REMEDIACIÓN DE AGUAS CON ARSÉNICO USANDO NANOANTENAS PLASMÓNICAS

LUCIANA P. MARTINEZ; U. WAINSTEIN HAIMOVICHI ; BARJA, BEATRIZ C.; M. CLAUDIA MARCHI; M. Y. PAREDES; A.F. SCARPETTINI; E. CORTÉS; STEPHAN.A. MAIER ; ANDREA BRAGAS

La Plata

Encuentro; 102a Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2017

El arsénico inorgánico se considera un potente carcinógeno humano, asociado con un mayor riesgo de cáncer de la piel, los pulmones, la vejiga urinaria, el hígado y el riñón [1]. Alrededor de 4 millones de personas están expuestas a altos niveles de arsénico contenidos en el agua bebible en Argentina, constituyendo la población más grande conocida de América Latina [2] en esta situación. Todavía no hay una conciencia generalizada de la toxicidad de las aguas subterráneas, y, por lo tanto, en muchas áreas el agua se bebe sin tratamiento adicional a la extracción.En los últimos años se ha puesto el foco en la búsqueda de métodos de remediación de agua que sean baratos y accesibles a las poblaciones de riesgo [3]. En bibliografía se han reportado trabajos con altas tasas de eliminación de este metal por métodos de adsorción o coprecipitación de As(V) con óxidos de hierro, previa oxidación del As(III) [1]. Por otro lado, la especie As(III) se considera 60 veces más tóxica que As(V) [4] y uno de los principales problemas a resolver en esta temática es poder oxidar As(III) a As(V) evitando agentes oxidantes contaminantes. El método propuesto en este trabajo para oxidar As(III) a As(V) se basa en las potenciales propiedades catalíticas de nanopartículas de Au (AuNPs). Estas partículas presentan resonancias de plasmón superficial localizado (LSPR) a longitudes de onda en el rango visible siendo capaces de absorber luz y confinarla a volúmenes de escala nanométrica, razón por la cual se las denomina nanoantenas.Recientemente, el campo de la plasmónica se ha expandido dramáticamente, habiéndose demostrado que los LSPR pueden originar pares electrón-hueco altamente reactivos dentro del material [5]. Estos hot electrons y hot holes (hot carriers) pueden participar de reacciones químicas y ser capaces de reducir u oxidar moléculas una vez alcanzada la superficie de la AuNP [6]. Nuestra propuesta se basa en el uso de estos hot carriers para oxidar las especies de As(III) presentes en aguas para consumo humano.El trabajo se aborda estudiando la respuesta de sistemas coloidales de AuNPs en solución de NaAsO2 (As(III)), ante la iluminación con longitudes de onda cercana al LSPR (LED 532 nm).La conversión de As(III) a As(V) se cuantifica utilizando el método colorimétrico del Azul de Molibdeno, el cual permite detectar la formación de As(V) por absorción de luz de un compuesto coloreado en solución utilizando un Espectrofotómetro UV-visible [7]. Se evalúan las condiciones de trabajo que permitan lograr la conversión de As(III) a As(V): diseño del arreglo experimental de iluminación, tiempos de irradiación, relaciones de concentración AuNP/As(III) y adaptación del método de Azul de Molibdeno al sistema en estudio. [1] Thomas S.Y., et al., ?Arsenic toxicity, health hazards and removal techniques from water: an overview?, Desalination 217 (2007) 139?166.[2] Tyler R. McClintock, et al., ?Arsenic Exposure in Latin America: Biomarkers, Risk Assessments and Related Health Effects?. Sci Total Environ. 429 (2012) 76?91.[3] M.E. Morgada de Boggio, et al., ?Low-cost technologies for arsenic removal in the Chaco-Pampean plain, Argentina? Chapter 73 in ?Natural Arsenic in Groundwater of Latin America - Occurrence, health impact and remediation?. Ed Balkema, Lisse; 2009; pp. 677 ? 686.[4] Bundschuh, J., et al., ?Distribución del arsénico en las regiones Ibérica e Iberoamericana? Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo. Ciudad de Buenos Aires; (2008) 1 ? 241.[5] Brongersma, M.L., et al., ?Plasmon-induced hot carrier science and technology.? Nature Nanotechnology 10 (2015) 25-34 .[6] Mukherjee, S. et al. ?Hot Electrons Do the Impossible: Plasmon-Induced Dissociation of H2 on Au.? Nano Letters 13 (2013) 240-247 .[7] Lenoble, V. et al. ?Arsenite oxidation and arsenate determination by the molybdene blue method.? Talanta 61 (2003) 267-276.