Metal oxyhydroxides-carbon hybrid adsorbents to remove priority pollutants from water: fluoride and arsenic

"La contaminación del agua por fluoruros (F- ) y arsénico (As) es un problema de importancia mundial, ya que el agua subterránea de varios países excede los límites permisibles establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS), lo cual representa un riesgo para la salud humana. Por esta razón, el F- y el As se consideran contaminantes prioritarios que determinan la calidad del agua. Para eliminar o reducir la concentración de estos contaminantes se han implementado diversos procesos, tales como: intercambio iónico, precipitación-coagulación, electrodiálisis, nanofiltración, ósmosis inversa, y diálisis Donnan; sin embargo, la mayoría de estos métodos a menudo implican costos de operación elevados y mantenimiento continuo. El uso de adsorbentes diseñados específicamente para eliminar estos elementos representa una alternativa con gran potencial para ser aplicados a corto plazo en sistemas de tratamiento de agua. Una opción atractiva para mitigar la contaminación del agua por F- y As es el uso de carbón activado (CA) como material adsorbente. Sin embargo, este material tiene algunas limitaciones relacionadas con su capacidad y selectividad que deben ser superadas. La modificación de carbón activado con partículas de oxihidróxidos metálicos de tamaño nanométrico tiene el potencial de eliminar selectivamente estos contaminantes, sin embargo, el mayor reto es el anclaje de estos metales en la superficie del CA. Nuestro grupo de investigación ha contribuido en los últimos años a esta área de investigación mediante la síntesis de adsorbentes híbridos basados en oxihidróxidos metálicos-carbón con capacidad de adsorción elevada. Lo anterior considerando la relación entre el área específica, distribución de carga, grupos funcionales, contenido de metal y la capacidad de adsorción.""Water polluted with fluoride (F- ) and arsenic (As) is a problem of global relevance. The groundwater of several countries exceeds the allowable concentration limits for these compounds as recommended by the World Health Organization (WHO), thus posing a serious human health risk. For this reason, F- and As are considered priority pollutants that determine water quality. To eliminate or reduce the concentration of these contaminants, several processes have been implemented such as: ion exchange, precipitation- coagulation, electrodialysis, nano-filtration, reverse osmosis, and Donnan dialysis. However, most of these methods often involve high operating and maintenance costs. The use of adsorbents that are specifically designed for the removal of these elements represent a viable alternative for future water treatments system. An attractive option is the use of activated carbon (AC) as an adsorbent material. Nevertheless, limitations related to its capacity and selectivity must be overcome. The modification of the activated carbons surface with metal oxyhydroxides nanoparticles has the potential to selectively remove these contaminants. The biggest challenge is controlling the anchorage of the oxyhydroxide nanoparticles on the AC surface. Our research group has contributed in recent years to this research area by synthesizing hybrid adsorbents based on metal oxyhydroxides nanoparticles-AC with elevated adsorption capacities and chemical stability, this considering the relationship among surface area, charge distribution, functional groups, metal content, and contaminant uptake.