Comparación de la adsorción de arseniato y fosfato en la superficie de minerales: Similitud y Competencia.

PUCCIA, V.; LUENGO, C.; AVENA, M.

Córdoba

Congreso; I Reunión Argentina de Geoquímica de la Superficie.; 2009

El arsénico (As) es un elemento abundante en la corteza terrestre, forma parte de reservorios naturales en rocas, océanos, atmósfera y suelos, donde más del 99% está asociado con rocas y minerales1. El As es un elemento tóxico, su acumulación en altas concentraciones en organismos vivos se traduce en una elevada toxicidad para los mismos. Este elemento es principalmente asimilado por el hombre a través del consumo de agua con alto contenido del mismo. En general las aguas subterráneas son las que contienen mayor concentración y las que representan la mayor amenaza para la salud humana. El As en gran parte de las aguas subterráneas de Argentina se encuentra como anión arseniato y/o sus especies protonadas. La concentración de arseniato en aguas naturales es determinada principalmente por las reacciones químicas entre la fase acuosa y la superficie de partículas minerales, donde los procesos de adsorción-desorción son los mecanismos  predominantes. En estos procesos, la concentración de arseniato depende fuertemente de la presencia de especies similares que compitan con el arsénico por los sitios de adsorción. Uno de los principales competidores del arseniato en sistemas naturales es el fosfato, que ya que este anión posee estructura y propiedades muy similares al arseniato. En muchos trabajos de la literatura se ha comparado la adsorción de arseniato y fosfato en la superficie de minerales. Aunque normalmente se observa que la afinidad de los dos aniones por la superficie es similar2,3, en la gran mayoría de los casos esta comparación se hace utilizando un solo mineral, por lo que las conclusiones no son generales. El objetivo de este trabajo es comparar la capacidad de adsorción de arseniato y fosfato sobre distintas superficies de sólidos. Para ello, se realizó a) una recopilación y análisis de los trabajos publicados en la literatura en donde se han comparado las capacidades de adsorción de los dos aniones, y b) un estudio de cinética de intercambio de arseniato por fosfato en la superficie de un mineral modelo, la goethita. La recopilación comprende datos obtenidos con goethita, óxidos de hierro, óxidos de aluminio, aluminosilicatos, diferentes arcillas, arcillas modificadas y diferentes suelos. Los datos fueron obtenidos en un amplio intervalo de pH entre 2 y 10, de concentraciones de arseniato y fosfato entre 2x10-5M y 5x10-4M, y a temperatura comprendidas entre 5ºC y 45ºC. Los resultados muestran de manera concluyente que con cualquier sólido considerado y casi en cualquier condición experimental, el fosfato posee una afinidad muy similar a la del arseniato. De hecho, un gráfico de fosfato adsorbido vs. arseniato adsorbido construido con alrededor de 200 puntos experimentales, para todos los sólidos y condiciones evaluadas, resulta en una línea recta con pendiente muy cercana a la unidad y ordenada al origen muy cercana a cero. Los resultados sugieren que los dos aniones se adsorben al mismo tipo de grupo superficial en los sólidos. El estudio de cinética de intercambio fue realizado con el objeto de confirmar si los aniones compiten por los mismos grupos superficiales. Los experimentos se realizaron por medio de una técnica tipo “batch” (pH 7, fuerza iónica 0,1M, en atmósfera de N2) en la cual se adsorbió inicialmente fosfato hasta saturar la superficie y luego se le adicionó arseniato para inducir la sustitución. Se observó que la adsorción de arseniato ocurre paralelamente con la desorción de fosfato. La sustitución de  fosfato por arseniato es de tipo 1:1 (cada arseniato que se adsorbe produce la desorción de un fosfato), lo que evidencia que los dos oxoaniones compiten por los mismos sitios superficiales.