Capítulo 2 Avances en remoción de arsénico por … · de jugo de limón y el tiempo de...

Avances en tecnologías económicas solares para desinfección, descontaminación y remociónde arsénico en aguas de comunidades rurales de América Latina (métodos FH y RAOS)

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ResumenSe estimó la eficiencia de la remo-

ción de arsénico por oxidación solaracoplada con la precipitación de(hidr)óxido de hierro en varias condi-ciones experimentales, en muestrasde agua sintética y subterránea de laprovincia de Tucumán (Argentina). Laeficiencia es afectada de manera im-predecible por cambios en la matrizquímica, o por las condicionesoperativas, que afectan la naturalezade los óxidos generados, la oxidacióndel As(III) a As(V) y su incorporaciónal sólido en formación. Si bien el efec-to de la irradiación solar es variable,dependiendo de las condiciones ex-perimentales, un procedimiento versá-til para tratar aguas de distintas com-posiciones debe estar basado en eluso de la energía solar, que acelera laoxidación de As(III) a As(V).

Por otra parte, se estudió la posibi-lidad de emplear minerales y materia-les sencillos para mejorar la eficien-

Capítulo 2

Avances en remoción de arsénico por oxidaciónsolar en aguas de Tucumán, Argentina

María Gabriela García1 , Hurng J. Lin2 , G. Custo2, Josefina d´Hiriart3 ,Margarita del V. Hidalgo3, Marta I. Litter2,4 y Miguel A. Blesa2,4

cia de remoción. Se estudiaron laseficiencias de remoción en presenciade pelitas y areniscas naturales de laregión, y en presencia de alambre deenfardar. Este último material resultaprometedor, pero debe resolverse elproblema de la coloración del agua.

IntroducciónEn vista de las dificultades encon-

tradas al intentar lograr una alta efica-cia en la remoción de As, según sedescribió en el informe anterior [5 ], sedecidieron desarrollar dos líneas deestudios en profundidad:

1. Una serie de estudios auxiliaresen el laboratorio en el método RAOSconvencional para caracterizar la na-turaleza de los sólidos formados bajodiferentes condiciones experimentalesy evaluar la eficacia en la remoción deAs. Los resultados, junto con las me-diciones de campo descriptas conanterioridad, se usaron para extraerconclusiones acerca de las diferentes

1 Centro de Investigaciones Geoquímicas y de Procesos de la Superficie. Facultad de Ciencias ExactasFísicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba2 Unidad de Actividad Química, Centro Atómico Constituyentes, Comisión Nacional de Energía Atómica,Buenos Aires, Argentina.3 Centro de Investigaciones y Transferencia en Química Aplicada. Facultad de Ciencias Naturales e InstitutoMiguel Lillo. Universidad Nacional de Tucumán.4 Escuela de Posgrado, Universidad de General San Martín, Buenos Aires, Argentina.[5] M. G. García, M. del V. Hidalgo, M. I. Litter, M. A. Blesa, As removal by SORAS in Los Pereyra, Provinceof Tucumán, Argentina, in: Solar Light Assisted Arsenic Removal in Rural Communities of Latin America, M.I. Litter and H. D. Mansilla, Eds., Digital Graphic, La Plata, Argentina, (Progress Report for ASO Project AE 141/2001). 2003.

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posibilidades para superar las dificul-tades de la mejor manera posible.

2. Una serie de ensayos de labo-ratorio para explorar las posibilidadesdel uso de materiales simplespromisorios (pelitas, areniscas y alam-bre de enfardar) junto con luz solarpara remover el arsénico de aguascon la composición típica del agua depozo en Tucumán.

1. Estudio de laboratorio de losfactores que influyen sobre la efi-cacia de la remoción de arsénicopor RAOS en matrices de agua re-presentativas de las condicionesde Los Pereyra, provincia deTucumán, Argentina

Materiales y métodosSe siguió el procedimiento experi-

mental de RAOS utilizando una seriede soluciones sintéticas. Los sólidosse precipitaron de soluciones que con-tenían sales férricas o ferrosas, sesepararon bajo diferentes condicionespor filtrado a través de una membra-na de acetato de celulosa y se carac-terizaron con PXRD, FTIR y SEM-EDX. Las concentraciones residualesde Fe y As se midieron como se des-cribió en el trabajo anterior [1]. Alter-nativamente, el As se midió en algu-nas muestras por Fluorescencia deRayos X por Reflexión Total (TRXF);las comparaciones internas demos-traron que ambos métodos dabanesencialmente el mismo resultado. Laradiación solar fue también del mis-mo orden que la anterior, alrededor de8,000 Wh m-2 día-1.

Las variables experimentales explo-radas fueron las concentraciones deFe(II) ó Fe(III), la cantidad adicionadade jugo de limón y el tiempo de irra-diación.

ResultadosTodos los sólidos demostraron ser

amorfos en el análisis de PXRD, sinpresentar ningún pico claro dedifracción, y sólo pequeñas diferenciasen los difractogramas. Cuando el ma-terial de inicio es una sal férrica, seforma un óxido hidroso de hierro, pre-cursor de la goetita (α-FeOOH). Lareacción de hidrólisis es rápida a pHcasi neutro y se decelera con el agre-gado de agentes de complejacióncomo el citrato. Las característicasestructurales del producto final sonsimilares, pero en el difractograma seaprecian indicios de un mejor gradode cristalinidad. Estas reaccioneshidrolíticas, cuando ocurren de maneralenta, generan nanovarillas de β-FeOOH que se agregan de maneraordenada para formar partículas másgrandes. Éstas recristalizan en goetita,que es el producto final estable [6 ]. Porotro lado, la precipitación oxidativa delas sales ferrosas, si se realiza correc-tamente, conduce a fases cúbicas,como por ejemplo magnetita, Fe

3O

4,

o maghemita, γ-FeOOH, con propie-dades de adsorción apreciablementediferentes [2].

Los espectros de FTIR (no semuestran) también indican la forma-ción de hidróxidos férricos. No se apre-cian señales que puedan atribuirse ala presencia de AsO4, en concordan-cia con la baja razón molar As/Fe enel sólido (ver más abajo). Sin embar-go, se sabe [3 ] que los sólidos forma-dos bajo cargas muy altas de As pue-den contener hasta un 25% de átomosde As. Estas condiciones, tal vez deinterés en Bangladesh, no aplican alas aguas estudiadas para el presen-te trabajo.

Las imágenes MEB de los sólidos(Figura 1) indican la presencia de gran-

Avances en remoción de arsénico por oxidación solar en aguas de Tucumán, ArgentinaMaría Gabriela García , Hurng J. Lin , G. Custo, Josefina d´Hiriart , Margarita del V. Hidalgo, Marta I. Litter y Miguel A. Blesa


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des agregados de pequeñas unidadessubmicrónicas, tal vez formadas a suvez por agregados de partículas aúnmás pequeñas.

