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SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE REDES METALORGÂNICAS COMO ADSORVENTES DE ESPÉCIES DE ARSÊNIO
Última alteração: 2021-09-22
Resumo
https://youtu.be/urXVoBqljLA
A contaminação de corpos hídricos por arsênio com a consequente exposição humana, tem aumentado os riscos a cânceres, doenças cutâneas, vasculares, neuropatias, entre outros efeitos patológicos. Contudo, o tratamento convencional de água não é eficaz na retirada dessas substâncias. Uma alternativa para a remoção do arsênio é a utilização de redes metalorgânicas (Metal-Organic Frameworks – MOFs), cuja estrutura é baseada na conexão de Unidades de Construção Secundárias (Secondary Building Units – SBUs) e ligantes orgânicos. As SBUs podem interagir com os compostos de arsênio. Por isto, esta pesquisa visa analisar a adsorção dos contaminantes AsH3, H3AsO3, H3AsO4, HAsO2, HAsO3 e H2CH3AsO3, em SBUs do tipo paddlewheel de cobre(II) e de ferro(II), bem como do tipo prisma trigonal de cromo(III) e ferro(III), considerando a possibilidade de interferência das espécies Cl-, H2O, HCl, H2PO4-, HSO4- neste processo. Para tal, foram realizadas simulações computacionais no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP para obtenção de dados energéticos e estruturais dos processos adsortivos. Os ânions Cl e H2PO4- revelaram-se interferentes importantes, uma vez que apresentaram adsorções mais favoráveis nas SBUs do que as espécies de arsênio. O paddlewheel de ferro(II) apresentou melhor desempenho como sítio adsorvente, uma vez que foram obtidos menores variações de energia livre de Gibbs para a adsorção dos contaminantes avaliados. Verificou-se também que a molécula de água pode interferir na adsorção das espécies H3AsO3 e AsH3. Dessa forma, foi possível identificar interferentes importantes a serem considerados na remoção dos compostos de arsênio de águas contaminadas, além da subunidade mais indicada, dentre as investigadas, para a preparação de um adsorvente eficiente para o processo.
A contaminação de corpos hídricos por arsênio com a consequente exposição humana, tem aumentado os riscos a cânceres, doenças cutâneas, vasculares, neuropatias, entre outros efeitos patológicos. Contudo, o tratamento convencional de água não é eficaz na retirada dessas substâncias. Uma alternativa para a remoção do arsênio é a utilização de redes metalorgânicas (Metal-Organic Frameworks – MOFs), cuja estrutura é baseada na conexão de Unidades de Construção Secundárias (Secondary Building Units – SBUs) e ligantes orgânicos. As SBUs podem interagir com os compostos de arsênio. Por isto, esta pesquisa visa analisar a adsorção dos contaminantes AsH3, H3AsO3, H3AsO4, HAsO2, HAsO3 e H2CH3AsO3, em SBUs do tipo paddlewheel de cobre(II) e de ferro(II), bem como do tipo prisma trigonal de cromo(III) e ferro(III), considerando a possibilidade de interferência das espécies Cl-, H2O, HCl, H2PO4-, HSO4- neste processo. Para tal, foram realizadas simulações computacionais no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP para obtenção de dados energéticos e estruturais dos processos adsortivos. Os ânions Cl e H2PO4- revelaram-se interferentes importantes, uma vez que apresentaram adsorções mais favoráveis nas SBUs do que as espécies de arsênio. O paddlewheel de ferro(II) apresentou melhor desempenho como sítio adsorvente, uma vez que foram obtidos menores variações de energia livre de Gibbs para a adsorção dos contaminantes avaliados. Verificou-se também que a molécula de água pode interferir na adsorção das espécies H3AsO3 e AsH3. Dessa forma, foi possível identificar interferentes importantes a serem considerados na remoção dos compostos de arsênio de águas contaminadas, além da subunidade mais indicada, dentre as investigadas, para a preparação de um adsorvente eficiente para o processo.
Palavras-chave
Adsorção de arsênio. Modelagem molecular. MOFs.