Use of polydimethyl siloxane microparticles for the sequestering of model pollutants in water

Abstract

Polymer micro and nanoparticles are an emerging type of material with promising applications for remediation and degradation of environmental contaminants in water, due to their enhanced surface area and chemical reactivity. Such benefits have also raised public concern due to the impending risk for nanomaterials to exacerbate a variety of conditions similar to those shown by natural micro and nanoparticles like suspended particulate matter. In this work, the selection of organic compounds was made searching structural similarities with model contaminants common of waters in Puerto Rico. These organic compounds entered in contact with colloidal polydimethylsiloxane (PDMS) microparticles and polystyrene nanoparticles (PNP) to study their sequestration power. The interaction process was monitored by high performance liquid chromatography with diode array detection. The results showed that PDMS microparticles can sequester over 90% of these organic compounds forming an easily filterable coagulate; while PNP sorptive properties were negligible. Exposing the samples to UV-VIS radiation showed that although the limited sorption of PNP, their enhanced surface area increase the photodecomposition of the analytes under aerobic conditions.

Polímeros en micro y nanoestructuras son un tipo de materiales emergentes con prometedoras aplicaciones para remediación y degradación de contaminantes en agua, debido a su aumento en área de superficie y a su reactividad química. Tales beneficios también han despertado la inquietud pública debido al riesgo inminente por nanomateriales a exacerbar una variedad de condiciones similares a aquellas mostradas por micro y nanoparticulas naturales como lo son las partículas suspendidas. En este trabajo, la selección del modelo de contaminantes orgánicos se basó en la búsqueda de similitudes estructurales con contaminantes comunes en aguas de Puerto Rico. Estos compuestos orgánicos entraron en contacto con partículas coloidales de polidimetilsiloxano (PDMS) y nano partículas de poliestireno (PNP) para estudiar su poder de secuestración. El proceso de interacción fue monitoreado por cromatografía líquida de alta resolución (HPLC por sus siglas en inglés) con un sistema de detección de arreglo de diodos. Los resultados mostraron que micro partículas de PDMS pueden secuestrar sobre el 90% de los compuestos orgánicos estudiados, dando como resultado coágulos de tamaño fácilmente filtrables; mientras que las propiedades de secuestración de nano partículas de PNP fueron insignificantes. La exposición de muestras a radiación UV-VIS mostró que aunque la secuestración de PNP es limitada, su aumento en área de superficie incrementa la foto descomposición de los analitos bajo condiciones aeróbicas.