La Tabla 1 muestra los resultadosdel estudio de los sólidos durante laremoción de As usando sales férricas;los valores se calcularon a partir delas concentraciones medidas en lassoluciones residuales. La inspecciónde los datos demuestra el funciona-miento de efectos sutiles. Con unaconcentración inicial baja de hierro, laluz solar tiene un efecto positivo so-bre la remoción de As sólo en ausen-cia de jugo de limón (muestras E y G;comparar con las muestras F y H). Amayores concentraciones iniciales deFe (muestras A-D), la irradiación pro-duce un aumento al doble en la efica-cia de la remoción. El efecto del agre-gado de jugo de limón es menor conuna concentración inicial de 9 mg/L Fe.La irradiación y el jugo de limón afec-tan dos factores: la formación del só-

Figura 1. Imagen MEB del sólido formado a partir de 3 mg/L de Fe(II), 750 µL/L de jugo delimón, 3hs. de exposición a la luz solar. Aumento: 20.000x.Figure 1. SEM picture of the solid formed from 3 mg/L Fe(II), 750 µL/L lemon juice, 3hsunlight irradiation. Magnification: 20,000x.

lido y la incorporación de As en el mis-mo. A bajas concentraciones de [Fe]0,prácticamente el 100% del Fe precipi-ta, independientemente de las condi-ciones experimentales. Por compara-ción de las muestras E y F se puededemostrar que, en la oscuridad, el jugode limón aumenta la incorporación deAs, debido probablemente a una másrápida oxidación del As(III) durante laprecipitación y/o a una disminución enla tasa de precipitación del Fe(III). Alcomparar los experimentos equivalen-tes realizados bajo exposición a la luzsolar (G y H), se observa que el jugode limón tiene el efecto contrario, pro-bablemente debido a que un ciclo foto-Fenton eficiente elimina rápidamenteel hierro y no permite que haya sufi-ciente tiempo para la oxidación del As.

La Tabla II muestra los resultadosobtenidos en la precipitación oxidativade sales ferrosas; los datos indicanclaramente una remoción más eficien-te de arsénico.

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Muestra [Fe(III)] 0 Jugo de limón Tiempo de [Fe]f %Fe [As] f %As RelaciónSample (mg/L) Lemon juice irradiación (mg/L) eliminado ( µg/L) eliminado de masa

(hs.) %Fe %As Fe/As enIrradiation removed removed el sólido

time (h) Fe/As mass ratio inthe solid

A 9 no 0 0,244 97,3 187 37,7 77B 9 sí 0 0,26 97,1 208 30,7 95C 9 no 3 0,066 99,3 91 69,7 43D 9 sí 3 2,5 72,2 87 71,0 31E 3 no 0 0,004 100 97 67,7 15F 3 sí 0 0,061 99,3 46 84,7 12G 3 no 3 0,048 99,5 64 78,7 13H 3 sí 3 0,075 99,2 188 37,3 27

Tabla 1. Remoción de hierro y arsénico durante la precipitación hidrolítica de sales deFe(III). / Table 1. Removal of iron and arsenic during the hydrolytic precipitation of Fe(III)salts.

n.d.: no detectadon.d.: non-detected.

Muestra [Fe(III)] 0 Jugo de limón Tiempo de [Fe]f %Fe [As] f %As RelaciónSample (mg/L) Lemon juice irradiación (mg/L) eliminado ( µg/L) eliminado de masa

(hs.) %Fe %As Fe/As enIrradiation removed removed el sólido

time (h) Fe/As mass ratio inthe solid

J 9 sí 0 0,269 97,0 131 56,3 52K9 sí 3 0,118 98,7 n.d. 100 30L 3 no 0 0,081 97,3 n.d. 100 9,7M3 sí 0 0,061 98,0 28 76,3 13N3 no 3 0,027 99,1 n.d. 100 9,9O3 sí 3 0,041 98,6 56 81,3 12

Tabla 2. Remoción de hierro y arsénico durante la precipitación oxidativa de sales deFe(II). / Table 2. Removal of iron and arsenic during oxidative precipitation of Fe(II) salts.

Los datos para las muestras J y Ken la Tabla 2 son equivalentes a los delas muestras B y D respectivamenteen la Tabla 1. En la oscuridad, el usode sal ferrosa a 9 mg/L en presenciade ácido cítrico conduce a un aumento

significativo en la remoción de As (56vs. 31%, datos de J y B), sin afectar demanera notable la remoción de hierro.Bajo la luz (datos de K y D), tanto laprecipitación de hierro como la remo-ción de As mejoran notablemente en



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experimentos que usan Fe(II) como salde hierro inicial. La remoción de arsé-nico usando una concentración deFe(II) de 3 mg/L (datos M y O) es me-nos eficiente pero sigue siendo efecti-va. A concentraciones de 3 mg/L (tan-to para Fe(II) como Fe(III)), el efecto dela luz solar, si existe, es negativo parala remoción de As. En estos casos, elrápido reciclado del hierro parece con-trarrestar la posibilidad de la incorpo-ración de As. Los datos de L3 y N3, enausencia de ácido cítrico, son muy in-teresantes porque bajo estas condicio-nes se logra una remoción total del As,tanto en la oscuridad como con expo-sición a la luz.

El análisis EDX de los sólidos indi-ca una mayor relación As/Fe que laobtenida a partir de las mediciones deconcentraciones residuales. Los va-lores típicos de Fe/As obtenidos conEDX están en el rango 6,5 – 8,5. Estadiscrepancia probablemente se debaa que el As se incorpora principalmen-te en la superficie del sólido.

ConclusionesLa eficacia en la remoción de As

depende de los mecanismos de for-mación del (hidr)óxido de hierro sóli-do, la velocidad de oxidación del As(III)y la posibilidad de incluir As(V) en elsólido en formación. Las diferentescombinaciones posibles de las varia-bles relevantes arrojan resultados dis-pares que son difíciles de interpretar.En presencia de suficiente Fe yalcalinidad, es posible remover el Asmediante un simple proceso defloculación en la oscuridad en condi-ciones aerobias. Bajo la luz, la remo-ción de As es menos sensible a lasconcentraciones iniciales de hierro,pero los esfuerzos para que el proce-so sea eficiente a niveles por debajo

de 10 mg/L Fe indican que se debeprestar mucha atención a las otras va-riables. El mejor conjunto de condicio-nes parece ser la formación de sóli-dos por precipitación oxidativa (a par-tir de sales ferrosas), lo que permitesuperar los problemas derivados delos bajos niveles de concentración deFe. Nótese que Zaw y Emett [8 ] citanun valor de 20 mg/L como concentra-ción óptima de hierro, muy por enci-ma de los valores que busca RAOS.El efecto de agentes de complejación(ácido cítrico) depende de las otras va-riables; parece ser beneficioso cuan-do la fuente de hierro ya está en elestado de oxidación +3, mientras queno es muy importante en medios quecontienen Fe(II). También es esencialgarantizar las fuentes de alcalinidad(bicarbonato o la oxidación del citrato).Cuando la alcalinidad no se conside-ra adecuadamente, el efecto de losácidos de complejación puede de he-cho ser negativo.

