Remediación de aguas con arsénico usando nanopartículas de oro

MARTÍNEZ, LUCIANA P.; PAREDES, MARÍA Y.; MAIER, STEFAN A.; MARCHI, MARÍA C.; CORTÉS, EMILIANO; BARJA, BEATRIZ C.; SCARPETTINI, ALBERTO FRANCO; BRAGAS, ANDREA V.

La Plata

Encuentro; XVIII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2018; 2018

YPF Tecnología

Alrededor de 4 millones de personas están expuestas a altos niveles de arsénico (As) contenidos en el agua bebible en Argentina, constituyendo la población más grande conocida de América Latina [1] en esta situación. Todavía no hay una conciencia generalizada de su toxicidad, y por lo tanto, en muchas áreas el agua se bebe sin tratamiento adicional a la extracción. En los últimos años se ha puesto el foco en la búsqueda de métodos de remediación de agua que sean baratos y accesibles a las poblaciones de riesgo. En bibliografía se han reportado trabajos con altas tasas de eliminación del As por métodos de adsorción o coprecipitación con óxidos de hierro [2]. En la mayoría de estos casos es necesario la previa oxidación del las especies de As(III) a As(V). Por lo general los compuestos químicos utilizados para su oxidación pueden derivar en elevados costos, y aunque la oxidación de As(III) por O2 es termodinámicamente posible, presenta una cinética muy lenta. En la última década se ha analizado el uso de partículas semiconductoras TiO2 como fotocatalizadores para la oxidación del As(III) en presencia de luz ultravioleta [2].En este trabajo el método propuesto para la oxidación de As(III) se basa en las potenciales propiedades catalíticas de las nanopartículas de Au (AuNPs). En ausencia de luz, las NPs metálicas se utilizan como catalizadores para muchas reacciones químicas (como síntesis de amoníaco, reformado de hidrocarburos, reacciones de oxidación e hidrogenación). A su vez, estudios recientes en el campo de la nanoplasmónica han demostrado que las AuNPs son capaces de mejorar el rendimiento de reacciones químicas al ser irradiadas en el espectro visible. Entorno a los 520 nm, las AuNPs utilizadas presentan resonancias de plasmón superficial localizado (LSPR). Este fenómeno viene acompañado con un gran incremento de la sección eficaz de absorción, generación de calor y generación de hot-carriers, que son pares electrón-hueco altamente reactivos dentro del material [3]. Los hot-carriers pueden ser capaces de reducir u oxidar moléculas una vez alcanzada la superficie de la AuNP [4], por otro lado el calor generado también puede ser aprovechado para acelerar la oxidación. En particular en este trabajo se analiza la cinética de la oxidación del As(III) en muestras de aguas con H2O2 y AuNPs en solución. Los estudios muestran el gran alcance catalítico de las AuNPs, aún en ausencia de luz. Por otro lado irradiando con láser de 532 nm se cuantifica la eficiencia de la catálisis por LSPR, desacoplando los efectos de calor y de hot-carriers.