INSTITUTO POTOSINO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA, AC Detección

125 Pages·2013·2.98 MB·Spanish

INSTITUTO POTOSINO DE INVESTIGACIÓN
CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA, A.C.

POSGRADO EN CIENCIAS AMBIENTALES

Detección electroquímica de arsénico utilizando
electrodos de pasta de carbón modificados con
partículas de hierro

Tesis que presenta

Eduardo Toral Sánchez

Para obtener el grado de

Maestro en Ciencias Ambientales

Director de la Tesis:

Dr. Luis Felipe Cházaro Ruiz

San Luis Potosí, S.L.P., Septiembre de 2013

Créditos Institucionales

Esta tesis fue elaborada en el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la División
de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y
Tecnológica, A.C., bajo la dirección del Dr. Luis Felipe Cházaro Ruiz.
Durante la realización del trabajo, el autor recibió una beca académica del
Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT-424240).
Este proyecto de investigación fue financiado por los proyectos SEP-CONACyT
ciencia básica No. 169634 y 105920.
El autor de esta tesis recibió apoyo financiero por parte de la División de
Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación Científica y
Tecnológica, A.C., para la divulgación de los resultados obtenidos en un
congreso internacional.

iii

Productos de la Tesis

El trabajo realizado en esta tesis, se presentó en los siguientes foros:

Presentación de cartel
Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe.
Detección electroquímica de arsénico(V) utilizando electrodos de pasta de
carbón modificados con partículas de hierro. Simposio Ángeles Paz Sandoval,
CINVESTAV Zacatenco, México D.F. 26 de Abril de 2013.

Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe.
Detección electroquímica de arsénico(V) en solución acuosa utilizando
materiales de carbón modificados. 4° Simposio de avances de tesis del
posgrado en Ciencias Ambientales, IPICYT, San Luis Potosí, S.L.P. 2 y 3 de
Mayo de 2013.

Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe.
Detección electroquímica de arsénico(V) utilizando electrodos de pasta de
carbón modificados con partículas de hierro. 3er. Congreso Young Water
Professionals, IPICYT, San Luis Potosí, S.L.P. 24 al 26 de Abril de 2013.

Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe.
Electrochemical detection of As(V) by using iron modified carbon paste
electrodes. 13th. Annual Conference on Carbon, Río de Janeiro, Brasil. 14-19
de Julio de 2013.

iv
Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe. Iron
modified carbon paste electrodes for voltammetric detection of As(V). 64th
Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry. Santiago de
Querétaro, México. 8-13 de Septiembre de 2013.

Resumen en extenso
Toral-Sánchez Eduardo, Rangel-Méndez J. René, Cházaro-Ruiz L. Felipe.
Electrochemical detection of As(V) by using iron modified carbon paste
electrodes. 13th. Annual Conference on Carbon, Río de Janeiro, Brasil. 14-19
de Julio de 2013.

v

Dedicatoria

A mis padres Eduardo y Julieta por todo el apoyo, comprensión, amor y
ejemplo que me han brindado, en especial en esta etapa de mi vida profesional
y personal. Gracias por estar conmigo cuando he necesitado un consejo y una
palabra de ánimo. Sin ustedes, no sería la persona que soy.
A mis hermanos Carolina y Jorge, y mis cuñados Hugo y Claudia por todo su
cariño, protección y ayuda en los momentos más difíciles.
A mis sobrinos Hugo y Valentina por que la ilusión de verlos crecer me ha
motivado a seguir adelante y mantenerme en pié.

vii
Agradecimientos
A la División de Ciencias Ambientales del Instituto Potosino de Investigación
Científica y Tecnológica A.C., por haberme dado la oportunidad de ingresar al
posgrado y por la infraestructura facilitada para la realización de este trabajo.
Al Laboratorio Nacional de Biotecnología Agrícola, Médica y Ambiental y al
Laboratorio Nacional de Investigaciones en Nanociencias y Nanotecnología por
facilitarme el uso de sus instalaciones en la realización de este trabajo.
Al Dr. Luis Felipe Cházaro Ruiz por sus valiosísimos consejos y por haberme
aceptado como su estudiante. Por todas las clases impartidas y conocimiento
brindado. Sin duda alguna, un gran director y amigo.
Al Dr. José René Rangel Méndez por todas sus enseñanzas y motivación para
dar lo mejor de mí. Por haberme acogido en su grupo de investigación y por su
valiosa dirección.
A la Dra. Nadia Valentina Martínez Villegas y a la Dra. Luz María Torres
Rodríguez por sus apreciables comentarios para el enriquecimiento de esta
tesis.
A los técnicos académicos de la División de Ciencias Ambientales del IPICYT
M. en C. Juan Pablo Rodas, M. en C. Guillermo Vidríales y especialmente a la
M. en C. Dulce Partida e I.Q. Ma. del Carmen Rocha por todo su apoyo técnico
y amistad. De igual manera, se agradece el apoyo técnico a la M. en C. Beatriz
Rivera de la División de Materiales Avanzados del IPICYT
A mis compañeros del grupo de adsorción e intercambio iónico: Esmeralda
Vences, Emilia Ríos, Alejandra Colunga, Héctor Amézquita y en especial a
Litza Velázquez y Javier Arcibar por todo su apoyo, consejos y amistad.
A mis demás amigos Rigo, Dody, Raúl, Jacobo, Meli, Charly, Areli, Mariana,
Lupita, Rodo, Edgardo, Claudia y Jorge por los momentos vividos dentro y
fuera del IPICYT.
A mis amigos fuera del IPICYT, Jair, Quique y Nubia por sus concejos, cariño y
palabras de ánimo cuando me ganaba la tristeza.
A mi familia en San Luis Potosí, Josué, Laura, Lois y Aurora, por los momentos
de felicidad y tristeza vividos en estos dos años. Por su valiosa amistad y por
escucharme cuando más lo necesité.

viii
Contenido
Páginas
Constancia de aprobación de la tesis ii
Créditos institucionales iii
Productos de la tesis iv
Acta de examen vi
Dedicatoria vii
Agradecimientos viii
Lista de Tablas xii
Lista de Figuras xiii
Abreviaturas xviii
Resumen xxii
Abstract xxiv

1. Introducción 1
2. Marco Teórico 4
2.1. Arsénico y el medio ambiente 4
2.1.1. Contaminación del agua por arsénico, origen y contexto 4
global
2.1.2. Química del arsénico 5
2.1.3. Toxicidad del arsénico 8
2.2. Sensores electroquímicos 10
2.3. Técnicas y sensores electroquímicos en la detección de 11
arsénico
2.3.1. Técnicas electroquímicas en la detección de arsénico 12
2.3.2. Sensores electroquímicos en la detección de arsénico 17
2.3.3. Electrodos de pasta de carbón (EPC) 19
2.3.4. Electrodos de pasta de carbón modificados (EPCM) 20
2.4. Materiales adsorbentes utilizados en la remoción de arsénico 21
2.4.1. Óxidos de hierro 21
2.4.2. Adsorción de arsénico mediante materiales de base de 23
carbón modificados con hidro(óxidos) de hierro
3. Justificación 29
ix