Adsorción de ácido fenilfosfónico sobre goethita

SEBASTIAN GÓMEZ; MARIANA GENTILE; CARINA LUENGO; MARCELO AVENA

Calafate

Congreso; XXIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2023

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

Introducción: El diseño de nuevos materiales para generar o almacenar energía renovable comprende parte del interés científico actual [1]. Los dispositivos como algunas células fotoelectroquímicas, se basan en la interacción de moléculas orgánicas con superficies de óxidos y su rendimiento se relaciona con las características de su adsorción [2]. Los ácidos fosfónicos presentan el grupo de anclaje -PO(OH)2 y presentan buena resistencia química y enlaces fuertes con la superficie de los óxidos metálicos.El objetivo principal es el estudio de la adsorción de ácido fenilfosfónico (FF) en la superficie de goethita (α-FeOOH) para dilucidar un posible mecanismo de adsorción. La goethita es uno de los minerales de hierro termodinámicamente más estables y es fácilmente sintetizado en el laboratorio.La goethita se sintetizó por el método de co-precipitación propuesto por Atkinson et al. [3] y se caracterizó por FTIR, ATR, DRX, SEM, TEM, análisis térmico y movilidad electroforética. Se estudió la adsorción de FF en condiciones de equilibrio realizando isotermas a diferentes pH. Además, se llevaron a cabo estudios de cinética de adsorción y se analizó el efecto de la concentración inicial del FF, pH, velocidad de agitación y temperatura. La concentración de FF se determinó por espectroscopia UV-Visible a λ 210 nm.Resultados y conclusiones: La caracterización de la goethita demostró que la morfología y demás propiedades son características para este oxihidróxido de hierro. Por otro lado, las isotermas de adsorción presentan una clara dependencia con el pH, obteniéndose un máximo de 180 μmoles/g a pH 4,5. La adsorción consta de dos etapas: una rápida que se completa antes de los 5 minutos y una lenta que alcanza un aparente equilibrio entre las 3 y 8 horas de reacción. La cantidad de FF adsorbido disminuye al aumentar el pH de trabajo, probablemente por consecuencia de una menor atracción electrostática entre la superficie y el FF; se genera una disminución de la carga superficial positiva de la goethita que interacciona más débilmente con los aniones fenilfosfonatos. La cinética no se ve afectada por la velocidad de agitación y aumenta al incrementar la temperatura de reacción. Los estudios de movilidad electroforética de la goethita luego de la adsorción de FF en el rango de pH 3-11 mostraron que el potencial zeta disminuye a medida que la concentración de FF adsorbida es mayor. Esto puede deberse a la formación de complejos de esfera interna entre el FF y los grupos superficiales de la goethita.