Aplicación de nanocompuestos hidroxiapatita-biomasa para la adsorción de fluoruros de aguas subterráneas

VERÓNICA NATALIA SCHEVERIN; MARÍA FERNANDA HORST; VERÓNICA LASSALLE

Mar del Plata

Congreso; XX Congreso Internacional de Materiales - SAM - CONAMET 2022; 2022

La escasez de agua ha propiciado laexplotación de los recursos hídricos subterráneos a nivel mundial. Sin embargo,a pesar de ser una excelente opción para abastecer la demanda, estas fuentes deagua pueden presentar concentraciones elevadas de especies potencialmenteperjudiciales para la salud, como por ejemplo los iones fluoruros (F-).A nivel mundial se estima que más de 200 millones de personas están expuestas aconcentraciones de fluoruros superiores al valor recomendado por laOrganización Mundial de la Salud (OMS) para agua de consumo humano (0.7-1.5 mg L-1)[1]. De todas las tecnologías disponibles para la remoción, los procesos deadsorción son considerados una de las tecnologías más prometedoras para laeliminación de los fluoruros debido a su bajo costo, sencillez de aplicación yfuncionamiento [2]. En este sentido, la obtención de adsorbentes híbridoscompuestos a partir de residuos agrícolas (biomasa) y minerales inorgánicosresulta de gran interés debido a su elevada relación costo: eficiencia. Así mismo,la utilización de dichos residuos garantiza el máximo aprovechamiento de losrecursos, contribuyendo al cuidado del medio ambiente. En este trabajo, sesintetizó y caracterizó un nanomaterial compuesto (HAp-C) a partir de biomasade origen agrícola (C) y nanopartículas de hidroxiapatita (HAp) mediante unmétodo de síntesis hidrotermal utilizando una relación nominal de HAp:C de 4 a1 (m:m) para su aplicación como adsorbente de fluoruros de aguas subterráneas. La composición del material obtenido sedeterminó por espectroscopía de absorción atómica (EAA) y termogravimetría(TG). El análisis estructural de los nanomateriales se realizó porespectroscopía infrarroja (FTIR) y difracción de rayos X (DRX). Por otro lado,la morfología de los adsorbentes sintetizados se estudió mediante microscopíaelectrónica de barrido (SEM) y microscopía de transmisión electrónica (TEM).Los ensayos de adsorción de fluorurossobre HAp-C se realizaron en batch empleando soluciones del contaminante enagua destilada. Se estudiaron los efectos de variables como tiempo de contacto,concentración inicial, dosaje, pH, y presencia de co-iones, sobre la capacidadde adsorción (Q) del material sintetizado. Los resultados mostraron que Qaumentó con el tiempo de contacto, estableciéndose el equilibrio luego de 2,5 hde contacto (Figura 1). Los modelos de pseudo-segundo orden y difusión intra-partículafueron utilizados para describir los procesos cinéticos de sorción. Por otrolado, el proceso de adsorción fue descripto correctamente por el modelo de isotermade Langmuir (QMAX 9,7 mg g-1). El dosaje de adsorbenteóptimo se estableció en 4 mg mL-1sc. Utilizando estarelación, se evidenció una leve caída de Q para pH mayores a 8. También seestudió el efecto de la presencia de diferentes especies coexistentes, talescomo fosfatos, sulfatos, cloruros, bicarbonatos, arsénico y calcio que son las quenormalmente se encuentran en una matriz de agua subterránea; en general, laeficiencia de adsorción disminuyó en presencia de los co-iones, a excepción delcalcio. Así mismo, se realizaron estudios de adsorción en una muestra de aguasubterránea, proveniente del sur de la Provincia de Buenos Aires, Argentina.Dicha muestra contenía una concentración elevada de fluoruros (5,8 mg L-1)y arsénico (> 0,055 mg L-1), registrando además valores elevadosde pH (> 8,7) y alta conductividad (1400 µS cm-1). En estascondiciones, el material HAp-C demostró tener gran capacidad para remoción defluoruros (> 85 %), alcanzando niveles de concentración del contaminante quese encuentran dentro del límite recomendado (0.92 mg L-1).