Remediación de aguas con arsénico usando nanoantenas plasmónicas

MARTÍNEZ, L.P.; WAINSTEIN HAIMOVICHI, ULISES; BARJA, B.C.; MARCHI, M.C.; PAREDES, M.Y.; SCARPETTINI, A.F.; CORTÉS, E.; MAIER, S.A.; BRAGAS, A.V.

La Plata

Conferencia; 102 Reunión Asociación Física Argentina; 2017

Universidad de La Plata

El arsénico inorgánico se considera un potente carcinógeno humano, asociado con un mayor riesgo de cáncerde la piel, los pulmones, la vejiga urinaria, el hı́gado y el riñón [1]. Alrededor de 4 millones de personas estánexpuestas a altos niveles de arsénico contenidos en el agua bebible en Argentina, constituyendo la poblaciónmás grande conocida de América Latina [2] en esta situación. Todavı́a no hay una conciencia generalizada de latoxicidad de las aguas subterráneas, y, por lo tanto, en muchas áreas el agua se bebe sin tratamiento adicional ala extracción.En los últimos años se ha puesto el foco en la búsqueda de métodos de remediación de agua que sean baratos yaccesibles a las poblaciones de riesgo [3]. En bibliografı́a se han reportado trabajos con altas tasas de eliminaciónde este metal por métodos de adsorción o coprecipitación de As(V) con óxidos de hierro, previa oxidación delAs(III) [1]. Por otro lado, la especie As(III) se considera 60 veces más tóxica que As(V) [4] y uno de los principalesproblemas a resolver en esta temática es poder oxidar As(III) a As(V) evitando agentes oxidantes contaminantes.El método propuesto en este trabajo para oxidar As(III) a As(V) se basa en las potenciales propiedades catalı́ticas denanopartı́culas de Au (AuNPs). Estas partı́culas presentan resonancias de plasmón superficial localizado (LSPR)a longitudes de onda en el rango visible siendo capaces de absorber luz y confinarla a volúmenes de escalananométrica, razón por la cual se las denomina nanoantenas.Recientemente, el campo de la plasmónica se ha expandido dramáticamente, habiéndose demostrado que losLSPR pueden originar pares electrón-hueco altamente reactivos dentro del material [5]. Estos hot electrons y hotholes (hot carriers) pueden participar de reacciones quı́micas y ser capaces de reducir u oxidar moléculas una vezalcanzada la superficie de la AuNP [6]. Nuestra propuesta se basa en el uso de estos hot carriers para oxidar lasespecies de As(III) presentes en aguas para consumo humano.El trabajo se aborda estudiando la respuesta de sistemas coloidales de AuNPs en solución de NaAsO2 (As(III)),ante la iluminación con longitudes de onda cercana al LSPR (LED 532 nm).La conversión de As(III) a As(V) se cuantifica utilizando el método colorimétrico del Azul de Molibdeno, el cualpermite detectar la formación de As(V) por absorción de luz de un compuesto coloreado en solución utilizandoun Espectrofotómetro UV-visible [7]. Se evalúan las condiciones de trabajo que permitan lograr la conversión deAs(III) a As(V): diseño del arreglo experimental de iluminación, tiempos de irradiación, relaciones de concentraciónAuNP/As(III) y adaptación del método de Azul de Molibdeno al sistema en estudio.