Desenvolupament de sensors per a la detecció de contaminants en dissolucions aquoses basats en nanomaterials

Abstract

Aquest treball es desenvolupa en el context actual global de major consciència envers la preservació del medi ambient i, per tant, de restriccions més estrictes a la legislació sobre els contaminants en medis aquàtics. L’objectiu d’aquest treball és el desenvolupament d’un sensor per detectar i quantificar la presència en aigües d’un d’aquests contaminants, el formaldehid. S’ha escollit el formaldehid degut a que s’inclou en nombrosos processos de síntesi industrials i té una elevada toxicitat. El repte d’aquest treball és assolir un rang d’operació a baixes concentracions i evitar les possibles interferències amb altres contaminants. En primer lloc, en el Capítol 4, es presenten les principals alternatives existents per mesurar formaldehid, tant en forma gasosa com en forma líquida. Aquestes alternatives consten de mètodes analítics tradicionals que requereixen més recursos i personal especialitzat i d’altres sensors que s’han anat desenvolupant des dels anys 90 fins a l’actualitat. Un cop plantejades les alternatives, en el Capítol 5, s’explica el procediment de fabricació dels sensors electroquímics basat en elèctrodes serigrafiats. Sobre aquests es diposita una dispersió de clústers d’or amb activitat catalítica. A més, es presenten els fonaments bàsics de la caracterització mitjançant microscòpia electrònica de rastreig (SEM) i els fonaments de la voltamperometria cíclica. En el Capítol 6, es mostren els resultats de la caracterització dels sensors. Els diferents estudis electroquímics dels sensors envers el formaldehid inclouen: i) l’activitat corresponent a cada element del sensor ii) el rang d’operació dels sensors, iii) la influència de la intensitat de senyal envers la quantitat dipositada d’or, iv) la selectivitat de l’elèctrode envers el formaldehid i v) el desgast de l’elèctrode. A més, per tal d’intentar millorar la resposta es realitza un estudi del mateix sensor amb una capa de compòsit de nanotubs de carboni de paret múltiple (MWCNT) i poliestirè (PS) entre el substrat i l’or. Finalment, els Capítol 7 i Capítol 8, inclouen l’estudi d’impacte ambiental del projecte corresponent a la part experimental del laboratori, l’impacte ambiental que podria generar a escala industrial, la planificació temporal del projecte i un anàlisi econòmic del projecte.