2 valor (0.989) y R ajustado

2 (0.984). La optimización numérica sugirió condiciones óptimas de proceso con una concentración de CIP de 55 mg/L, una masa de adsorbente de 0.72 g/L, un pH de 5.8 y una temperatura de 47°C, logrando una eficiencia máxima de adsorción del 98.4% en 88 min. El modelo, respaldado por un valor F de 345.2, mostró una capacidad predictiva robusta, ofreciendo valiosos conocimientos para la escalabilidad del proceso. Los hallazgos de los experimentos de equilibrio sugirieron que la cinética PSO y la isoterma de Langmuir mostraron la mayor conformidad, respaldada por un menor coeficiente de error y un coeficiente de regresión significativo. Además, los parámetros termodinámicos apuntaron hacia la naturaleza espontánea y endotérmica del proceso experimental.

La identificación de compuestos farmacéuticos en fuentes de agua está planteando un desafío ambiental sustancial. El tratamiento de enfermedades bacterianas en humanos, ganado y peces depende en gran medida del uso generalizado de antibióticos. A nivel mundial, se estima que se administran anualmente entre 100,000 y 200,000 toneladas de antibióticos para tratar enfermedades humanas. El uso de antibióticos ha aumentado significativamente durante la enfermedad por coronavirus, de modo que se ha informado que el uso de algunos antibióticos ha aumentado hasta seis veces. Perteneciente a la segunda generación de fluoroquinolonas, la Ciprofloxacina (CIP) se clasifica como un antibiótico de amplio espectro. El uso generalizado y la eliminación inadecuada de antibióticos han tenido efectos perjudiciales en los cuerpos de agua, causando la descarga no regulada de efluentes en corrientes de desechos, ya sea en su forma original o como metabolitos. Hallazgos recientes revelan la presencia de CIP en entornos acuáticos de todo el mundo, asociados con una variedad de síntomas adversos como diarrea, dolores de cabeza, vómitos y temblores. Por lo tanto, la alta persistencia y los posibles efectos adversos de CIP en organismos acuáticos y en la salud humana hacen que su eliminación de soluciones acuosas sea crucial.

Se han investigado numerosas técnicas para eliminar CIP del agua, como la adsorción, los procesos de oxidación avanzada, la filtración por membrana y el tratamiento biológico. La adsorción ha recibido una consideración considerable entre estos enfoques debido a su rentabilidad y simplicidad en la implementación. El mecanismo de la adsorción incluye la adhesión de contaminantes a una sustancia sólida designada como adsorbente. Se han investigado varios adsorbentes para eliminar CIP, incluidos el carbón activado, los zeolitos y los polímeros. Estos materiales poseen áreas de superficie altas y funcionalidades de superficie específicas que permiten una adsorción efectiva del compuesto objetivo.

En los últimos años, ha habido un enfoque en el desarrollo de adsorbentes ecológicos y eficientes para eliminar compuestos farmacéuticos del agua. Un material de este tipo es el nanocompuesto CPZ. El nanocompuesto CPZ es una combinación única de quitosano, poliacrilamida y marco de imidazolato zeolítico-8. El quitosano, un biopolímero derivado de la quitina, ofrece excelentes propiedades de adsorción gracias a su amplia área de superficie y diversos grupos funcionales. La poliacrilamida mejora la estabilidad mecánica y la dispersibilidad del nanocompuesto, mientras que el marco de imidazolato zeolítico-8 proporciona sitios de adsorción adicionales y selectividad hacia contaminantes específicos.

El quitosano (CS) fue seleccionado debido a sus abundantes grupos amino e hidroxilo, que proporcionan sitios activos para la coordinación metálica y las interacciones de enlace de hidrógeno con antibióticos fluoroquinolona. El poliacrilamida (PAM) ofrece alta hidrofobicidad, estabilidad mecánica y funcionalidades de amida adicionales que mejoran la integridad estructural del compuesto. ZIF-8, un marco metal-orgánico a base de zinc, fue introducido por su alta porosidad, tamaño de poro ajustable y capacidad para adsorber micropoluentes orgánicos a través de apilamiento π–π e interacciones electrostáticas. Se espera que la integración de estos tres componentes cree efectos sinérgicos: (i) CS proporciona un esqueleto biocompatible con grupos funcionales para el anclaje de ZIF-8; (ii) PAM mejora la estabilidad del hidrogel y previene la agregación de partículas, y (iii) ZIF-8 contribuye con una alta área de superficie y sitios de adsorción selectiva. Juntos, esta arquitectura híbrida combina la flexibilidad y estabilidad de las matrices poliméricas con la alta capacidad de adsorción de los MOFs, mejorando así la eficiencia de eliminación de ciprofloxacino más allá de la contribución de cada componente por separado.

Este estudio contribuye al avance del conocimiento al introducir un nanocompuesto híbrido ecológico (CPZ) como un adsorbente prometedor para la eliminación de CIP de soluciones acuosas. A diferencia de los adsorbentes convencionales como el carbón activado o las arcillas, el material desarrollado combina las ventajas de biopolímeros naturales, polímeros sintéticos y marcos organometálicos, ofreciendo una sinergia estructural única. Además del desarrollo del material, el estudio aplica un enfoque sistemático de diseño experimental para optimizar las condiciones de adsorción, proporcionando perspectivas metodológicas para la mejora de procesos y el potencial escalado. Estos aspectos destacan colectivamente la novedad del trabajo y lo posicionan dentro del creciente cuerpo de investigación centrado en estrategias sostenibles para mitigar la contaminación por antibióticos en los sistemas de agua.

A diferencia de los enfoques de impregnación posterior o cristalización a granel/mezcla física, la ruta propuesta está diseñada para promover la nucleación de ZIF-8 en matriz. Primero se genera una red de CS–g–PAM mediante polimerización iniciada por persulfato en ácido acético diluido, proporcionando sitios coordinados–NH₂/–OH. Tras un breve pulso de ultrasonido, se introduce Zn(NO₃)₂ y se permite que se compleje con la cadena principal antes de la adición de 2-metilimidazol, desencadenando así la nucleación heterogénea directamente sobre el polímero. Dos tratamientos breves de ultrasonido (10–15 min cada uno) mejoran la dispersión y restringen el crecimiento secundario. El protocolo completamente acuoso y a baja temperatura elimina la necesidad de disolventes orgánicos y condiciones solvotérmicas. Esta secuencia facilita la formación de dominios de MOF anclados con propiedades texturales mejoradas en comparación con los métodos de mezcla convencionales.

En general, la investigación actual tiene como objetivo crear un adsorbente ecológico y efectivo para eliminar CIP del agua. Para ello, también se considera la optimización del proceso de adsorción mediante la utilización de metodologías de diseño experimental. El estudio implica la síntesis del nanocompuesto CPZ y la caracterización de sus propiedades fisicoquímicas. Los experimentos de adsorción se llevarán a cabo utilizando diferentes concentraciones de CIP, niveles de pH, temperatura, masa del adsorbente y tiempos de contacto. La capacidad y eficiencia de adsorción se evaluarán utilizando técnicas analíticas. Los hallazgos de este estudio ayudarán a comprender el comportamiento de adsorción de ciprofloxacino en el nanocompuesto CPZ. También proporcionará información valiosa para optimizar el proceso de adsorción utilizando metodologías de diseño experimental.