En la práctica, al intentar removerAs de aguas con composición inde-terminada, la mejor práctica parece serel uso de luz solar, cantidades mode-radas de hierro y concentraciones muybajas de ácido cítrico.

Es posible adjudicar la remociónineficiente de arsénico a una variedadde motivos. Como ya se discutió, losdetalles de los mecanismos para laformación de sólidos y la oxidaciónconcurrente de As(III) producen cam-bios sutiles pero importantes, depen-diendo de las condiciones experimen-tales. En algunos casos, la cantidadde partículas de (hidr)óxidos precipi-tadas puede no ser suficiente pararemover las especies aniónicas dearsénico en solución. Además, laadsorción del arseniato puede verseinterferida por la presencia de otros

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aniones que compiten por los sitios deadsorción.

Todas estas conclusiones apuntana la necesidad de realizar estudiosprevios de tratabilidad de las aguas enla localidad en que se desee aplicar elmétodo RAOS.

2. Remoción de arsénico deaguas subterráneas: tecnologíaseconómicas RAOS modificadasusando materiales sencillos pro-metedores

IntroducciónEstudios preliminares habían seña-

lado que diversos minerales y materia-les sencillos eran potencialmente ap-tos para la remoción de arsénico enpresencia de luz solar. Se había obser-vado remoción eficiente de As en pre-sencia de pelitas (sedimentos de gra-no fino de composición variable) de lasformaciones geológicas El Cadillal yPotrero de Las Tablas; sin embargo,este hecho se veía desfavorecido porla coloración que tomaba el agua lue-go del ensayo y la dificultad que pre-sentaba la misma de recuperar su con-dición de incolora y transparente me-diante un proceso de filtración tradicio-nal. Este problema no lo presentabanlos ensayos realizados con alambre deenfardar, al menos en el tiempo queduraba la exposición solar, lo cual even-tualmente representaría una ventajadebido a la disminución del tiempo quedemoraría la remoción del As. Tambiénse observaron potencialidades impor-tantes de areniscas locales.

Para explorar estas posibilidadesse llevaron a cabo las siguientes ac-ciones:

• Identificación mineralógica de laspelitas y areniscas que demostraroneficiencia en los ensayos RAOS.

• Determinación del contenido dehierro en las pelitas.

• Mediante análisis multivariado,agrupamiento de los pozos bajo estu-dio e identificar variables químicas demayor influencia.

• Realización de ensayos bajo con-diciones controladas a fin de:

− Confirmar la eficiencia de pelitas,areniscas y alambre de enfardar.

− Confirmar la influencia del uso dejugo de limón.

− Estudiar la influencia de la matrizmediante la variación de losparámetros identificados como demayor importancia en las aguas de lospozos a estudiar.

• Pruebas de eficiencia de las condi-ciones seleccionadas en aguas de pozo.

• Análisis de la influencia de la matriz.

Identificación mineralógica delas pelitas que demostraron efi-ciencia en los ensayos RAOS.

Se realizó obteniendo los difracto-gramas de rayos X, que se muestranen las Figuras 2 y 3, de pelitas extraí-das de las localidades de Lules (co-rrespondientes a la Formación El Ca-dillal) y de Potrero de las Tablas (co-rrespondientes a la formación geoló-gica homónima). Ambas localidadesse encuentran en las cercanías de SanMiguel de Tucumán, hacia el S.O.

Análisis multivariado de la com-posición química del agua de po-zos someros de Los Pereyra

Como se comentó en la primeraparte, los resultados obtenidos hastael momento demuestran que la efi-ciencia en la remoción de As está fuer-temente influenciada por la matriz delagua. Con el objetivo de diseñar en-sayos en campo tomando agua depozos de composición iónica similar,



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Figura 3. Diagrama de rayos X de pelitas de “Potrero de Las Tablas”.Figure 3. X-ray diagram of pelites from “Potrero de Las Tablas”.

Figura 2. Diagrama de rayos X de pelitas de la Formación “El Cadillal”.Figure 2. X-ray diagram of the pelites from the “El Cadillal” Formation.

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se realizó un estudio estadístico de losdatos geoquímicos de los pozos.

Los cálculos estadísticos se reali-zaron con el programa STATISTICA4.2 (Statsoft Inc., 1993). La poblaciónde datos químicos correspondió amuestras de los pozos someros de lalocalidad de Los Pereyra (43 pozos).

Los resultados de este estudio per-mitieron agrupar, mediante análisis defactores, aquellos pozos someroscuya composición química está deter-minada por un mismo procesogeoquímico. Se identificaron 5 facto-res que logran explicar el 81,6 % de lavarianza, y que han sido identificadoscon las fases minerales o agentesexternos que ejercen mayor controlsobre la composición química delagua. El factor 1 agrupa sólidos tota-les disueltos, Cl-, Na+, SO4

2-, Ca2+,Mg2+, Li+ y Sr2+. Estos iones provienenprincipalmente de la disolución de mi-nerales como halita (NaCl) y yeso(CaSO4.2H2O). El factor 2 agrupa ni-trato, aluminio y hierro. Se ha adjudi-cado la proveniencia de estas espe-cies a agentes contaminantes, princi-palmente productos de la descompo-sición de compuestos vertidos en fo-sas sépticas y agroquímicos. El fac-tor 3 agrupa F, As y V, elementos deri-vados de la disolución del vidrio vol-cánico identificado en los sedimentosque conforman el acuífero freático delárea de estudio. El factor 4 agrupaHCO3

- y B, que también derivan de lameteorización del vidrio volcánico. Laseparación de estos dos grupos pue-de deberse a la existencia de doseventos volcánicos de composiciónquímica diferente. El factor 5 sólo in-cluye la profundidad.

La población se ha dividido de lasiguiente forma:

• Grupo 1 (halita, yeso): pozos 4,

7, 9, 10, 14, 17, 20, 30, 38 y 39.• Grupo 2 (contaminantes): pozos

22, 24, 32 y 41.• Grupo 3 (vidrio volcánico 1): po-

zos 6, 8, 12, 13, 19, 23, 25, 26, 28, 29y 31.

• Grupo 4 (vidrio volcánico 2): po-zos 5, 21, 27, 34, 37 y 40.

• Grupo 5 (profundidad): pozos 1,11, 15, 16, 18, 33, 35, 36, 42 y 43.

Estos resultados son preliminaresy están siendo verificados.

Ensayos de remoción de arsénicoSe realizaron ensayos de remoción

de arsénico con materiales previa-mente examinados. El objetivo fue pro-bar la eficiencia de los mismos en supapel de fuente de provisión y dosifi-cación de hierro.

