La principal meta de esta tesis de doctorado esta basada en dos objetivos principales. El primero consiste en la comprension de la sıntesis, funcionalizacion y explicacion de los mecanismos de adsorcion que gobiernan en los sistemas conformados por nanopartıculas (Nps) magneticas, especialmente en nanopartıculas de maghemita. Por lo cual, se ha usado la ruta de co-precipitacion quımica, debido a que es una ruta confiable y adecuada para aplicaciones en temas de remediacion ambiental y del agua; ya que, la misma produce cantidades adecuadas en terminos de masa, es decir que es una ruta escalable. Ademas, las muestras estudiadas han sido caracterizadas de forma exhaustiva por el autor con el objetivo de estudiar en detalle las propiedades f´ısico-quımicas. Entre los resultados mas sobresalientes, la formacion de una fase poco común de maghemita con vacancias ordenadas usando acido cıtrico fue alcanzada, dicha fase no fue modificada cuando se coloco inmersa en una matriz de hidroxiapatita con el objetivo de lograr la funcionalizacion. Una investigaci ´ on detallada usando los metodos de Le-Bail, espectroscopıa de fotoelectrones emitidos por rayos X (XPS) y Mossbauer mostraron que un ambiente hidratado formado por una interface de Fe-citrato jugo un rol significante en el mecanismo de funcionalizacion del nanocomposito, el cual adsorbio casi todo el Cu(II) en solucion y completamente el Pb(II) en solucion en un tiempo menor a 7 h. Los efectos fısicos superficiales presentes en algunas muestras, tales como el efecto de exchange bias (EB) y vidrio de espın (spin glass) fueron estudiados por magnetometr´ıa DC y AC, donde se demostro que los grupos carboxılicos del acido etilendiamino-tetraac ´ etico (EDTA) suprime el efecto de no colinealidad del espın y el comportamiento EB, este efecto también fue explicado debido a la formacion de una capa antiferromagnetica (AFM) proveniente de un hidroxido de Fe conocido como lepidocrocita. Un procedimiento de ajuste Mossbauer a diferentes temperaturas para nanopartıculas presentando efectos de relajacion superparamagnetica y excitaciones magneticas colectivas es tambien discutido. El diámetro promedio de los nanosistemas, diez muestras en total, se encuentra en el rango entre 3 a 17 nm en tamaño, el cual fue estimado del refinamiento Rietveld e Imágenes de Microscopıa Electrónica de Transmisión (MET). Las nanopartıculas revelaron alta estabilidad

coloidal, la cual fue cuantificada por las medidas de potencial zeta mostrando que la ruta de coprecipitación fue mejorada por la funcionalización de las nanopartículas magnéticas. A su vez, se mostro que las nanopartículas adsorben cantidades significativas de cobre y plomo. Siendo el ultimo totalmente adsorbido por las diez muestras sin y con funcionalizacion de los diferentes agentes.

El segundo objetivo reside en el desarrollo de un protocolo fácil de manejar, que sea ambientalmente seguro y barato para la adsorción y remoción de arsénico del agua. Por lo cual Nps puras de maghemita y nanocompositos binarios y tenarios hechos de estas Nps con dióxido de titanio (TiO2) y oxido de grafeno (GO) fueron sintetizados, caracterizados y aplicados en la adsorción de las especies inorgánicas de As, arsenito, As(III) y arseniato, As(V) de un ambiente acuoso. ´

Las nanopartículas de maghemita mostraron una alta capacidad máxima de adsorción con valor de 83 mg/g para As(III) y 90 mg/g para As(V). Por lo tanto, las nanopartıculas por si solas poseen una remarcable capacidad de adsorción. Estos valores fueron ligeramente modificados cuando el TiO2 fue adicionado y una alta mejora en la capacidad de adsorción fue observada cuando el GO actúo como soporte incrementando de un valor de 83 mg/g a 110 mg/g para As(III) y de 90 a 127 mg/g para As(V), respectivamente. Además, los nanocompositos fueron rapidamente colectados con ayuda de una magneto permanente de Neodimio (Nd) en menos de 10 min. La capacidad de adsorción en función del pH fue evaluada y ayudo a explicar los mecanismos de adsorción de As.

Los lımites de cuantificación poseen valores por debajo de los establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) y La Dirección General de Salud Ambiental (DIGESA). Finalmente, recomiendo estos prototipos como adsorbentes de bajo costo con excelentes propiedades adsorbativas para cobre, plomo y arsénico, los cuales son metales pesados tóxicos que se encuentran comúnmente en sistemas acuosos.