Estudio de la adsorción de arseniato sobre gibbsita por cálculos DFT

C. LUENGO; R. FERULLO; N. CASTELLANI

San Luis

Simposio; 2º Simposio sobre Adsorción, Adsorbentes y sus Aplicaciones; 2013

Universidad Nacional de San Luis

Uno de los elementos químicos de gran interés en procesos relacionados con la contaminación  ambiental es el arsénico. Dicho elemento es eminentemente tóxico y se encuentra en concentraciones bastante elevadas en el agua subterránea de las provincias de Buenos Aires, Córdoba, la Pampa y Santiago del Estero, agua que en muchos casos es utilizada para el consumo humano [1]. La concentración de arseniato en aguas naturales es determinada principalmente por procesos de adsorción-desorción sobre la superficie de minerales, entre los cuales los más importantes son los óxidos. La gibbsita (Al2O3.3H2O) es un óxido de aluminio con gran área superficial y un importante adsorbente en sistemas de aguas subterráneas y superficiales. El objetivo de este trabajo es estudiar la adsorción de arseniato sobre gibbsita utilizando el método del funcional de la densidad (DFT, Density Functional Theory) a través del funcional híbrido B3LYP y el empleo de las bases gaussianas 6-31G** (para los átomos involucrados en la adsorción) y 3-21G (para el resto de los átomos). Se optimizaron las geometrías de los aniones arseniato, del cluster de gibbsita [Al6(OH)18(H2O)6] y de los sistemas arseniato-gibbsita. Se optimizaron dos tipos de complejos superficiales a pH ácido y básico: monodentado mononuclear  y bidentado binuclear. Se calcularon las energías para cada sistema incluyendo el efecto del solvente. Los resultados indican que los complejos monodentados tienen mayor tendencia a formarse sobre la superficie de la gibbsita en comparación con los complejos bidentados. Los reacciones de adsorción tanto a pH bajo como alto son todas endotérmicas.   Palabras clave: química cuántica, óxido de aluminio, arsénico, adsorción.   Referencias [1] Smedley, P. L.; Kinniburgh, D. G. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters, Appl. Geochem., 2002, 17, 517-568.