Materiales y métodosLos materiales usados fueron mi-

nerales que se encuentran en la pro-vincia de Tucumán, pelitas de la For-mación El Cadillal y de Potrero de LasTablas, en los cuales se presume lapresencia de óxidos de hierro, y alam-bre de enfardar, en el cual se presumeexiste un elevado contenido de hierro.

Los ensayos se realizaron conagua de composición iónica controla-da (agua CIC), cuya matriz es aguadestilada con agregado de patrón dearsénico para alcanzar una concen-tración establecida. Se utilizó patrónMerck de arsenito de sodio.

La metodología consistió básica-mente en agregar el material a ensa-yar en un envase de polietilenterefta-lato (PET), conteniendo agua CIC y ex-poner a la radiación solar por aproxi-madamente 4 hs. Se realizaron ensa-yos con y sin agregado de jugo de li-món. Se realizaron también blancosde reactivo. Se determinaron condicio-



51

nes iniciales y finales de: conductivi-dad (conductímetro Metrohm E 583),turbidez (turbidímetro Orbeco-Hellige966), pH (pHímetro Metrohm 704), tem-peratura y oxígeno disuelto (métodoWinkler) y hierro y arsénico por absor-ción atómica (Hitachi Z-5000 para Fey Perkin Elmer para As). También serealizaron determinaciones explorato-rias de arsénico mediante el uso deun kit (Merck, rango de medida 0,01-0,50 ppm). El pH inicial de los ensa-yos se ajustó mediante el agregadode solución de hidróxido de sodio oácido clorhídrico. Los filtros de aceta-to de celulosa de 0,45 µm utilizadospara filtrar las muestras, para la lectu-ra por AA, fueron conservados paradeterminar la mineralogía del materialsuspendido por difractometría de RX(Philips PW3710 BASED). Se regis-traron valores de radiación UV a 312nm (radiómetro Cole-Parmer serie9811).

Se diseñaron ensayos a fin de:A – Seleccionar material para fuen-

te y provisión de hierro.B – Analizar sobre el material se-

leccionado efectos de variación demasa y pH.

Resultados y discusiónLos ensayos correspondientes al

grupo A se realizaron por cuadrupli-cado con cada uno de los materialesa probar. Se realizaron también blan-cos sin limón. Los resultados indicanuna eficiencia baja en la remoción dearsénico, excepto para un ensayo enel cual se prueba la aptitud del alam-bre de enfardar en ausencia de jugode limón. Los resultados de estos en-sayos se muestran en la Tabla 3. Losvalores de Fe y As se verificaron porAbsorción Atómica.

En función de este resultado, sediseñó un ensayo por triplicado paraverificar la validez del mismo. Las ca-racterísticas del agua de dilución semuestran en la Tabla 4 y los resulta-dos en la Tabla 5.

F0 representa las condiciones ini-ciales de los ensayos, o sea, antesde agregado del alambre. Las mues-tras F1, F2 y F3 estuvieron expuestasal sol 4 hs. Al cabo de ese tiempo to-das eran incoloras. Las muestras iden-tificadas como XH y XV no fueron ex-puestas a la radiación solar. La mues-tra XV fue colocada en posición verti-cal, mientras que XH fue colocada en

Detalle Etapa pH Conductiv. Turb. Temp. OD Fe (ppm) As (ppb)Experimental Stage µS/cm (25°C) (NTU) (°C) DO (mg/L)Experimental

detailInicialInitial 8,22 24 1,35 12 10 <0,05 670

Final 6,33 28 2,23 18 11 0,53 1

Tabla 3. Resultados de ensayos RAOS con alambre de enfardar. / Table 3. Results ofSORAS tests with baling wire.

1,5 L aguaCIC+As(600ppb) + 4 galambre / 1.5L CIC water +As (600 ppb)+ 4 g wire

52

pH Conductiv. Turbid. T emp. (°C) OD / DO (mg/L)µS/cm (25°C) (NTU)

8,16 11 0,74 15,7 3,8

Tabla 4. Características del agua de dilución del ensayo para probar la validez del ensayode remoción de As con alambre de enfardar en ausencia de jugo de limón.Table 4. Characteristics of the dilution water of the test carried out to verify the accuracyof the test of As removal with baling wire and without lemon juice.

Tabla 5. Resultados de los ensayos para probar la validez del ensayo de remoción de Ascon alambre de enfardar en ausencia de jugo de limón.Table 5. Results of the tests carried out to check the accuracy of the test of As removalwith baling wire and without lemon juice.

EnsayoTest

F0

F1

F2

F3

XH

XV

Descrip.

Agua CIC(Agua de

dilución+ 600ppb de As) CIC Water

(Dilution water +600 ppb As)

1 L de agua CIC+4 g de alambre.1 L CIC water

+ 4 g wire.

1 L de aguaCIC + 4 g de

alambre. / 1 LCIC water + 4 g

wire.

1 L de agua CIC+ 4 g de alambre.1 L CIC water + 4

g wire.

1 L de aguaCIC+4 g de

alambre sin exp.solar.

1 L CIC water + 4g wire & no expo-sure to sunlight.

1 L de agua CIC+ 4 g de alambre

sin exp. Solar1 L CIC water + 4g wire & no expo-sure to sunlight

EtapaStage

Inicial InitialFinal


InicialInitialFinal

InicialInitialFinal

InicialInitialFinal

pH

7,57

6,73

6,11

6,87

6,68

6,57

6,28

6,50

6,03

6,74

6,41

Con-ductiv.

µS/cm(25 °C)

13

16

31

15

28

17

29

21

24

19

19

Turbid.(NTU)

0,74

1,26

2,33

1,63

1,98

2,53

2,28

0,99

2,06

0,62

2,41

Temp.(°C)

15,7

15,8

26,9

15,8

26,8

15,7

26,9

11,8

13,8

11,7

13,7

ODDO

(mg/L)

3,8

3.8

2,78

3,8

2,69

3,8

2,87

8,30

6,40

8,30

6,96

Fe(ppm)

<0,05

<0,05

1,75

<0,05

1,70

<0,05

1,65

<0,05

3,4

<0,05

1,68

As(ppb)

537

537

402

537

346

537

273

531

333

531

450

Efic.Effic.(%)

25

36

49

37

15

Temp.(°C)

15,7

15,8

26,9

15,8

26,8

15,7

26,9

11,8

13,8

11,7

13,7



53

posición horizontal dentro de una ha-bitación iluminada con luz natural.

