Estudio por espectroscopia infrarroja de la especiación de fosfato adsorbido en goethita a diferentes pH

ARROYAVE, J. M.; WAIMAN, C. V.; ZANINI, G. P.; AVENA, M. J.

Buenos Aires

Congreso; II Congreso Internacional de Ciencia y Tecnología Ambiental. II Congreso Nacional de la Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental; 2015

Asociación Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental

El fósforo es el principal responsable del proceso de eutrofización que afecta a la mayoría de los reservorios de agua para potabilización en las zonas templadas de Argentina1. El fósforo se presenta en nuestros sistemas naturales principalmente como anión fosfato y es la química de este anión la que juega un papel preponderante en su comportamiento en el medio ambiente. La adsorción de fosfato sobre superficies de óxidos de hierro es un fenómeno que, por su relevancia ambiental, ha sido ampliamente estudiado. En general la adsorción de fosfato conduce a la formación de una serie de complejos superficiales con diferentes grados de protonación. La identidad de estos complejos no ha sido completamente dilucidada, habiendo controversia en la literatura al respecto2. Conocer la identidad de los mismos permitirá una mayor comprensión del comportamiento del fósforo en el ambiente. El objetivo de este trabajo es estudiar por medio de espectroscopía infrarroja (ATR-FTIR) los cambios en los diferentes complejos superficiales producidos por variaciones de pH. Se realizaron estudios de cinética de adsorción de fosfato en goetita (α-FeOOH) a pH 4.5 y 9.5 mediante ATR-FTIR utilizando un espectrofotómetro Nicolet iS50 470 FTIR acoplado a una celda de flujo con un cristal de ZnSe (área: 10x72 mm, ángulo incidente: 45 grados, reflexiones totales: 12). A pH 4.5 se observó la evolución de dos pares de bandas, un par a 1091 y 1042 cm-1 atribuido a complejos binucleares y el otro par a 1114 y 1008 cm-1 atribuido a los complejos mononucleares. A pH 9,5 se observó solamente el par de bandas a 1091 y 1042 cm-1 indicando que a este pH sólo el complejo binuclear se encuentra presente en la superficie de la goethita.Para estudiar el efecto de pH en todo el intervalo 4,5-9,5 se realizaron una serie de experimentos donde el fosfato fue adsorbido inicialmente a pH 9,5 haciendo fluir por la celda una solución 2.95x10-4 M de fosfato en NaCl 0.1M hasta que se llegó al equilibrio de adsorción. Se reemplazó posteriormente la solución de fosfato por una solución del electrolito soporte (pH=9,5) no observándose cambios en el espectro IR debido a que la desorción es extremadamente lenta. El pH de la solución de NaCl fue disminuido paulatinamente hasta alcanzar un valor de 4.5 y luego aumentado hasta llegar a un pH de 9.5 con el objeto de explorar la reversibilidad del sistema. Durante todo el transcurso del experimento, espectros IR fueron registrados a medida que el pH variaba. No se observaron cambios espectrales entre pH 7 y 9.5, indicando que la especie superficial predominante en este intervalo de pH es el complejo binuclear. Sin embargo entre pH 7 y 4.5 hubo cambios espectrales evidentes que demuestran un pasaje gradual desde la especie binuclear a la especie mononuclear a medida que baja el pH. Los cambios fueron reversibles. Este conocimiento podrá ser utilizado para alimentar modelos de complejación superficial que permitan predecir el comportamiento del fosfato en un amplio intervalo de pH encontrados en medios naturales.