Estudio computacional para la evaluación del 1,3-diamino- 2-propanol en su potencial uso como agente quelante en remoción de Fe2+, Cd2+ y Pb2+ en aguas

Abstract

En el pasado algunos de los cuerpos hídricos más importantes del Perú fueron contaminados con metales pesados debido a la minería inescrupulosa de la época. En la actualidad, existe legislación que regula la cantidad de metales pesados que pueden verterse en los cuerpos de agua, lo que exige que estas aguas de proceso sean tratadas antes de su descarga. Existen diversas metodologías para tratar agua contaminada con metales pesados, y una de ellas es la remoción mediante el uso de agentes quelantes. Es posible hacer uso de estos agentes quelantes al inmovilizarlos en una superficie sólida para construir un filtro que sirva para remover metales. En el presente trabajo se evaluó la eficacia del 1,3-diamino-2-propanol para remover Fe2+, Cd2+ y Pb2+ de soluciones acuosas, estimándose la constante de formación de los complejos de estos metales con el ligando, para luego utilizarlas en un cálculo para estimar la cantidad de metales removidos por un fieltro grafítico funcionalizado. Los resultados teóricos obtenidos muestran que el 1,3-diamino-2-propanol es capaz de remover significativamente estos metales de una solución acuosa, y que un fieltro funcionalizado con el ligando es capaz de remover estos metales, llevando el agua tratada a cumplir con lo especificado por los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) de agua superficial para producción de agua potable subcategoría A1. La estimación de las constantes de formación se realizó mediante cálculos computacionales por Teoría del Funcional de Densidad, haciendo uso del funcional M06 y la base DEF2-SVP.

In the past, some of the most important water bodies in Peru were contaminated with heavy metals due to unscrupulous mining practices. Currently, legislation regulates the amount of heavy metals that can be discharged into water bodies, requiring that these process waters be treated in some way. There are various methods for treating water contaminated with heavy metals, and one of them is removal using chelating agents. An intelligent way to use these chelating agents is to attach them to a solid surface to construct a sort of filter. In the present work, the efficacy of 1,3-diamino-2-propanol was evaluated for removing Fe2+, Cd2+, and Pb2+ from aqueous solutions, estimating complex formation constants for these metals, which were then used to estimate the amount of metals removed by a functionalized graphite felt. The theoretical results obtained show that 1,3- diamino-2-propanol can significantly remove these metals from aqueous solutions, and that a felt functionalized with the ligand can remove these metals, bringing the treated water into compliance with Environmental Quality Standards (EQS) for surface water for drinking water production, subcategory A1 specification. The estimation of the formation constants was performed using Density Functional Theory calculations with the M06 functional and the DEF2-SVP basis