Si bien se puso empeño en repro-ducir las condiciones iniciales, no seobserva reproducibilidad en los resul-tados. En los ensayos realizados bajoexposición a la radiación solar, se ob-serva dependencia negativa entre lacantidad de As removido y la cantidadde Fe final en solución (Figura 4). Enlos blancos realizados sin exposicióna la radiación solar, tampoco se ob-serva reproducibilidad y, en este caso,la mayor velocidad de remoción seasocia a un mayor contenido de Fefinal en solución. Sin embargo, no sepuede hablar de una dependencia de-bido a que se trata de sólo dos ensa-yos. El comportamiento de la eficien-cia en la remoción de As es aleatorio

con respecto a las demás variables.En las muestras expuestas a la ra-

diación solar se observa un incremen-to de temperatura de 11 °C. Los reci-pientes se conservaron a fin de ob-servar la evolución en el tiempo del de-sarrollo de color y, eventualmente, elcontenido de arsénico en solución.

En base a estos resultados, se se-leccionó trabajar con alambre de en-fardar para realizar ensayos de provi-sión y dosificación de Fe para prue-bas de remoción de As en aguas CIC.

En la Tabla 6 se muestran las carac-terísticas del agua de dilución utilizadaen ensayos realizados con 6 g de alam-bre de enfardar en agua CIC, repitiendolas condiciones experimentales.

X0 representa las condiciones ini-ciales (antes del agregado del alam-

Figura 4. Dependencia de la remoción de As frente al contenido final de Fe en solución enensayos tipo RAOS con 4 g de alambre de enfardar.Figure 4. Dependency of As removal with different final contents of Fe in the solution forSORAS tests with 4 g of baling wire.

Tabla 6. Características del agua de dilución del ensayo para probar la validez del ensayode remoción de As con 6 g de alambre de enfardar en ausencia de jugo de limón.Table 6. Characteristics of the dilution water in the test carried out to check the accuracyof As removal test with 6 g baling wire and without lemon juice.

pH Conductiv. Turbid. T emp. (°C) OD / DO (mg/L)µS/cm (25°C) (NTU)

8,53 4 0,55 11,5 8,3

54

Tabla 7. Resultados de los ensayos para probar la validez del ensayo de remoción de Ascon 6 g de alambre de enfardar en ausencia de jugo de limón.Table 7. Results of the tests to check the accuracy of the As removal test with 6 g balingwire and without lemon juice.

Ensayo Test

X0

X1

X2

X3

X4

Descrip.

Agua CIC(Aguade dilución+600

ppb de As)CIC water (dilu-tion water +600

ppb As)

1 L de agua CIC+ 6 g (t) dealambre.

1 L CIC water + 6g (t) wire.







EtapaStage



InicialInitialFinal

InicialInitialFinal

pH

7,59

6,90

6,12

6,54

6,36

6,63

6,17

6,57

6,08

Con-ductiv.

µS/cm(25 °C)

12

16

23

16

20

21

20

16

20

Turbid.(NTU)

0,49

0,68

3,70

0,72

2,01

0,80

2,92

0,52

2,08

ODDO

(mg/L)

8,30

8,30

5,10

8,30

5,75

8,30

5,10

8,30

6,21

Fe(ppm)

<0,05

<0,05

1,65

<0,05

1,25

<0,05

1,7

<0,05

1,16

As(ppb)

531

531

150

531

70

531

74

531

F

Efic.Effic.(%)

///

72

///

87

///

86

///

F

Temp.(°C)

11,6

11,8

26,5

11,7

26,5

11,7

26,6

11,6

26,4

bre). Las muestras identificadas comoX1, X2, X3 y X4 estuvieron 4 hs. ex-puestas al sol, con cielo completamen-te despejado. Todas las muestras eranincoloras luego de la exposición solar.Los filtros de acetato de celulosa utili-zados para la filtración como paso pre-vio a las lecturas de As y Fe por AA, delas muestras con exposición solar, pre-sentaron una coloración amarilla.

Se observa un aumento en la efi-ciencia de la remoción de arsénico conrespecto a los ensayos realizados con4 g de alambre de enfardar y una ten-dencia a la disminución en la eficiencia

en la remoción de As a medida que au-menta el contenido de Fe final en solu-ción (Figura 5). También se observa unaumento en el consumo de oxígeno di-suelto con respecto a los ensayos rea-lizados con 4 g de alambre de enfar-dar. El aumento de temperatura en es-tos ensayos fue de 14 °C.

Posteriormente se realizaron ensa-yos con 8 g de alambre de enfardar yensayos para controlar la variación depH (5, 8 y 9). De estas pruebas aún nose tienen los resultados finales de Aspor AA. Se dispone de datos cualita-tivos obtenidos por medio de un kit. En



55

la Figura 6 se muestran, por ejemplo,los resultados de determinación de Asmediante tiras (kit) para los ensayosRAOS realizados con 8 g de alambrede enfardar. Se observa una remociónprobablemente de un 75%. Esto debeser verificado por lecturas de AA.

Con respecto a los controles reali-zados en el tiempo, se puede obser-var que a las 4 hs. de exposición so-lar, el agua no presenta coloración.Esta situación cambia a medida quetranscurre el tiempo: las muestras deagua comienzan a tomar coloraciónamarillenta primero y anaranjada des-

Figura 5. Dependencia de la remoción de As frente al contenido final de Fe en solución enensayos realizados con 6 g de alambre de enfardar.Figure 5. Dependency of As removal with different final content of Fe in the solution fortests carried out with 6 g of baling wire.

pués. En la Figura 7 se muestran bo-tellas correspondientes a ensayos rea-lizados con 4 g de alambre de enfar-dar.

Se realizaron análisis por difracciónde rayos X sobre el material retenido porlos filtros de acetato de celulosa. Losresultados indican que podría tratarsede ferrohexahidrita (FeSO4.6H2O). Esteresultado es preliminar y está siendosometido a verificación.

También se realizaron medicionesde la radiación solar disponible en lossitios de prueba. Los resultados semuestran en la Tabla 8.

Tabla 8. Registros de radiación solar.Table 8. Solar radiation records.n.d.: no determinado / n.d.: non-determined.

Lugar Fecha Hora Radiación directa Radiación difusaPlace Date Time Direct radiation Diffuse radiation

(mW/cm 2) (mW/cm 2)Patio FCN 08-Jun 10:40 0,02 n. d.Yard FCNPatio FCN 08-Jun 11:35 0,056 0,041Yard FCNPatio FCN 08-Jun 12:40 0,063 0,045Yard FCNPatio FCN 08-Jun 13:40 0,044 0,032Yard FCN

56

ConclusionesSe estudiaron las eficiencias de

remoción en presencia de pelitas yareniscas naturales de la región y enpresencia de alambre de enfardar.Este último material resulta prome-tedor, pero debe resolverse el proble-ma de la coloración del agua.

Referencias[1] M. A. Blesa, E. Matijevic, Adv.Colloid Interf. Sci. 29 (1989) 173-22.[2] A. Manceau, Geochim. Cosmochim.Acta, 59 (1995) 3647-3653.[3] M. Zaw, M. T. Emett. Arsenicremoval from water using advancedoxidation processes. Toxicol. Lett. 133(2002) 113-118.

