Evaluación de la adsorción de especies de arsénico en medio acuoso usando nanopartículas de magnetita, mediante simulaciones AB-Initio en el marco DFT orientada a la creación de filtros de agua. - Pilicita Riofrio, Victor Alexander (2020)
El objetivo de este estudio es evaluar la adsorción de especies de arsénico en medio acuoso usando nanopartículas (NPs) de magnetita, mediante simulaciones ab-initio en el marco de la teoría de la densidad funcional (DFT) orientado a la creación de filtros de agua. Se utilizó el software VASP para generar simulaciones numéricas de una nanopartícula de magnetita siguiendo tres etapas. La primera permite determinar los funcionales de intercambio en DFT y las dimensiones de las celdas para generar simulaciones fiables. Se propone tres ambientes cuya diferencia energética (energía de adsorción) determina la adsorción de átomos de As. La segunda etapa corresponde a la optimización de la adsorción del arsénico en la magnetita. La dinámica dicta que existirá un punto de minimización energética de adsorción que representaría la capacidad máxima de adsorción. Un ajusto basado en polinomios de Taylor proveen el valor máximo de adsorción de As mediante procesos de optimización usando cálculo de una variable. Finalmente, la tercera fase permitió determinar el área transversal óptima de dicho filtro, así como su anchura proveniente de un enfoque diferencial. Como caso de estudio se consideró el fluyente Rasayacu, Toacaso-Ecuador. Se usó el funcional PBE y una celda de magnetita de 24.08361A sin magnetización. Como resultado en medio acuoso, la magnetita tiene la capacidad de adsorber 5 átomos de especies de As. Se propuso un filtro (celulosa-NPs de magnetita) de geometría cilíndrica de área 216.423mm2; y 2 ecuaciones diferenciales que medien la adsorción infinitesimal de un área transversal dada (dAd(x))/dx=-µ y (dAd(x))/dx=-µAd(x). La solución a dichas ecuaciones describe la adsorción del As por parte de un área transversal infinitesimal del filtro en función de su anchura (x) con 1.08Gr y 1.513Gr (Gr grosor toalla de celulosa) respectivamente para cada solución. Se recomienda realizar mediciones experimentales para verificar los datos expuestos en este trabajo.