Detección electroquímica de arsénico utilizando electrodos de pasta de carbón modificados con partículas de hierro

Abstract

"En nuestro país, particularmente en la región de San Luis Potosí, y en otras partes del mundo, la presencia de arsénico (As) en aguas subterráneas destinadas principalmente al consumo humano, es un problema que afecta a millones de personas debido a la exposición crónica de este contaminante a bajas concentraciones, ya que está asociado a diversos padecimientos como enfermedades de la piel, cardiovasculares y diversos tipos de cáncer. Entre las técnicas que se emplean para su detección se encuentran las electroanalíticas las cuales emplean sensores electroquímicos. Estos métodos ofrecen una alta sensibilidad y fácil operación, además de desarrollar dispositivos que permitan una detección rápida, selectiva y a un bajo costo. Este trabajo de investigación se enfoca en la elaboración y estudio electroquímico de un sensor a base de pasta de carbón modificado con partículas de hierro (EPCM-Fe) para la detección de As en solución acuosa. En la primera parte del estudio se realizó una caracterización del material de carbón con y sin modificación, la cual consistió en determinar el tipo de grupos funcionales oxigenados, carga superficial del material de acuerdo a su punto de carga cero (PZC) y el tipo de formas cristalinas de los compuestos de coordinación de hierro del tipo hidro(óxidos). Los resultados obtenidos mostraron que el material modificado tiene un PZC de 2.3 y que los grupos oxigenados mayormente presentes son los de tipo carbonilo, que bien pueden estar favoreciendo el proceso de transferencia de electrón. Las formas cristalinas identificadas fueron ferrihidrita y goethita, las cuales resultaron efectivas para preconcentrar al arsénico sobre la superficie del electrodo, debido a que es bien sabido que los hidro(óxidos) de hierro interactúan con especies de As(V) mediante enlaces covalentes, lo cual fue confirmado mediante isotermas de adsorción."

"In Mexico, particularly in the region of San Luis Potosi, and other parts of the world, the presence of arsenic (As) in groundwater, intended principally for human consumption, is a problem that affects millions of people because the chronic exposure to this contaminant even in low concentrations, is associated with various diseases such as skin and cardiovascular diseases and various kinds of cancer. Among the techniques used for arsenic detection are the electroanalytical methods, which use electrochemical sensors. These methods offer high sensitivity and easy operation, and offer the possibility to develop devices that allow rapid detection, selectivity and low cost of manufacture. This project focuses on the preparation and electrochemical study of a sensor based on carbon paste modified with iron particles (CPEM-Fe) for the arsenic detection in water. The first part of this study consisted of a characterization of the carbon material with and without modification. Boehm titrations results showed that the modified carbon material had a point zero charge (PZC) of 2.3 and a high concentration of carbonyl surface groups, which may be favoring the electron transfer process. The crystalline forms of iron hidroxyde and oxide complexes identified were ferrihydrite and goethite, which were effective to preconcentrate arsenic at the electrode surface. It is well known that oxyanionic arsenic species adsorb at the iron hydroxide and oxide surfaces by forming complexes. This capacity was confirmed by adsorption isotherms with the modified carbon material in this study."