Evaluación de nanopartículas de Sílice (SiO2) no modificadas, obtenidas de la cascarilla de arroz en la generación de espumas en medios acuosos Evaluation of non-modified silica nanoparticles (SiO2), obtained from rice husks in the generation of foams in aqueous media

Resumen

Este trabajo de investigación tuvo como objetivo principal evaluar el comportamiento de las nanopartículas de síli-ce no modificadas morfológicamente, obtenidas de la cascarilla de arroz (biomasa), para la generación de espumas en medios acuosos. Las nanopartículas de sílice se sintetizaron, sometiendo a la biomasa a una lixiviación con áci-do fosfórico (H3PO4) a 15 % p/v, seguido de un lavado con agua desionizada y proceso de secado y pirólisis contro-lada, para finalmente someter al material obtenido un proceso de molienda para lograr tamaños de nanopartículas inferiores a los 50 nanómetros. En esta investigación a las nanopartículas sintetizadas se les realizó una caracteri-zación morfológica aplicando la técnica de: difracción de rayos X (XRD). Asimismo, se realizó evaluación morfoló-gica a la biomasa aplicando la técnica de: microscopia óptica, para analizar el efecto del ácido empleado en la re-moción de compuestos y materia orgánica de la superficie de la misma y en la cristalización de la silica biorgánica en los ópalos de la planta de arroz. También, se realizaron pruebas de espumabilidad en medios acuosos (agua dul-ce, desionizada), empleando el método de Ross-Milles para evaluar la generación y vida útil de la espuma que pue-da o no generarse con las nanopartículas y se compararon los resultados con los generados con Laurilsulfato de Sodio (SLS). Las nanopartículas de sílice obtenidas son de 30 nanómetros de tamaño, con un rendimiento en su ob-tención de 16.30% y una estructura morfologica típica de una nanopartícula mesoporosa de silica amorfa de 82,10%. Las nanopartículas no modificadas morfológicamente con agentes de acoplamiento de silanol o surfactan-tes catiónicos no presentan capacidad para generar espumas en contraste con los resultados obtenidos con el SLS. La mezcla SLS-nanopartículas no modificadas generó espumas de apariencia densa que son estables y acarrean lí-quidos en la prueba dinámica de acarreo de líquidos.

The main objective of this research work was to evaluate the behavior of non-morphologically modified silica nano-particles, obtained from rice husks (biomass), for the generation of foams in aqueous media. The silica nanoparticles were synthesized, subjecting the biomass to leaching with phosphoric acid (H3PO4) at 15% w/v, followed by washing with deionized water and a drying process and controlled pyrolysis, to finally subject the material obtained to a pro-cess milling to achieve nanoparticle sizes below 50 nanometers. In this research, the synthesized nanoparticles un-derwent a morphological characterization using the X-ray diffraction (XRD) technique. Likewise, a morphological evaluation of the biomass was carried out applying the technique of: optical microscopy, to analyze the effect of the acid used in the removal of compounds and organic matter from its surface and in the crystallization of the bioor-ganic silica in the opals of the rice plant. Also, foam ability tests were carried out in aqueous media (fresh water, de-ionized), using the Ross-Milles method to evaluate the generation and useful life of the foam that may or may not be generated with the nanoparticles and the results were compared with those generated with Sodium Lauryl Sulfate (SLS). The silica nanoparticles obtained are 30 nanometers in size, with a yield of 16.30% and a typical morphologi-cal structure of a mesoporous amorphous silica nanoparticle of 82.10%. Non-morphologically modified nanoparti-cles with silanol coupling agents or cationic surfactants do not have the ability to generate foams in contrast to the results obtained with SLS. The unmodified SLS-nanoparticle mixture generated dense-appearing foams that are sta-ble and carry liquids in the dynamic liquid-carrying test.