Remoción de arsenico en agua proveniente del rio tambo sector Quelgua con nanoparticulas de oxido de hierro soportadas en zeolita

Abstract

En el presente trabajo se abordó el estudio de la remoción de arsénico del agua superficial del Río Tambo sector (Quelgua), se empleó nanopartículas de óxido de hierro soportadas en Zeolita (NpsFe3O4-Zeolita), para hacer efectiva la remoción se propuso el empleo de la técnica de prueba de jarras alcanzando una remoción mayor del 90 % que cumple con los Límites Máximos Permisibles según el D.S. 031 – 2010 – SA. [1] El método empleado en la síntesis de nanopartículas de óxido de hierro (NpsFe3O4) fue de Co-precipitación Química en atmósfera inerte de nitrógeno gaseoso empleando como precursores sales de hierro como cloruro de hierro hexahidratado (FeCl3.6H2O) y sulfato de hierro heptahidratado (FeSO4.7H20), así mismo se empleó hidróxido de sodio (NaOH) como agente reductor y material zeolitico como soporte. La caracterización estructural se realizó por Difracción de Rayos X (DRX) que confirmó la formación de la fase de Magnetita (Fe3O4) en el núcleo de la Nanopartícula cuyo parámetro de red es muy próximo al valor de la magnetita bulk, el tamaño de cristalito estimado fue de 13 ± 2 nm y 14 ± 2 nm para muestras empleando Carboximetil Quitosano (CMQ) como estabilizante, mediante los análisis por Dispersión de Luz Dinámica (DLS) muestra un tamaño hidrodinámico aproximadamente de 145.8 nm y un valor de polidispersidad de 0.16 demostrando monodispersidad. Los resultados obtenidos por Espectroscopia infrarroja con transformada de Fourier (FT-IR) confirma la interacción entre los grupos funcionales de la NpsFe3O4 y el CMQ recubriendo las nanopartículas, la caracterización realizada por Microscopia Electrónico de Transmisión (TEM) mostró la formación de nanopartículas cuasi esféricas y monodispersas con tamaño de 11 y 13 nm para NpsFe3O4 y NpsFe3O4-CMQ respectivamente, mediante el análisis de las curvas de Zero Field Cooled (ZFC) y Field Cooled (FC) se midió la imantación de las NpsFe3O4 en función de la temperatura a 300 °K, de esto se deduce que a esta temperatura el material cambia de comportamiento magnético de paramagnético a superparamagnético. Mediante la técnica RAMAN debido a su mayor sensibilidad se muestra la presencia de otras fases de Óxido de hierro como como maghemita, por el método BET (Brunauer-Emmet-Teller) se determinó el área superficial y la capacidad de adsorción de las NpsFe3O4-Zeolita brindando como resultado una adsorción de 315.0360 cm3/g STP, un área superficial de 43.8357 m2/g y un tamaño de partícula de 136.8747 nm. El proceso de remoción se realizó mediante prueba de jarras empleando muestras de laboratorio y muestras de lugar de estudio, con 5 y 10 mg de NpsFe3O4-Zeolita, se trabajó a pH ácido de 2.5, en un tiempo de 32 horas, se evaluó la capacidad de adsorción y saturación de las nanopartículas, finalmente las muestras se analizaron por Espectrometría de Emisión Óptica con Plasma Inductivamente Acoplado (ICP-OES). De las pruebas de remoción y los análisis realizados se demuestra que la mayor remoción de Arsénico se logró con 5 mg de NpsFe3O4, logrando una remoción del 97% en los primeros 30 min de contacto, logrando reducir los niveles de arsénico por debajo de los 0.1 mg/L cumpliendo lo establecido en el D.S. 031 – 2010 – SA.