicos: influencia de tamaño de partícula (125 μm - 500 μm y 0 μm - 125 μm) y concentraciones de biosorbente y metal en la solución, fueron evaluados en la cinética de biosorción. La constante de pseudo segundo orden, k2= 8,0x10-4 g.mg-1min-1, para el biosorbente con tamaño de partícula 125-500 μm, aumentó en 13,7% cuando la granulometría disminuyó a 0-125 μm, mientras que la q e se incrementó de 140,7 a 148,4 mg/g a las mismas condiciones. La concentración residual de plomo (II) en las soluciones se determinó mediante espectroscopía de absorción atómica. Para el procesamiento de datos y tratamiento estadístico se empleó el programa informático Origin 6.0, ajustándolos mediante regresión no lineal a los modelos de pseudo primer orden y pseudo segundo orden.

Biosorption kinetics of cadmium (II) on cross-linked pectin extracted from orange peels at 20°C was studied, obtaining an equilibrium sorption capacity, q e, of 99.56 mg/g in pH range 4.5-5.5. Pectic material was extracted through acid hydrolysis (pH: 1.5, temperature: 90°C, time: 30 min) and crosslinked with formaldehyde acidic solution in order to diminish hydration capacity and swelling, as well as polysaccharide leaching when found in aqueous environment. Biosorption kinetics experimental data showed greater coefficients of correlation (R²) on pseudo second order mathematic model. Physical chemistry parameters: particle size influence (125 μm - 500 μm and 0 μm - 125 μm) and biosorbent and metal concentrations in solution were evaluated in the biosorption kinetics. Pseudo second order constant, k2 = 8.0x10-4 g.mg-1min-1, of biosorbent with particle size 125-500 μm increased in 13.7% as particle size decreased to 0-125 μm, meanwhile, q e increased from 140.7 to 148.4 mg/g at the same conditions. Lead (II) residual concentrations in solution were determined by atomic absorption spectroscopy. For data processing and statistic treatment of non-linear regression, Origin 6.0 informatics program was used.

Antioxidant activity in vitro of aqueous extract of Allium Sativum variety Huaralino

El objetivo del presente estudio fue evaluar la actividad antioxidante in vitro del bulbo de Allium sativum (ajo) variedad huaralino. Se realizó ensayos para estudiar los metabolitos secundarios azufrados, cuantificando alicina y compuestos orgánicos de bajo peso molecular con grupo tiol. Para los metabolitos oxigenados se evaluó polifenoles y flavonoides. Estos ensayos se realizaron por espectrofotometría. También se cuantificó los minerales por absorción atómica. Los ensayos para estudiar la capacidad antioxidante in vitro se hicieron por formación de carbonilos en albúmina tratada con peróxido de hidrógeno y niveles de especies reactivas al ácido tiobarbitúrico (TBARS) en glóbulos rojos tratados también con peróxido de hidrógeno. Los principales resultados sobre metabolitos azufrados y oxigenados fueron: a) alicina 2,8 mg/g de bulbo fresco pelado, b) tioles de bajo peso molecular 0,95 mmol cisteína (cis)/ g masa seca, c) polifenoles 2,52 mg equivalente ácido gálico/g masa seca y d) 1,71 mg equivalente quercetina/g masa seca. El extracto ejerce protección antioxidante disminuyendo significativamente (p< 0,05) la formación de carbonilos y los niveles de TBARS. En conclusión, el extracto acuoso del bulbo de Allium sativum variedad huaralino tiene metabolitos antioxidantes azufrados y oxigenados con capacidad de ejercer efecto antioxidante in vitro.

The aim of this studio was to evaluate in vitro the bulb antioxidant activity of Allium sativum var. huaralino. Tests were conducted to study the sulfur secondary metabolites, allicin and quantifying organic compounds of low molecular weight with thiol group. For oxygenated metabolites it was evaluated polyphenols and flavonoids. These assays were performed by spectrophotometry. Mineral was also quantified by atomic absorption. Assays for in vitro antioxidant activity were made ?by carbonyl formation in albumin treated with hydrogen peroxide and thiobarbituric acid reactive species (TBARS) levels in red blood cells also treated with hydrogen peroxide. The main results of sulfur and oxygenated metabolites were: a) allicin 2.8 mg / g of fresh peeled bulb, b) low molecular weight thiols mmol 0.95 cysteine (Cys)/g dry mass, c) 2.52 mg polyphenols EAG / g dry mass d) EQ 1.71 mg / g dry mass. The extract had antioxidant protection: decreased significantly the formation of protein carbonyl and TBARS levels (p <0.05). In conclusion, the aqueous extract of Allium sativum var. huaralino bulb has oxygenated and sulfur antioxidant metabolites capable of exerting an antioxidant effect in vitro.