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Universidad de Santiago de Chile Facultad de Qumica y Biologa Anlisis y presentacin de resultados

Nombre: Jonathan Suazo H Carrera: Qumica y Lic. en qumicaProfesor: Dr. Ricardo Salazar Remocin de Arsnico (III) de aguas subterrneas utilizando Hierro cero-valente (NZVI)(KANEL,2005) 1111IntroduccinArsnicoCncerAguaOMS0,01 mg L -1 Se generaEmisiones volcnicasReacciones de meteorizacinActividad biolgica

PielPulmnVejiga12Fig. 1: Disociacin As (III) y As( V).ArsnicoInorgnicoIntroduccinAs (III)As(V)ToxicoAlta movilidadH3AsO3

Especie daina

Orgnico

13IntroduccinOsmosis reversaTransformacin microbianaPrecipitacin qumicaIntercambio anionicoAdsorcin Fe0 + 2H2O 2Fe2+ + H2 + 2OH- (1) Fe0 + O2 + 2H2O 2Fe2+ + 4OH- (2) 6Fe2+ + O2 + 6H2O 2Fe3O4 (s) + 12H+ (3) Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 (S) (4) 6Fe(OH)2(S) + O2 2Fe3O4 (s) + 6H2O (5) Fe3O4(S) + O2 + 18H2O 12Fe(OH)3(S) (6)

Mtodos para remover As de aguasEl Fe0 en agua se oxida a travs de la ecuacin 1 y 2.El producto reacciona dando magnetita, xidos de Hierro dependiendo de las condiciones redox y del pH del medio. CostoEficIencia14IntroduccinNZVIBajo tamao partculaElevada superficie de reaAlta reactividad in-situAplicacin medio ambientalSuelosSedimentosAguas subterrneas

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Introduccin-Objetivos- P Experimental -Resultados -Conclusin-Referencias Discusin Objetivo General

Aplicacin del NZVI sintetizado en laboratorio para la remocin de As(III) de aguas subterrneas.

Objetivos especficos.

1. Caracterizar el NZVI y el producto de la reaccin con As (III) por medio de tcnicas espectroscpicas.

2. Determinar la velocidad y la cantidad adsorbida de As(III) utilizando NZVI.

3. Investigar el efecto de la concentracin de As(III), pH , competencia anionica sobre la adsorcin de As(III).

16 Introduccin-Objetivos- P Experimental -Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Obtencin de NZVI6- Competencia3-IsotermasEstudios de 5- Movilidad electrofortica1- Caracterizacin4- Efecto de pHMicroscopio de barrido electrnico (SEM)Fe(H2O)6+3 + 3BH4 - + 3H2O Fe0 +3B(OH)3 + 10,5 H2SEM- Energa dispersiva de X-rayos (EXD)

Difraccin de rayos X (XRD)AA con generador de hidruroutilizando2- Cintica17Fig. 2: Imagen SEM del NZVI original (a) As(III) sorbido sobre NZVI por 7 (b), 30 (c), y 60 d (d) respectivamente. Condiciones de reaccin: 100mg L-1 As adsorbido sobre 50 g L-1 NZVI en 0,01M NaCl a pH 7, 25C. Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Particula

TiempoCorrosIn18

Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Fig. 3: Anlisis SEM- energa dispersiva de X-rayos del NZVI original (a) y 100 mg L-1 As(III) adsorbido sobre 50 g L-1 NZVI en 0,01 M NaCl por 7 (b), 30 (c) , y 60 d (d) respectivamente.

Fig. 4: Anlisis de difraccin de rayos X de NZVI comercial (a), NZVI original (B), y 100 mg L- 1 As (III) sorbido en 50 g L- 1 NZVI en 0,01 M NaCl por 1 (c), 7 (d), 30 (e), y 60 d (f) respectivamente. Picos debido a magnetita/ maghemita (M) (Fe3O4/ -Fe2O3) ledipocrocita (-FeOOH) (L) y NZVI (Fe0 ) .

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Fig. 5: Cintica de adsorcin de As (III).La reaccin es pseudo primer orden con respecto a la concentracin total de NZVI. Condiciones de reaccin :1 mg L- 1 As(III) adsorbido en concentracin 0,5-10,0 g L- 1 en 0,01 M NaCl a pH=7, 25C . Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Tabla 1. Constante de velocidad pseudo primero orden (Kosb) y constante de velocidad de la superficie del rea normalizada (Ksa) para Arsnico removido por NZVI.110

Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Fig. 6: Isoterma de adsorcin de As (III) en NZVI a 25C, 35C Y 45 C .Condiciones de reaccin para NZVI : 1,0 g L -1 en 0,01M NaCl, a pH 7 , tiempo de reaccin.Tabla 2: Parmetros para la adsorcin de AsT sobre NZVI a diferentes temperaturas .

TG111 Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Fig. 7: Adsorcin de As (III) en NZVI en funcin del pH. Condiciones de reaccin : 1,0 mg L- 1 NZVI en 0,01 M NaCl , tiempo de reaccin 12 h , pH 6,5 ajustado con 1M HCl y NaOH.

Fig.8: Movilidad electrofortica de NZVI en presencia y ausencia de As (III) con respecto a pH (5-9) .Condiciones de reaccin 1,0 y 0,1 mg L -1 As (III) adsorbido sobre 1,0 g L -1 de NZVI en 0,01 M NaCl, 25 C , tiempo de reaccin 12 h, pH ambiente 6,5 y fue ajustado con 1M HCl y NaOH.AspHAd pH 10

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Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Tabla 3. Porcentaje de de As(III) removido en la presencia de aniones competitivos.

113 Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

Muestras reales de aguaFig. .9: As(III) removido de agua subterrneas utilizando NZVI FeCl3 de Nepal y Bangladesh .As (III) : 1mg L -1 en 0,01 M NaCl; NZVI: 1g/L pH: 7, 25 C.

Asia114Se caracterizo el NZVI sintetizado y luego de estar en contacto con As (III).

Se determino el efecto del pH, concentracin de As (III) sobre pHpzc y aniones sobre la adsorcin de As(III) .

El resultado general de este estudio muestra que el NZVI puede ser utilizado como un nuevo un material para remover As (III). Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin-Referencias Discusin

115Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Top 20 Hazardous Substances: ATSDR/EPA Priority List for 1997. http://atsdr1.atsdr.cdc.gov: 8080/cxcx3.html.Ferguson, J. F.; Garvis, J. Review of the arsenic cycle in natural waters. Water Res. 1972, 6, 1259-1274.Smedley, P. L.; Kinniburgh, D. G. A review of the source, behaviour and distribution of arsenic in natural waters. Appl. Geochem. 2002, 17, 517-568.Anderson, L. C. D.; Bruland, K. W. Biogeochemistry of arsenic in natural waters: the importance of methylated species. Environ. Sci. Technol. 1991, 25, 420-427.Tseng, W. P.; Chu, H. M.; How, S. W.; Fong, J. M.; Lin, C. S.; Yeh,S. J. Prevalence of skin cancer in an endemic area of chronic arsenism in Taiwan. J. Natl. Cancer Inst. 1968, 40, 453-463.Smith, A. H.; Hopenhayn-Rich, C.; Bates, M. N.; Goeden, H. M.; Hertz-Picciotto, I.; Duggan, H. M.; Wood, R.; Kosnett, M. J.; Smith,M.T. Cancer risks from arsenic indrinking water. Environ. Health Perspect. 1992, 97, 259-267. Introduccin-Objetivos-P Experimental-Resultados -Conclusin- Referencias Discusin

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