Caracterización de arcillas para su uso en adsorción de Cd(II) utilizando DRX y FTIR

PORTELA, GISELE; TIRONI, ALEJANDRA; WAGNER, CLAUDIA CECILIA

Encuentro Virtual

Encuentro; CaracterizAR 2020; 2020

IQUIMEFA-UBA-CONICET, Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA

Los minerales arcillosos han demostrado su efectividad como adsorbentes de metales pesados, siendo factores favorables para su uso el bajo costo de proceso y disponibilidad. La contaminación ambiental por metales pesados ha sido un tema ampliamente estudiado por el efecto adverso que tienen sobre la salud humana y la calidad del medio ambiente. Si bien no tienen peligro inmediato sobre la población, su acumulación conduce a una contaminación irreversible de cursos de agua superficiales, napas y suelo circundante. Dentro de los metales pesados, el cadmio es considerado como uno de los más tóxicos, junto con el mercurio y el plomo. La capacidad de adsorber Cd(II) varía con el tipo y cantidad de mineral arcilloso presente en la arcilla. En este trabajo se utilizan tres arcillas de mediano contenido de diferentes minerales arcillosos (montmorillonita, caolinita, illita) para remover Cd(II) de soluciones acuosas. Bajo las condiciones operadas (concentración inicial de Cd(II) 2-100 ppm, 100 mL solución, 2 g/L de arcilla, 180 min de agitado, 22°C) se determina la concentración adsorbida por unidad de masa adorbente, qe (mg/g). El objetivo es caracterizar el mineral arcilloso presente en la muestra de arcilla y determinar la influencia de sus características mineralógicas en el desempeño como adsorbente. Los minerales arcillosos se pueden describir por estructuras de capas de Si2O52- tetraédricas en combinación con capas octaédricas de Al2(OH)42+. Cada lámina consiste en capa/s tetraédrica de sílice vinculada/s a una capa octaédrica de alúmina. La Figura 1 presenta un esquema de la estructura de los minerales montmorillonita, illita y caolinita, donde se observa la composición de las láminas, sustancias situadas entre las láminas y se identifica el espaciado interlaminar (d001). Para cada mineral arcilloso se midió d001 utilizando difracción de rayos X (DRX), equipo Bruker D2 PHASER. Los grupos OH presentes en cada mineral (color verde en Figura 1) se identificaron mediante espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FTIR), utilizando un espectrofotómetro (Nicolet Magna-IR 550). Para la caolinita las bandas de absorción entre 3500 y 3700 cm-1 son asignadas a los estiramientos de los grupos OH. La frecuencia correspondiente al estiramiento de los OH internos, unidos a los átomos de aluminio y oxígeno es de 3620 cm-1, mientras que la frecuencia de los grupos OH que pueden formar enlace puente de hidrógeno con la capa de sílice presente en otra lámina, son 3700, 3670 y 3650 cm-1, dichos estiramientos son susceptibles a las perturbaciones en el enlace puente de hidrógeno y participan en el proceso de adsorción. La montmorillonita y la illita no poseen grupos OH externos. Se modelo la capacidad de adsorción (qe) como una combinación lineal de la concentración inicial de Cd(II), el espaciado d001 y cantidad de grupos OH externos, para concentraciones iniciales menores y mayores a 30 ppm (Figura 2). Se determinó que a mayor d001 y mayor cantidad de grupos OH externos, mayor es el valor de qe, aumentando la influencia de d001 cuando aumenta la concentración inicial utilizada (valores mayores a 30 ppm), ya que el coeficiente que afecta esta variable triplica su valor. Se concluye que la caracterización previa del mineral arcilloso mediante DRX y FTIR permitirá estimar el comportamiento de la arcilla como adsorbente de Cd(II).