UNA IDENTIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS DE REMOCIÓN DE ARSÉNICO CON ROCAS CALIZAS UTILIZADAS COMO MATERIAL FILTRANTE EN COLUMNAS DE PERCOLACIÓN.
Las altas concentraciones de arsénico (As) en el agua subterránea del municipio de Zimapán, estado de Hidalgo, México, han llevado a la búsqueda de soluciones para resolver esta problemática. Este estudio propone el uso de roca caliza nativa del sitio para la remoción de As. El material filtrante utilizado es roca caliza perteneciente a la Formación Soyatal del Cretácico Superior.
Para la experimentación se utilizaron siete columnas de percolación empacadas con la roca, con un tamaño de partícula entre 0.5 y 1.41 mm, en las cuales se trataron soluciones preparadas en el laboratorio con 1.2 mg/L de arseniato (AsO43-) y en coexistencia con uno de los siguientes iones: fluoruro (F-) a 2.6 y 5.2 mg/L; cloruro (Cl-) a 10 y 100 mg/L; sulfato (SO42-) a 80 y 240 mg/L; y bicarbonato (HCO3-) a 30 mg/L, durante 18 semanas. Además, se analizaron los residuos sólidos generados de las columnas de percolación mediante espectroscopía de absorción de rayos X (XAS, X-ray absorption spectroscopy) en el Elettra Synchrotron Trieste. Se utilizaron compuestos modelo preparados mediante pruebas en lote con CaCO3 (grado reactivo) y soluciones con agua desionizada y Na2HAsO4*7H2O a distintas concentraciones (300 y 12,000 ppm de As). Con el objetivo de realizar la especiación, es decir, la identificación de las principales especies de As presentes en las muestras, se utilizó el programa de cómputo: ATHENA computer program: XAS Data Processing para este propósito, y el ajuste de los espectros EXAFS (extended X-ray absorption fine structure spectra) para caracterizar los entornos de coordinación local del arsénico en las muestras con el programa informático: Artemis: EXAFS Data Analysis using Feff with Larch or Ifeffit.
De acuerdo con los resultados, los lixiviados presentaron concentraciones de As por debajo del límite permisible para agua de uso y consumo humano establecido por la norma oficial mexicana NOM-127-SSA1-2021. Se identificó al ion HCO3- como el principal ion interferente en el proceso de remoción de AsO43-. Además, el estudio de la especiación y ambiente de coordinación sugieren que la remoción de As por la calcita puede producirse mediante diferentes mecanismos, principalmente (1) la adsorción (formando complejos superficiales de esfera interna compartiendo esquina) y (2) la coprecipitación/incorporación (reemplazando AsO4 en el sitio del carbonato). Estos estudios permitieron evaluar la labilidad del As en los residuos sólidos y explorar la posibilidad de reincorporarlos al medio ambiente sin riesgo de contaminación del agua subterránea. La estabilidad de las especies químicas formadas genera resultados prometedores para proponer la aplicación generalizada del material geológico como material filtrante y disponer de los residuos de manera ambientalmente responsable.
Se agradece el apoyo de la DGAPA (Proyecto PAPIIT IN106121) para la realización de estos estudios.