Figura 7: Ensayos tipo RAOS realizados con 4 g de alambre de enfardar a pH 5, 8 y 9. (a)Antes, (b) a las 4 hs. y (c) a las 48 hs. de haber sido expuesto el ensayo a radiación solar.Figure 7. SORAS tests carried out with 4 g baling wire at pH 5, 8, and 9. (a) Beforeexposure, (b) after 4 hours of exposure, and (c) after 48 hours of exposure to solar irradiation.

Figura 6. Resultados de determinación de As mediante tiras (kit) para los ensayos RAOSrealizados con 8 g de alambre de enfardar.Figure 6. Results of As determination by means of a kit for SORAS tests carried out with8 g baling wire.

(a) (b)

(c)



57

AbstractThe efficiency of arsenic removal

by solar oxidation coupled with precipi-tation of iron (hydr)oxide was as-sessed under various experimentalconditions, both on samples of syn-thetic water and of groundwater of theprovince of Tucumán (Argentina). Theefficiency is affected in unpredictableways by changes in the chemical ma-trix, or by changes in the operativeconditions that affect the nature of thegenerated oxides, the oxidation ofAs(III) to As(V), and its incorporationto the solid in formation. Although theeffect of the solar irradiation is variable,depending on the experimental condi-tions, a versatile procedure to treat wa-ters of different compositions shouldbe based on the use of the solar en-ergy, which accelerates the oxidationof As(III) to As(V).

On the other hand, the possibilityof employing different minerals and

simple materials to improve the re-moval efficiency was studied. The re-moval efficiency was studied in thepresence of natural pelites and sand-stones of the region, and in the pres-ence of baling wire. This last materialresults promising, but the problem ofcoloring water should be solved.

IntroductionIn view of the difficulties encoun-

tered in achieving high efficiencies inAs removal, as described in the previ-ous report [5 ], it was decided to carryout two lines of further studies:

1. A series of ancillary studies inthe laboratory on the conventionalSORAS method, to characterize thenature of the solids formed under dif-ferent experimental conditions, and toevaluate the efficiency of As removal.The results, together with the fieldmeasurements previously described,were used to draw conclusions about

Chapter 2

Advances in solar oxidation removal ofarsenic in waters of Tucumán, Argentina

María Gabriela García1 , Hurng J. Lin2 , G. Custo2, Josefina d´Hiriart3 ,Margarita del V. Hidalgo3, Marta I. Litter2,4 y Miguel A. Blesa2,4

1 Centro de Investigaciones Geoquímicas y de Procesos de la Superficie. Facultad de Ciencias ExactasFísicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba2 Unidad de Actividad Química, Centro Atómico Constituyentes, Comisión Nacional de Energía Atómica,Buenos Aires, Argentina.3 Centro de Investigaciones y Transferencia en Química Aplicada. Facultad de Ciencias Naturales e InstitutoMiguel Lillo. Universidad Nacional de Tucumán.4 Escuela de Posgrado, Universidad de General San Martín, Buenos Aires, Argentina.[5] M. G. García, M. del V. Hidalgo, M. I. Litter, M. A. Blesa, As removal by SORAS in Los Pereyra, Provinceof Tucumán, Argentina, in: Solar Light Assisted Arsenic Removal in Rural Communities of Latin America, M.I. Litter and H. D. Mansilla, Eds., Digital Graphic, La Plata, Argentina, (Progress Report for ASO Project AE 141/2001). 2003.

58

the most likely ways to overcome thedifficulties.

2. A series of laboratory tests toexplore the possibility of using prom-ising simple materials (pelites, sand-stones, and baling wire) in conjunctionwith solar light to remove arsenic fromwaters with the typical composition ofwell water in Tucumán.

1. Laboratory study of the factorsinfluencing the efficiency of arsenicremoval by SORAS in water matricesrepresentative of the conditions of LosPereyra, Province of Tucumán, Argen-tina

Materials and methodsThe experimental procedure for

SORAS was followed using a series ofsynthetic solutions. The solids precipi-tated from solutions containing ferric orferrous salts under various conditionswere separated by filtration throughcellulose acetate membranes, andcharacterized by PXRD, FTIR andSEM-EDAX. Residual concentrations ofFe and As were measured as de-scribed in the previous paper [1]. Alter-natively, As was measured in somesamples by Total Reflection X-RayFluorescence; internal comparisonsdemonstrated that both methods gaveessentially the same results. Sun irra-diance was, as in our previous report,ca. 8,000 Wh m-2 day-1 [1].

The explored experimental vari-ables were concentration of Fe(II) orFe(III), amount of added lemon juice,and irradiation time.

ResultsAll solids are shown to be amor-

phous by PXRD analysis, with no cleardiffraction peaks, and only subtle dif-ferences in their diffractograms. Whenthe starting material is a ferric salt,

ferrihydride (a precursor to goethite, α-FeOOH) forms, and the fast hydrolyticreaction in near neutral pH water isslowed down by complexing agentssuch as citrate. The structural char-acteristics of the final product are simi-lar, but some hints of a better degreeof crystallinity are seen in thediffractogram. These hydrolytic reac-tions, when carried out slowly, gener-ate nanosized rods of β-FeOOH thataggregate orderly to yield larger par-ticles; these recrystallize to goethite,which is the final stable product [6 ].On the other hand, the oxidative pre-cipitation of ferrous salts, if adequatelyconducted, leads to cubic phases,such as magnetite, Fe3O4, ormaghemite, γ-FeOOH, with apprecia-bly different sorptive properties [2].

FTIR spectra (not shown) are alsoindicative of the formation of hydrousferric oxides. There are no signals at-tributable to AsO4 moieties, in agree-ment with the modest As/Fe molar ra-tio in the solid (see below). It is known,however [7 ] that the solids formedunder very large loads of As may con-tain as much as 25% As atoms.These conditions, perhaps of interestin Bangladesh, do not apply to thewaters studied here.

The SEM pictures of the solids (Fig-ure 1) indicate the presence of largeaggregates of small, sub-micronicunits, probably composed of aggre-gates of even smaller particles.

Table 1 shows the results of thestudy of the solids during As removalusing ferric salts; the values were cal-culated from the concentrations mea-sured in the residual solutions. Inspec-tion of the data demonstrates the op-eration of subtle effects. At low initialiron concentration, sunlight has a posi-tive effect on As removal only in the

Advances in solar oxidation removal of arsenic in waters of Tucumán, ArgentinaMaría Gabriela García, Hurng J. Lin, G. Custo, Josefina d´Hiriart, Margarita del V. Hidalgo, Marta I. Litter y Miguel A. Blesa


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absence of lemon juice (samples Eand G; cf. samples F and H). At higherinitial Fe (samples A-D), irradiationdoubles removal efficiency. The effectof lemon juice addition is minor at 9mg/L initial Fe. Irradiation and lemonjuice operate on two factors: the for-mation of the solid, and the incorpora-tion of As in it. At low [Fe]0, practically100% Fe precipitates, irrespective ofthe experimental conditions. The com-parison of samples E and F demon-strates that, in the dark, lemon juiceincreases the uptake of As, probablybecause of an enhanced oxidation ofAs(III) during precipitation and/or a de-crease in the rate of precipitation ofFe(III). Comparison with the equivalentexperiments under light (G and H)shows that lemon juice has now theopposite effect, probably because anefficient photo-Fenton cycling rapidlyremoves the iron, not allowing forenough time for As to oxidize.

