Adsorción-desorción del metal PB (II) a modelos de partículas coloidales del suelo

84 páginas.-- 17 figuras.-- 6 tablas.-- 93 referencias.-- Memoria del XXXVIII Curso Internacional de Edafología y Biología VegetalDirector: Celis, R.Dos grupos de materiales, minerales y orgánicos, constituyen la fase sólida del suelo. Aunque ambos son importantes, desde el punto de vista cuantitativo y por regla general, la materia mineral es mucho más abundante que la orgánica. Así, podemos establecer un valor medio del 95% para la fase mineral y un 5% para la orgánica. No obstante, los suelos de Andalucía Occidental, por ejemplo, tienen un contenido medio en materia orgánica del 1-2% , pudiendo llegar el %M.O. hasta el 50% en suelos orgánicos (si el %M.O. < 1 entonces empieza a haber problemas de deficiencia de materia orgánica desde el punto de vista agrícola).Peer reviewe

Adsorción-desorción de los metales pesados Pb(II) y Hg(II) por modelos de partículas coloidales del suelo

4 páginas, 2 figuras, 1 tabla, 3 referencias.-- Publicado en el Capítulo IV: Contaminación y Medio Ambiente.-- Trabajo presentado a la XVII Reunión Científica de la Sociedad Española de Arcillas, celebrada en Elche (Alicante) y Castellón, del 27-29 de noviembre de 2002.El destino de los metales pesados en el medio ambiente está controlado por las reacciones de adsorción a los coloides del suelo. Por otro lado, las interacciones entre los constituyentes del suelo pueden alterar significativamente la cantidad y naturaleza de la superficie expuesta por los coloides del suelo para la adsorción de contaminantes. Por tanto, las predicciones sobre la extensión de la adsorción basadas en la suma de las capacidades adsorbentes de los constituyentes individuales del suelo pueden desviarse de lo que ocurre en la naturaleza (1). En la bibliografia han sido poco estudiadas las interacciones entre contaminantes y adsorbentes polifásicos, aunque en la última década ha aumentado la atención dada al estudio del comportamiento de modelos de asociaciones coloidales para obtener una interpretación más realista del proceso de adsorción en el suelo (2). En este trabajo se han determinado las capacidades adsorbentes de modelos de partículas coloidales binarias y ternarias que contienen montmorillonita (SW), ferrihidrita (Fh) y ácido húmico (AH) para dos contaminantes inorgánicos, los metales pesados Pb(lI) y Hg(II), Y se compararon con las capacidades de adsorción de los constituyentes individuales. Las partículas modelos se prepararon en el laboratorio y se caracterizaron por análisis elemental, espectroscopía infrarroja, difracción de rayos X y medidas de superficie específica. Se estudió la adsorción-desorción de Pb(lI) y Hg(ll) por parte de los diferentes adsorbentes y se utilizaron las técnicas de espectroscopía infrarroja y difracción de rayos X para analizar los mecanismos de interacción.Este trabajo ha sido financiado por el proyecto del MCYT REN2001-1700-C02- 01/TECNO y por el grupo RNM124 del PAI de la Junta de AndalucíaPeer reviewe

Estudio de coloides naturales y modificados como adsorbentes para la reducción de la contaminación de suelos y aguas

Hasta la fecha, la mayor parte de la investigación en organoarcillas ha estado relacionada con grandes cationes orgánicos, sin grupos funcionales específicos, tales como cationes alquilamonio, prestándose mucha menor atención a las arcillas modificadas con cationes orgánicos con grupos funcionales polares. Los cationes orgánicos con los grupos funcionales seleccionados podrían permitir la modificaciones electiva de la superficie del mineral de la arcilla, según la fórmula estructural del pesticida a absorber, e incluso podrían dar a las organoarcillas un carácter de absorbentes dobles con afinidad tanto por metales pesados (gracias a su grupo funcional polar) como por pesticidas (selectivamente por su funcionalidad o no selectivamente mediante interacciones hidrofóbicas). Muy recientemente, Sheng et al. (1999) describieron un absorbente doble de plomo y clorobenceno intercambiando cationes carboxideciltrietilamonio por los cationes inorgánicos de la montmorillonita, consiguiendo así una retención simultánea de ambos contaminantes. Además, los cationes orgánicos con baja toxicidad u origen natural serían de particular interés. El carácter natural de las técnicas de remediación se ha buscado, en la literatura científica, no sólo por disminuir la toxicidad que puedan agregar al medio el uso de estas técnicas, sino por su bajo coste y ubicuidad, algo muy importante a la hora de optimizar los métodos de descontaminación. Dentro de este contexto, el objetivo general de este trabajo ha sido evaluar la viabilidad de preparar organoarcillas a partir de cationes orgánicos de origen natural con diversos grupos funcionales en sus estructuras y caracterizar las propiedades adsrobentes de las orgnaoarcillas resultantes para diversos plaguicidas y metales pesados.Peer Reviewe

