Optimización de los parámetros de adsorción de TIAMETOXAM

Optimización de los parámetros de adsorción de TIAMETOXAM usando nanotubos de carbono de pared múltiple por medio de un diseño factorial.

El objetivo de este trabajo fue evaluar los factores significativos que afectan a la eficacia de la adsorción de tiametoxam a través del uso de nanotubos de oxidados multi-pared de carbono (MWCNT) como adsorbentes. Cinco factores (concentración inicial de tiametoxam en el agua, la temperatura, el pH de la solución, el peso MWCNTs y tiempo de contacto) se investigaron usando un diseño factorial fraccional. El modelo lineal obtenido fue probado estadísticamente mediante análisis de varianza (ANOVA) y el análisis de los residuos se utilizó para investigar la validez del modelo.

Se observó que los factores y sus interacciones de segundo orden que afecta a la eliminación de tiametoxam  se puede dividir en tres grupos: los muy importantes, moderadamente importantes e insignificantes.

Se encontró que la concentración inicial de solución para ser el parámetro de más influencia en tiametoxam adsorción de agua. Optimización de los niveles de factores se llevó a cabo reduciendo al mínimo esos parámetros los cuales son generalmente crítico en la vida real: la temperatura (energía), el tiempo de contacto (dinero) y el peso de

MWCNTs (peligro potencial para la salud), a fin de maximizar la cantidad adsorbida del contaminante. Los resultados de cantidad adsorbida tiametoxam máxima en ambos experimentos reales y optimizados indican que entre los parámetros de reducir al mínimo el tiempo de adsorción es la que hace la diferencia más grande. Los resultados de este estudio indican que el diseño factorial fraccional es una herramienta muy útil para el cribado el mayor número de parámetros y reducir el número de experimentos de adsorción.

1. INTRODUCCIÓN

En los últimos años, el interés por los nanotubos de carbono (CNTs) era se subraya en el campo de la diferente eliminación de contaminantes el medio ambiente (Pyrzynska, 2011). Con el fin de resolver los problemas relacionados con la contaminación del medio ambiente, la aplicación de nanotubos de carbono como adsorbente fue objeto de numerosos estudios. Los pesticidas son estudiado más que cualquier otro contaminante ambiental debido a su extrema toxicidad para el medio ambiente frágil. Tiametoxam (EZ) 3- (2-cloro-1,3-tia-zol-5-ilmetil) -5-metil-1,3,5-oxadia Zinan-4-ilideno (nitro) amina) es un amplio espectro, insecticida sistémico a partir de la segunda generación de los neonicotinoides (Jeschke y Nauen, 2008; Elbert et al., 2008). Actúa sobre el nivel de nicotínico receptores de acetilcolina en el sistema nervioso central de los insectos. Tiametoxam se utiliza en todo el mundo por vía foliar (marcado Actara, Fuerza, Celset) y el tratamiento de semillas (marcado crucero). Hasta la fecha, ejerce en el registro de 115 cultivos utiliza en más de 64 países.

Debido a las amplias áreas de aplicación tiametoxam, existe una creciente la necesidad de su eliminación del medio ambiente.

Eliminación de cualquier contaminante por medio de adsorción está influenciada por muchos factores, como la temperatura y el pH de la solución, concentración de la solución inicial, y la dosis de adsorbente. Una común manera de estudiar la influencia de los parámetros de adsorción y optimizar ellas es el uso de un solo factor en-un-tiempo de experimentación enfoque que considera probar la respuesta contra uno de los factores el mantenimiento de todos los demás en valores constantes. Este enfoque consume mucho tiempo y  es costoso debido a los muchos experimentos requeridos que tienen que realizarse (Rahmanian et al., 2011).

Por otra parte, este método no es capaz de determinar los efectos de la interacción entre los parámetros, por lo que la conclusión con respecto a la optimización de poco fiable. Con el fin de eludir los inconvenientes de este método convencional, el diseño de experimentos enfoque (DoE) se puede utilizar. Dentro del ámbito del DoE, factorial diseño y la metodología de superficie de respuesta son importantes herramientas para determinar los efectos de los parámetros de proceso, sus interacciones, así como para optimizar las condiciones de proceso (Gheshlaghi et al., 2008). Un llamado diseño factorial completo incluye la proyección de los cambios en la respuesta obtenidos en todas las combinaciones posibles de los niveles de los factores en todas las repeticiones (Montgomery, 2001;

Recuadro et al., 2005; Antony, 2003). Los efectos observados se clasifican como efectos principales (influencia de los factores primarios) y la junta efectos de varios factores primarios, es decir, las interacciones de dos factores (2fi), la interacción de tres factores (3fi), etc. 2k diseño factorial, donde cada factor tiene valor en dos niveles ( '' alto '' y '' bajo ''), es ampliamente utilizado en las investigaciones. diseño factorial completo es útil para

el estudio de los sistemas con el pequeño número de factores, pero cuando el número de factores es grande (k P 4), el número requerido de experimentos se convierte en irrazonable (Lundstedt et al., 1998).

Además, las interacciones de orden mayor que 2fi son generalmente insignificante, por lo tanto, a menudo es necesario ejecutar todas las posibles combinaciones de niveles de los factores. Una solución práctica para superar este problema es utilizar un diseño factorial fraccional, que incluye la realización de número limitado de experimentos en comparación con el diseño factorial completo (Montgomery, 2001; Box et al,. 2005). El objetivo de este enfoque experimental es reunir la mayor cantidad posible de información con el menor número de experimentos.

El objetivo de este trabajo fue estudiar los efectos del proceso de cinco parámetros (concentración inicial solución, la temperatura, pH de la solución, el peso de adsorbente, tiempo de contacto) en el cantidad adsorbida de tiametoxam a partir de una solución acuosa mediante el uso de nanotubos de carbono oxidados como adsorbentes. La proyección de los factores y sus interacciones, así como la optimización de condiciones de adsorción, se ha realizado mediante el fraccionado diseño factorial.

2. EXPERIMENTACIÓN

2.1 Síntesis y la oxidación de los nanotubos de carbono de pared múltiple

Los MWCNTs fueron producidos por una catalización química en fase vapor

(CCVD) de etileno sobre un catalizador de 5% de Fe-Co / Al2O3 preparado por

precipitación de metales en c-Al2O3 comercial (Ketjen catalizadores).

La síntesis se llevó a cabo durante 2 h en el flujo de la mezcla de etileno / nitrógeno (1: 1)? a 700 C, usando in situ el catalizador pre-reducido, en una configuración de reactor de fabricación casera que se ha descrito anteriormente (Ratkovic et al., 2009, 2011). El catalizador se desempeñó con una alta actividad y selectividad para los MWCNTs, medida como rendimiento de carbono de 264% y sin rastros de carbono amorfo. En

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