Partículas hidroxiladas de Fe:Ce soportadas en una red polimérica para remover As(V) de agua

Abstract

"Actividades como la minería, el uso de plaguicidas, la quema de combustibles fósiles entre otros, ha tenido un impacto en la concentración de arsénico en cuerpos de agua destinados al consumo humano, lo que ha provocado que este contaminante afecte a millones de personas en el mundo. En México, se ha reportado la presencia de arsénico a niveles mayores al límite máximo permisible por la NOM-127-SSA1-1994 (0.025mg/L) en diversos estados, tales como Coahuila, Hidalgo, San Luis Potosí, Zacatecas, etc., lo que ha conducido a buscar métodos y materiales para su remoción del agua que sean de fácil aplicación, gran eficiencia, pero a costos asequibles. Por lo que el objetivo de esta investigación fue inmovilizar partículas de óxidos bimetálicos de Fe:Ce (Ps) en una matriz polimérica de poly(vinyl) alcohol o PVA para formar un composito, que cuente con buenas propiedades físico-químicas, sin perder la gran capacidad de adsorción de las partículas. El composito PVA/Ps fue caracterizado mediante SEM, fisisorción de N2, XRD, FT-IR, titulaciones potenciométricas y pruebas de compresión. Los resultados mostraron una dispersión uniforme de partículas de un tamaño de 0.5-2 μm en la mayor parte del composito. El área específica del composito fue menor a 10 m2/g, valor común para hidrogeles poliméricos. Se identificaron las estructuras cristalinas de FeH(SO4)2 con estructura ortorrómbica y Ce2(SO4)3(H2O)5 con estructura monoclínica con tamaños de cristal menor a 80 nm. Del estudio mediante FTIR se pudo dilucidar las interacciones de las partículas en las redes poliméricas, así como el mecanismo de adsorción de arsénico. Mediante titulaciones potenciométricas, se determinó el pHpzc del composito, el cual se obtuvo en un valor de 4.1. Los módulos de compresibilidad del hidrogel de 7% PVA y composito 7% PVA/ Ps 50, 60, 70% reportaron 0.015, 0.0034, 0.003 y 0.0029 MPa, respectivamente. Finalmente, se realizaron experimentos de adsorción que involucraron, isotermas, cinética, efecto de pH y selectividad, donde el composito seco PVA/Ps (1:0.6) mostró una excelente capacidad de adsorción de arsénico (77.62 mg/g) a pH=7 y una cinética notable, la máxima capacidad de adsorción en 30 min. Valores que muestran la alta afinidad del composito (PVA/Ps) por el arsénico."

"Activities such as mining, use of pesticides, burning of fossil fuels, and others, have had an impact on the concentration of arsenic in natural water intended for human consumption, which has caused affectations to millions of people in the World. In Mexico, the presence of arsenic has been reported, where the concentration exceeds the maximum permissible limit established in the NOM-127-SSA1-1994 (0.025mg / L) in various states, such as Coahuila, Hidalgo, San Luis Potosí and Zacatecas. Methods and materials easy to apply, highly efficient, but at affordable costs have been searched for arsenic removal. Therefore, the objective of this research was to immobilize bimetallic oxides particles of Fe: Ce (Ps) in a polymer matrix of poly (vinyl) alcohol or PVA to form a composite, which has good physicochemical properties, without losing the great particles adsorption capacity. The PVA / Ps compound was characterized by SEM, physisorption of N2, XRD, FT-IR, potentiometric titrations and compression tests. The results indicated a uniform dispersion of particles (size of 0.5-2 μm) over the entire surface. The surface area of the composite resulted in less than 10 m2/g, common value for polymeric hydrogels. The crystalline structures of FeH(SO4)2, with orthorhombic structure, and Ce2(SO4)3(H2O)5, with monoclinic structure, with crystal sizes of less than 80 nm, were identified. FTIR allowed elucidating the interactions of the particles with the polymer networks, as well as the arsenic adsorption mechanism. By using a potentiometric titrator, the pHpzc of the compound was determined, which was obtained at 4.1. The hydrogel compressibility modules of 7% PVA and composite 7% PVA / Ps 50, 60, 70% reported 0.015, 0.0034, 0.003 and 0.0029 MPa, respectively. Finally, adsorption experiments that involved isotherms, kinetics, pH effect and selectivity were conducted. The dry compound PVA/Ps (1:0.6) showed an excellent arsenic adsorption capacity (77.62 mg/g) at pH = 7 and remarkable kinetics, the maximum adsorption capacity in 30 min. The results show the high affinity of the composite (PVA / Ps) for arsenic."