Interacciones entre componentes activos de la fracción coloidal de los suelos

4 páginas, 1 figura, 2 tablas, 6 referencias.-- Publicado en el Capítulo III: Edafología y Química Agrícola.-- Trabajo presentado a la XVII Reunión Científica de la Sociedad Española de Arcillas, celebrada en Elche (Alicante) y Castellón, del 27-29 de noviembre de 2002.Los coloides organominerales naturales son asociaciones íntimas de partículas inorgánicas y materia orgánica entre las que tienen lugar muchos y muy variados tipos de interacciones. El modelo actual de partícula coloidal natural consiste en un núcleo mineral (p.e., filosilicatos) asociado con óxidos, hidróxidos u oxihidróxidos metálicos y todo ello recubierto en mayor o menor grado por materia orgánica (1, 2). Gran parte de la superficie expuesta por el coloide corresponde al recubrimiento de materia orgánica y es por esto por lo que se considera que la materia orgánica es la principal responsable de la reactividad de las partículas coloidales naturales. En cualquier caso, la explicación a las propiedades físicoquímicas de los suelos hay que buscarlas en las características y propiedades de las asociaciones organominerales más que en las de los componentes aislados, ya que los procesos de interasociación pueden alterar en gran medida propiedades tan importantes como la estructura del suelo y su reactividad frente a los compuestos antropogénicos y naturales que a él llegan.Este trabajo ha sido financiado por los proyectos EVK1-CT-2001-00105 de la UE y REN2001-1700-C02-01rrECNO del MCYT.Peer reviewe

Formulaciones de liberación lenta de herbicidas basadas en montmorillonitas modificadas con cationes orgánicos naturales

11 páginas, 4 figuras, 1 tabla, 7 referencias. Comunicación en panel, P-11, presentado a la XIX Reunión científica de la Sociedad Española de Arcillas, 26, 27 y 28 de septiembre de 2005, Salamanca (España).[EN]: To reduce pesticide leaching losses, pesticides can be applied to soil incorporated into a matrix or sorbent, such as organoclays, which limit the amount of pesticide immediately available for undesirable transport losses. To date, most research on organoclays as sorbents of pesticides has dealt with organic cations without specific functional groups, such as alkylammonium-type cations; much less attention has been given to the use of organic cations containing specific polar functional groups in their structure. In this work, two montmorillonites (SWy-2 and SAz-1) modified with different natural and synthetic organic cations (L-carnitine, L-cystine dimethyl ester, and hexadecyltrimethylammonium) were mixed with two pesticides (simazine and imazethapyr) following different protocols (physical mixture, weak-association complex, and strong-association complex), and the resulting organoclay-herbicide complexes were assayed as slow release formulations of the pesticides.Water release kinetics, column leaching profiles, and bioassays demonstrated that organoclays prepared from functionalized natural organic cations can be used as supports in slow release formulations, similar to organoclays prepared from alkylammonium-type cations. The specificity of functionalized organoclays and the use of non-toxic, natural organic cations for their preparation are suggested as important advantages of the use of the proposed organoclays.[ES]: Actualmente los problemas medioambientales asociados al uso de plaguicidas, particularmente de plaguicidas de elevada movilidad, preocupan debido al incremento de la presencia de estos compuestos agroquímicos en aguas superficiales y subterráneas. Con el fin de minimizar las pérdidas por lixiviación, los plaguicidas pueden ser aplicados a los suelos incorporados en matrices o transportadores , que limitan la cantidad del plaguicida disponible para estas pérdidas no deseadas, como son las organoarcillas. Hasta ahora, la mayor parte de la investigación en organoarcillas ha estado relacionada con cationes orgánicos sin grupos funcionales específicos, tales como cationes del tipo alquilamonio, prestándose mucha menor atención a las arcillas modificadas con cationes orgánicos con grupos funcionales polares en su estructura. En este trabajo, dos montmorillonitas (SWy-2 y SAz-1) modificadas con distintos cationes orgánicos de origen natural o sintético y funcionalizados o no (L-carnitina, L-cistina dimetil éster y hexadeciltrimetilamonio) se han mezclado con dos plaguicidas distintos, con simazina (débilmente básico) e imazetapir (plaguicida anfótero), de diversas maneras (mezcla física, complejo débil y complejo fuerte). De esta forma se obtuvieron las formulaciones que se estudiaron como sistemas de liberación lenta de simazina e imazetapir.Este trabajo ha sido financiado por el proyecto del MCYT REN2001-1700-C02-01/TECNO y por el grupo RNM-124 de la Junta de Andalucía.Peer reviewe