Table 2 shows the results ob-tained in the oxidative precipitation offerrous salts; a more efficient removalof arsenic is clearly indicated by thedata. The entries J and K in Table 2are equivalent to the entries B and D,respectively, in Table 1. In the dark, theuse of ferrous salt at 9 mg/L in thepresence of citric acid leads to a sig-nificant increase in the removal of As(56 vs. 31%, entries J and B), withoutnoticeably affecting the removal of iron.Under light (entries K and D), both ironprecipitation and As removal are muchenhanced for experiments using Fe(II)as the starting iron salt. Arsenic re-moval using 3 mg/L Fe(II) (entries Mand O) is less efficient, but still ad-equately effective. At 3 mg/L, (eitherFe(II) or Fe(III)) solar light has, if any, anegative effect on As removal. In thesecases, the rapid cycle of iron seems

to arrest the possibility of As incorpo-ration. Entries L and N, in the absenceof citric acid, are very interesting be-cause total As removal is achievedunder these conditions, both in the darkand under light.

EDX analysis of the solids indicatehigher As/Fe ratios than those ob-tained from the measurement of re-sidual concentrations. Typical Fe/Asvalues from EDX are in the range 6.5– 8.5. A possible origin of the discrep-ancy is the enrichment of As in thesurface of the solid.

ConclusionsThe efficiency of As removal de-

pends on the mechanism of formationof the solid iron (hydr)oxide, the rate ofAs(III) oxidation, and the possibility ofincluding As(V) in the growing solid.Several possible combinations of therelevant variables lead to different re-sults that are difficult to interpret. Givenenough Fe and alkalinity, As may beremoved by the simple flocculationprocess in the dark under aerobic con-ditions. Under light, the removal of Asbecomes less sensitive to the initialiron concentration, but the efforts tomake the process efficient at levelsbelow 10 mg/L Fe indicate that muchattention must be given to the othervariables. The best set of conditionsseems to be the formation of solids byoxidative precipitation (starting ferroussalts), which allows overcoming theproblems derived from low levels of Feconcentration. It should be noted thatZaw and Emett [4] quote 20 mg/L asthe optimum iron concentration, farabove the values sought by SORAS.The effect of complexing agents (cit-ric acid) depends on the other vari-ables; it seems to be beneficial whenthe iron source is already in the +3

60

oxidation state, whereas it is not veryimportant in media containing Fe(II); itis also essential to guarantee sourcesof alkalinity (bicarbonate, or the oxida-tion of citrate). When alkalinity is notadequately taken into account, the ef-fect of acid complexants may in factbe negative.

In practice, when attempting to re-move As from waters of unspecifiedcomposition, the best practice seemsto be the use of solar light, moderateamounts of iron and very small con-centrations of citric acid.

Inefficient arsenic removal can betraced to a variety of reasons. As dis-cussed above, the details of themechanisms of solid formation andconcurrent As(III) oxidation changesubtly but importantly, depending on theexperimental conditions. In somecases, the amount of the (hydr)oxidesparticles precipitated may not sufficeto remove the anionic arsenic speciesin solution. In addition, arsenate ad-sorption can be interfered by the pres-ence of some other anions that com-pete for the sites of sorption.

All these conclusions point out tothe necessity of performing previoustreatability studies to the waters in thelocality in which the RAOS method hasto be applied.

2. Arsenic removal in ground-waters: low-cost, modified SORAStechnologies using promisingsimple materials

IntroductionPreliminary studies indicated that dif-

ferent minerals and simple materialswere potentially convenient for arsenicremoval when exposed to sunlight. Asremoval in the presence of pelites (smallgrain sediments of variable composi-

tions) from the El Cadillal Formation andfrom Potrero de Las Tablas had beenobserved to be efficient; however, thewater changed its color after the test andit was difficult for it to recover its translu-cent and colorless condition by meansof a traditional filtration process. Therewas no such problem when carrying outtests with baling wire, at least during thetime of exposure to sunlight, whichwould eventually turn into an advantagedue to the reduction in the time requiredfor the removal of As. Important potenti-ality were observed also with local sand-stones.

In order to explore the different pos-sibilities, the following actions werecarried out:

• Mineralogical identification of theminerals that proved to be efficient inSORAS tests.

• Determination of the contents ofiron in pelites.

• Multivariate analysis in order togroup the wells under study and iden-tify the most influential chemical vari-ables.

• Conduction of tests under con-trolled conditions in order to:

− Confirm the efficiency of pelites,sandstones and baling wire.

− Confirm the influence of the useof lemon juice.

− Study the influence of the matrixby changing the parameters identifiedas the most important ones in the wa-ter wells under study.

• Efficiency tests of the selectedconditions in water samples from thewells.

• Analysis of the influence of thematrix.

Mineralogical identification ofthe pelites that proved to be effi-cient in SORAS tests.



61

This identification was done bymeans of X-ray diffractograms, shownin Figures 2 and 3, from pelites ex-tracted from Lules (locality belongingto El Cadillal formation) and fromPotrero de las Tablas (correspondingto the same geological formation).Both localities are close to San Miguelde Tucumán, to the N.W.

Multivariate analysis of thechemical composition of the waterfrom shallow wells at Los Pereyra

As commented in Section 1, theresults obtained so far show that theefficiency in the removal of As isstrongly influenced by the water ma-trix. In order to design field tests forwater samples from wells with similarionic composition, a statistical studyof the geochemical data of the wellswas carried out.

Statistical calculations were carriedout with the program STATISTICA 4.2(Statsoft Inc., 1993). The population ofchemical data corresponds to samplestaken from shallow wells at the loca-tion of Los Pereyra (43 wells).

The results of this study allowedgrouping, through factor analysis,those shallow wells whose chemicalcomposition is determined by thesame geochemical process. Five fac-tors were identified that explain the81.6% of the variance, and which havebeen identified with mineral phases orexternal agents that have great influ-ence on the chemical composition ofthe water. Factor 1 groups total dis-solved solids, Cl-, Na+, SO

42-, Ca2+,

Mg2+, Li+ and Sr2+. These ions comemainly from the dissolution of miner-als such as halite (NaCl), and gypsum(CaSO4.2H2O). Factor 2 groups ni-trate, aluminum and iron. The pres-ence of these species has been at-tributed to products of the decompo-

sition of compounds thrown in septictanks and agrochemicals. Factor 3 in-cludes F, As and V, elements derivedfrom the dissolution of the volcanicglass identified in the sediments form-ing the phreatic aquifer of the area un-der study. Factor 4 includes HCO3

- andB, which also come from the weath-ering of volcanic glass. The differencebetween these two groups is probablydue to the existence of two volcanicevents with different chemical compo-sition. Factor 5 only includes depth.

