Síntesis, caracterización y propiedades de adsorción de As(V) de akaganeítas puras y Al-sustituidas

ANA E. TUFO; ANA L. LARRALDE; ELSA E. SILEO

Congreso; XIX Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica. Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica; 2015

Asociación Argentina de Investigación Fisicoquímica

La akaganeíta (β-FeOOH) es componente natural de los suelos y salmueras geotérmicas. Debido a sus características fisicoquímicas (la reactividad superficial y su alta superficie específica), este oxo(hidr)óxido de hierro, se ha vuelto un material atractivo para su utilización como adsorbente en la remoción de contaminantes nocivos de las aguas naturales como lo es el arsénico (As(V)). , En ambientes naturales es posible encontrar akaganeítas sustituidas con aluminio (Al, β-FeOOH). La sustitución de Fe3+-por-Al3+, es muy común en los óxidos de hierro, debido a la abundancia del Al en la corteza terrestre. La incorporación de Al a las β-FeOOH provoca modificaciones en los parámetros estructurales, la reactividad química, la cristalinidad y las propiedades de adsorción. Objetivo: Caracterizar morfológica, estructural y superficialmente de una serie de akaganeítas puras y sustituidas con Al. Analizar, además si la sustitución por Al y el tipo de partícula resulta beneficiosa sobre la capacidad de remoción de As(V). Resultados: Se realizaron tres síntesis: akaganeítas tipo somatoides (Aka-SOM), tipo rod (Aka-ROD) y nanométricas (Aka-nano). Se lograron obtener muestras de Aka-SOM sustituidas con pequeñas cantidades de Al. No se obtuvo un buen rendimiento en la síntesis de Al-akaganeítas tipo ROD y nano. Las muestras se nombraron de acuerdo al tipo de partículas y la [Al]incorporado: Aka0-SOM; AkaAl0.10-SOM; AkaAl0.14-SOM; Aka0-ROD; Akanano. El análisis por DRX indicó que en todos los casos la única fase cristalina encontrada es β-FeOOH. Las áreas superficiales son variadas y siguen secuencia: Akanano (234,8±1,0) > Aka0-ROD (98,9±0,2) > AkaAl0, 10-SOM (25,3±0,1) > AkaAl0,14-SOM (21,3±0,1) > Aka0-SOM (18,5±0,1 m2g-1). El análisis de SEM, demostró que existen alteraciones morfológicas debido a la incorporación de Al y al tipo de partícula. La capacidad de adsorción de As(V) se realizó por experimentos en bach: 25°C, KNO3 0,1M, pH 5.5, en shaker orbital a 150rpm. La [As(V)]0 se varió entre 10-120 ppm. En todos los casos, se alcanzó el equilibrio al cabo de 2 hs y las isotermas fueron modeladas por la ecuación de Langmuir. Todas las muestras presentaron una remoción de ≈ 98% para una [As(V)]0: 10 ppm; la remoción fue de ≈ 50-60% para Aka0-ROD y Akanano y de ≈ 20-40% para las Aka-SOM para una [As(V)]0: 80 ppm. En este caso, la capacidad de retención de As(V) por unidad de masa indica: Akanano (0,399) > Aka0-ROD (0,345) > AkaAl0,10-SOM (0,245) > AkaAl0.14-SOM (0,215) > Aka0-SOM (0,135 mmol As(V) g-1). En cambio, expresada por unidad de área indica: AkaAl0,14-SOM (0,010) > AkaAl0,10-SOM (0,009) > Aka0-SOM (0,007) > Aka0-ROD (0,003) Akanano (0,002 mmol As(V) m-2). Conclusiones: Se alcanza una remoción del 99,9-98,6% para bajas concentraciones de As(V) en todas las muestras. La sustitución de Fe-por-Al en la estructura en AkaAl0.14-SOM y AkaAl0,10-SOM resulta levemente beneficiosa para la remoción del As(V) con respecto a Aka0-SOM. En cuanto a las akaganeítas puras se observa que la alta área superficial y las partículas nanométricas son las características clave para alcanzar una mayor remoción del contaminante.