Sorption-desorption of PB(II) by model associations of soil colloids

Natural colloids are organomineral associations of multiple soil constituents, which are the main contributors to sorption and transport processes affecting contaminants in soil and water. The importance of individual soil constituents on contaminants sorption is usually evaluated by studying the sorption behaviour on selected soil fractions or by investigating changes in sorption after removing soil constituents, such as Fe oxides or organic matter. An alternative approach is the use of model sorbents.Peer reviewe

Sorption-desorption of lead (II) and mercury (II) by model associations of soil colloids

Sorption by soil colloids largely determines the bioavailability of heavy metals and their movement in soil and aquatic environments. Due to soil constituents' interactions, the sorption behavior of natural soil colloids may not correspond to the simple sum of their individual constituents. In this work, sorption of Pb(II) and Hg(II) ions by binary and ternary model particles containing Wyoming montmorillonite (SW), poorly crystallized ferrihydrite (Ferrih), and soil humic acid (HA) was investigated and the results obtained were compared with the sorption behavior of the individual constituents. For single sorbents, Pb(II) sorption was high on HA, moderate on SW and zero on Ferrih, whereas Hg(II) sorption decreased in the order: HA ≫ Ferrih > SW. Ferrihydrite coatings on SW had little effect on Pb(II) and Hg(II) sorption by the clay. Humic acid coatings on SW significantly enhanced sorption of both heavy metals, whereas, unexpectedly, HA coatings on Ferrih did not enhance heavy metal sorption. This last result was attributed to blockage of the functional groups of HA responsible for heavy metal sorption (such as carboxylic groups) as a result of their interaction with the Ferrih surface. A similar behavior was observed for Pb(II) in ternary particles containing HA. Sorption by the model associations was highly reversible. The results of this study confirmed that the sorptive behavior of colloidal particles for heavy metals is not the simple sum of the contributions of the single constituents, indicating the usefulness of considering polyphasic model sorbents to achieve a more realistic interpretation of the sorption process in soil.This work has been partially supported by the MCYT Project REN2001-1700-CO2-01/TECNO, the EU Project EVK1-CT-2001-00105 (LIBERATION) and by Junta de Andalucía through Research Group RNM124. M. Cruz-Guzmán gratefully acknowledges the Spanish Ministry of Education and Culture for her F.P.U. fellowship.Peer Reviewe

Adsorption of the herbicide simazine by montmorillonite modified with natural organic cations