The population has been divided inthe following groups:

• Group 1 (halite, gypsum): wells4, 7, 9, 10, 14, 17, 20, 30, 38, and 39

• Group 2 (contaminants): wells22, 24, 32, and 41.

• Group 3 (volcanic glass 1): wells6, 8, 12, 13, 19, 23, 25, 26, 28, 29, and31.

• Group 4 (volcanic glass 2): wells5, 21, 27, 34, 37, and 40.

• Group 5 (depth): wells 1, 11, 15,16, 18, 33, 35, 36, 42, and 43.

These results are preliminary andare currently being verified.

Arsenic removal testsArsenic removal tests with previ-

ously tested materials were carriedout in order to assess their efficiencyas iron provision and dosage sources.

Materials and methodsThe materials used were minerals

found in the Province of Tucumán,pelites from the El Cadillal Formationand from Potrero de Las Tablas, wherethe presence of iron oxides is pre-sumed, and baling wire, which is sup-posed to have a high content of iron.

Tests were carried out with waterwith a controlled ionic composition(CIC water), whose matrix is distilled

62

water with the addition of an arsenicstandard to reach a given concentra-tion. A Merck standard of sodium ars-enite was used.

The methodology basically con-sisted in adding the material to betested to a polyethyleneterephthalatePET recipient containing the CIC wa-ter, and exposing it to solar irradiationfor approximately 4 hours. Tests withand without the addition of lemon juicewere carried out, as well as reagentcontrol tests. Initial and final conditionswere determined for: conductivity(Metrohm E 583 conductimeter), tur-bidity (Orbeco-Hellige 966 turbidime-ter), pH (Metrohm 704 pHmeter), tem-perature and dissolved oxygen(Winkler method), and iron and arsenicthrough atomic absorption (Hitachi Z-5000 for Fe and Perkin Elmer for As).Rough determinations of arsenic werealso done with a Merck kit (measure-ment range 0.01-0.50 ppm). The ini-tial pH of the tests was adjusted bymeans of the addition of a solution ofsodium hydroxide or hydrochloric acid.The 0.45 µm cellulose acetate filtersused to filter the samples, for AA read-ings, were kept to determine the min-eralogical properties of the suspendedmaterial with X-Ray diffractometry(Philips PW3710 BASED). UV radia-tion values were recorded at 312 nm(Cole-Parmer series 9811 radiom-eter).

Tests were designed in order to:A – Select material as iron source

and provision.B – Analyze the effects of variations

in mass and pH on the material se-lected.

Results and discussionThe tests corresponding to group

A were carried out in four different sets

for each of the materials to be tested.Control tests without lemon juice werealso done. The results show a low ef-ficiency in arsenic removal, except fora test carried out to verify the suitabil-ity of baling wire in the absence oflemon juice. These results are shownin Table 3. The values of Fe and Aswere verified by means of Atomic Ab-sorption.

In view of this result, a test wasdesigned and carried out by triplicateto verify its validity. The characteris-tics of dilution water are shown inTable 4, and the results in Table 5.

F0 represents the initial conditionsof the tests, that is, the conditions be-fore the addition of the wire. SamplesF1, F2, and F3 were exposed to sun-light for 4 hours. After that time, theywere all colorless. The samples iden-tified as XH and XV were not exposedto solar irradiation. Sample XV wasplaced in a vertical position, whilesample XH was placed in a horizontalposition in a room lit with natural light.

Although special care was taken inorder to reproduce the initial conditions,the results could not be replicated. Thetests carried out under sunlight presenta negative dependency between theamount of As removed and the amountof Fe in the final solution (Figure 4).Control tests carried out with no solarexposure did not replicate the originalresults either; and in this case, ahigher removal rate is associated to ahigher content of Fe in the final solu-tion. However, since only two testswere carried out, no dependency canbe assumed until further tests aredone. Efficiency in As removal is ran-dom as regards the other variables.

In the samples exposed to solar ir-radiation, a temperature increment of11°C can be observed. The flasks



63

were kept in order to observe the evo-lution of color, and eventually the con-tent of arsenic in the solution.

Based on these results, baling wirewas chosen to carry out Fe provisionand dosage tests for As removal testsin CIC waters.

Table 6 shows the characteristicsof the dilution water used in tests car-ried out with 6 g baling wire in CICwater, repeating the same experimen-tal conditions. X0 represents initial con-ditions (before adding the wire). Thesamples identified as X1, X2, X3, andX4 were under the sunlight for 4 hours,with a completely cloudless sky. Allsamples were colorless after solarexposure. The cellulose acetate filtersused for the filtration process beforeAA Fe and As readings of the samplesexposed to sunlight presented a yel-low coloration.

An increase in the efficiency of ar-senic removal is observed as com-pared with the tests carried out with 4g baling wire, as well as a tendencytowards a decrease of efficiency in Asremoval as the final Fe content in thesolution increases (Figure 5). There isalso an increase in the consumptionof dissolved oxygen as compared withthe tests carried out with 4 g balingwire. The increase of temperature inthese tests was of 14°C.

Then, tests with 8 g baling wire andtests to control pH variation (5, 8, and9) were carried out. AA results for Asare still pending for these tests. Thereare qualitative data available, obtainedwith a kit. Figure 6 shows, for example,

the results of As determination with akit for SORAS tests done with 8 g bal-ing wire. A removal of probably a 75%can be observed. This remains to beverified by AA readings.

As regards the effect of time on thetests, it can be observed that after 4hours of exposure to sunlight, waterremains colorless. This, however,changes with time; first, watersamples take on a yellowish hue, andfinally turn to orange. Figure 7 showsthe bottles corresponding to the testswith 4 g baling wire.

X-ray diffraction analyses were per-formed on the material retained by thecellulose acetate filters. Results indi-cate that the material could beferrohexahydrite (FeSO4.6H2O). Thisis a preliminary result and is currentlybeing verified.

Solar radiation measurementsin the test sites were also done. Re-sults are shown in Table 8.

ConclusionsThe removal efficiency in the pres-

ence of natural pelites and sand-stones of the region, and in the pres-ence of baling wire was studied. Thislast material results promising, but theproblem of coloring water should besolved.

References[1] M. A. Blesa, E. Matijevic, Adv. Col-loid Interf. Sci. 29 (1989) 173-22.[2] A. Manceau, Geochim.Cosmochim. Acta, 59 (1995) 3647-3653.

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