Adsorción de arsénico en agua por medio de nanopartículas de óxido férrico soportadas en una matriz mesoporosa SBA-15

El consumo de agua con elevadas concentraciones de arsénico es un grave problema en decenas de países en el mundo que afecta a la salud humana con el desarrollo de varios tipos de cáncer. La tecnología de adsorción acompañada del uso de nanopartículas se estudia como una alternativa altamente eficiente para la mitigación de especies inorgánicas de arsénico en agua. En este trabajo se desarrolló una matriz de sílice mesoporosa del tipo SBA-15, por el método de sol-gel, con propiedades mejoradas para incrementar el área superficial específica. De esta manera se consiguió un material con más de 1,200 m2/g para incorporar en su superficie nanopartículas de óxido férrico dispersas que actuarían como sitios activos para la adsorción de iones de arsénico inorgánico. Las concentraciones de óxido férrico en los adsorbentes preparados fueron del 2, 3, 4 y 5% en peso con la intención de evaluar una propuesta económicamente atractiva. Los adsorbentes se caracterizaron por fisisorción de nitrógeno y microscopía electrónica de barrido-transmisión (STEM), difracción de rayos X en ángulos bajos y ángulos convencionales (XRD), espectroscopía Raman, fluorescencia de rayos X (XRF), potencial Z y espectroscopía de fotoemisión de rayos X (XPS). La determinación de arsénico en las muestras de agua se realizó por espectroscopía de absorción atómica después de evaluar el desempeño de las diferentes concentraciones de óxido férrico, la influencia del valor del pH, del tiempo de contacto y de la concentración inicial de arsénico en las soluciones. La máxima capacidad de adsorción para arsénico se consiguió a pH neutro y la concentración de 3% de óxido férrico en la superficie destacó del resto de los adsorbentes evaluados. Los resultados obtenidos de la cinética de adsorción, las isotermas de adsorción, el ambiente químico de las especies en XPS proporcionaron la información necesaria para modelar el mecanismo de adsorción entre los iones de arsénico y las nanopartículas de óxido férrico en el sistema propuesto.