Three organic cations with a natural origin (L-carnitine, L-cystine dimethyl ester, and thiamine) were introduced at different loadings in the interlayer of a low-charge montmorillonite, and the performance of the modified clays as adsorbents of the herbicide simazine was investigated using batch adsorption-desorption experiments. The organic cations were selected on the basis of their natural origin and the presence of diverse functional groups in their structures, which was expected to influence simazine adsorption. Elemental analysis and spectroscopy results demonstrated the presence of the organic cations in the modified montmorillonites and their entrance in the clay mineral interlayers. Batch adsorption results showed that modification with thiamine (Kf = 96-138), cystine dimethyl ester (Kf = 400-753), and especially carnitine (Kf > 10 000) enhanced the adsorption of simazine by montmorillonite (Kf = 28-47). It appeared that the specific interlayer microenvironment provided by the functional groups of each organic cation was an important factor controlling the adsorption efficiency of the modified clays. For carnitine and cystine dimethyl ester, the increase in simazine adsorption was considerably greater than that observed after montmorillonite modification with >classical> alkylammonium cations, such as phenyltrimethylammonium or hexadecyltrimethylammonium. This illustrated how modification of smectitic clay minerals with natural organic cations containing appropriate functional groups can be a useful strategyto improve the performance of organoclays for the removal of specific organic pollutants from the environment.Peer Reviewe

Heavy metal adsorption by montmorillonites modified with natural organic cations

Agricultural and industrial pollution release large amounts of heavy metals into the atmosphere, surface water, soil, and plants. The protection and restoration of soils and water contaminated with heavy metals generate a great need to develop efficient adsorbents for these pollutants. This study reports the adsorption of Pb(II) and Hg(II) by two reference montmorillonites, Wyoming (SWy-2) and Arizona (SAz-1), that were pretreated with various natural organic cations containing different functional groups (L-carnitine, L-cysteine ethyl ester, L-cystine dimethyl ester, and thiamine cations) and with synthetic, nonfunctionalized organic cations (hexadecyltrimethylammonium [HDTMA] and phenyltrimethylammonium [PTMA] cations). Most of the organoclays adsorbed less Pb(II) than the untreated montmorillonites, with the exception of the L-carnitine-treated montmorillonites. The carboxyl functional group on L-carnitine was apparently effective for complexing Pb. In contrast, Hg(II) adsorption was greatly increased by several of the organic cation pretreatments. Sulfur-containing organic functional groups enhanced Hg(II) adsorption. The synthetic organic cations PTMA and HDTMA suppressed adsorption of Pb(II) and Hg(II) because these organic cations competed with the metals for adsorption sites on the day surfaces and lack organic functional groups capable of interacting with the heavy metals. These findings are consistent with prior understanding of organic functional group-metal complexation reactions but go further by demonstrating that organoclays can be selectively functionalized with natural organic cations to enhance their affinity for heavy metals.This work was partially supported by the MCYT Project REN2001-1700-CO2-01/TECNO and by Junta de Andalucía through Research Group RNM124. M.C-G. gratefully acknowledges the Spanish Ministry of Education and Culture for her F.P.U. fellowship.Peer Reviewe

Adsorption of pesticides from water by functionalized organobentonites

Replacement of natural inorganic cations of clay minerals with organic cations has been proposed as a strategy to improve the adsorptive capacity of clay minerals for organic compounds, including pesticides. The organic cations most commonly used for this purpose have been quaternary ammonium ions containing alkyl or aryl chains without specific functional groups. In this work, we evaluated the ability of two bentonites (SWy-2 and SAz-1) exchanged with four natural organic cations containing diverse functional groups (L-carnitine, L-cysteine ethyl ester, L-cystine dimethyl ester, and thiamine) as adsorbents of pesticides varying in their chemical structures (simazine, hexazinone, triadimefon, alachlor, carbaryl, and imazethapyr). For comparison purposes, the adsorptive properties of two >classical> organobentonites, hexadecyltrimethylammonium- and phenyltrimethylammonium- exchanged bentonites, were also determined. Most organobentonites displayed higher affinity for the pesticides than the untreated bentonites, but the improvement in adsorption capacity varied depending on the characteristics of the pesticide and the interlayer organic cation. Triadimefon, carbaryl, and imazethapyr displayed the highest affinity for carnitine (Kf = 229-2377)-, thiamine (Kf = 83-354)-, and cystine (Kf = 96-100)-treated bentonites, respectively, whereas alachlor was adsorbed similarly by all organobentonites. In general, pesticide adsorption-desorption hysteresis was greater for adsorbents with the highest adsorption capacities. The results demonstrate that selective modification of smectitic clay minerals with natural organic cations containing appropriate functional groups can be a useful strategy to improve their performance for the removal of specific pesticides from the environment.Peer Reviewe