Remoción de arsénico mediante el uso de nanopartículas de NdFe funcionalizadas con biofilm de microbacterium oxydans AE038-20

Abstract

El arsénico (As) es un elemento altamente tóxico que puede encontrarse de forma natural en el agua de algunas zonas de la región del NOA. Dicho metal está sujeto a una amplia gama de transformaciones biogeoquímicas que implican la participación de numerosas bacterias.La habilidad de los microorganismos de congregarse en biofilms y el uso de nanotecnologías puede ser un gran aporte para el diseño de nuevas estrategias para la remoción del arsénico o su transformación en formas menos tóxicas. Estudios preliminares determinaron que Microbacterium oxydans AE038-20 es capaz de formar biofilm, metabolizar compuestos orgánicos del As y de oxidar parcialmente As(III) a As(V). El óxido mixto de hierro y neodimio, NdFeO3, es un material magnético, nanocristalino, que ha demostrado importantes propiedades para la adsorción del arsénico en sus formas iónicas. El objetivo de este trabajo es preparar un sistema de nanopartículas de NdFeO3 como soporte para el biofilm de Microbacterium oxydans AE038-20 y estudiar los efectos del mismo en la remoción de As3+ del agua. Se sintetizó el óxido NdFeO3 a partir del precursor Nd[Fe(CN)6]·4H2O por descomposición térmica en un horno mufla a 700°C. La caracterización del óxido se realizó mediante DRX de polvos, IR, SEM y medidas de potencial Z. A fin de optimizar la interacción de las nanopartículas de NdFeO3 con el biofilm de Microbacterium oxydans AE038-20 se utilizó el software MINITAB 17. Las variables que se analizaron en el diseño experimentalfueron: cantidad de nanopartículas de NdFeO3, concentración de NaAsO2, pH, temperatura, fuerza iónica y presencia del biofilm bacteriano. Se obtuvieron nanopartículas de NdFeO3 exitosamente. Los cristales formados pertenecen al sistema cristalino ortorrómbico, (G.E.Cmcm), parámetros de red a=5,5887, b=7,7699, c=5,4553, α=β==90. En el espectro IR obtenido se evidenció banda correspondiente al estiramiento Metal-O a 559 cm-1. El PZC obtenido fue a un pH de 4,5 para el NdFeO3 en 0,01M de KCl. El sistema formado por el NdFeO3 y el biofilm bacteriano demostró, mediante ETAAS, disminuir la concentración de Asen la mezcla de reacción, siendo el mayor porcentaje de remoción igual al 82,9%. El análisis estadístico de los datos obtenidos determinó que los parámetros significativos dentro del proceso de adsorción son el pH y la fuerza iónica. La presencia del biofilm permitió la biotransformación del arsénico observando la presencia de As3+ y As5+ luego del tratamiento con el sistema de remoción diseñado, donde las células de Microbacterium oxydans AE038- 20 contribuirían al efecto observado.