Adsorción de especies de arsénico sobre magnetita

DABROWSKI, SERGIO G.; SHERLIS, DAMIÁN; TUDINO, MABEL B.; MOLINA, FERNANDO V.

Buenos Aires

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2015

AAIFQ

El arsénico es conocido por causar efectos tóxicos en la salud. En la Argentina, en laregión Chaco-Pampeana y debido a las condiciones geológicas propias del territorio ya la actividad antropogénica, gran parte de las aguas subterráneas y los suelospresentan altas concentraciones de arsénico [1]. En vista de estos problemas, ladeterminación de arsénico en aguas y suelos reviste una importancia capital. Noobstante, la recolección de muestras para la cuantificación y especiación presentainconvenientes derivados de la interconversión de especies en el proceso de muestreo[2], y los métodos analíticos más utilizados, mayormente espectrométricos, poseen losproblemas propios del análisis de vestigios, son laboriosos, consumidores de tiempo ydifíciles de instrumentar en campo. Así, la valoración con ?sensado? electroquímicopodría ofrecer opciones de simplificación del procedimiento analítico completo.Recientemente [3] se ha propuesto (y se han realizado ensayos preliminares exitosos)un sensor basado en un material composito formado por partículas de magnetita conpolianilina, que resulta sensible potenciométricamente a la presencia de As(V) . Elarsénico, en forma aniónica se adsorbe fuertemente sobre óxidos u oxohidróxidos dehierro, lo cual induce un cambio de potencial superficial [4]. Si el óxido tiene algunaconductividad eléctrica, como es el caso de la magnetita, ese cambio se propaga alpolímero conductor y puede ser sensado externamente.Un aspecto fundamental resulta entonces comprender la adsorción de arsénico (tantoAs(III) como As(V)) sobre magnetita pura y sustituida, para encontrar materiales quepermitan discriminar especies interferentes como P(V). En este trabajo se estudiateórica y experimentalmente dicha adsorción. Para los cálculos teóricos se usa DFT+Ucon polarización de spin, dado que la magnetita es un material ferrimagnéticofuertemente correlacionado. Se utiliza la versión de Perdew-Burke-Ernzerhof para elpotencial de intercambio y correlación (PBE-GGA), los electrones de valencia sonexpandidos en un set de ondas planas, mientras que los electrones del core sonrepresentados por pseudopotenciales ultrasoft que incluyen correcciones no lineales.Por otra parte, si bien existen estudios experimentales de este problema, el rango deconcentraciones explorado es generalmente pequeño y no abarcan bien el extremobajo del rango, que es el importante aquí. Los primeros resultados son consistentescon estudios de literatura [5] y pueden interpretarse con modelos de complejaciónsuperficial como el de la triple capa.[1] P.L. Smedley, H. B. Nicolli, D. M. J. Appl. Geochem. 17 (2002) 259-284.[2] M.Sigrist, H.Beldoménico, M.Tudino. Spectroscopy Lett., 43(6), 458-464 (2010).[3] D. Nassini, C. Zampetti, C. Di Risio, M. B. Tudino, F. V. Molina, ?Retención de Arsénico ensuelos y su determinación analítica", Congreso Internacional de Ciencia y TecnologíaAmbiental, Mar del Plata, 28 mayo-1 junio 2012.[4] S. Wang, C. Muligan. Environ. Geochemistry and Health. 28 (2006) 197-214.[5] S. Dixit, J.G. Hering, Environ. Sci. Technol. 37 (2003) 4182.