Solvatación y adsorción de iones de metales pesados presentes en aguas residuales: modelación molecular

Detalles del proyecto

Descripción

La escasez de suministro de agua y la baja calidad de ésta, junto con la falta de sistemas de saneamiento de aguas residuales eficaces, sigue siendo aún en la actualidad un grave problema de salud pública en muchos países del mundo y también de colombia. en consecuencia, los casos de enfermedades relacionadas con suministro y la calidad del agua están aumentando. la principal fuente de contaminación del agua es el vertido de aguas residuales no tratadas o insuficientemente tratadas. debido a la condición de recurso vital que posee el agua y por los daños que de su contaminación pueden derivarse para la salud humana y el medio ambiente, la calidad del agua y el control de su contaminación vienen siendo líneas principales de actuación en la política medioambiental de la unión europea, y en general del mundo [1, 2]. la contaminación de los ríos provocada por metales pesados debe ser un foco de investigación tanto por la elevada peligrosidad de algunos de ellos como por el incremento de su presencia en las aguas de todo el mundo como consecuencia, fundamentalmente, del aumento de la actividad industrial en las últimas décadas. no existe una definición del término metal pesado ampliamente aceptada por la comunidad científica que haya sido formulada por alguna institución de reconocido prestigio como la iupac, y que clasifique este grupo de metales a partir de sus propiedades físico-químicas. en el ámbito de la contaminación del medio ambiente, el término metal pesado se utiliza para hacer referencia a un grupo de metales que se caracterizan por ser peligrosos para los seres vivos y el medio ambiente, y se utiliza tanto en legislación medioambiental como en textos científicos [3]. los organismos vivos necesitan concentraciones variables de elementos metálicos esenciales, como el hierro (fe), el cromo (cr), el cobre (cu), el cinc (zn), el níquel (ni) y el cobalto (co), y son indispensables para el correcto funcionamiento de su metabolismo celular.

Objetivo

Hacer una búsqueda exhaustiva del espacio conformacional de los sistemas [metal- (h2o)n], n = 1, 2, 3 moléculas de solvente y realizar la caracterización de las interacciones. específicos • desarrollar una metodología para encontrar mínimos en la superficie de energía potencial. • escoger los sistemas [metal - (h2o)n], n = 1, 2, 3, etc, en cuanto a su naturaleza molecular específica y a la definición de n. • obtener geometrías de equilibrio y frecuencias vibracionales en fase gas y con efecto solvente para los sistemas [metal - (h2o)n], n = 1, 2, 3, etc. • identificar los patrones estructurales de conformación. • evaluar la adsorción de metales en materiales adsorbentes simulando diferentes ph (ácido, neutro, básico) y con el efecto solvente. • estudiar la naturaleza de las interacciones en las estructuras seleccionadas, tanto en los sistemas de los metales solvatados como en los complejos adsorbidos.

Resultados esperados

1. método para la exploración del espacio conformacional. el presente proyecto pretende aplicar la teoría matemática y estadística de formas en el contexto de la química computacional, aprovechando las excelentes propiedades de grupos de simetría, geometrías no euclídeas y transformaciones similares que tienen las moléculas. la exploración implementará transformaciones del locus molecular usual en el espacio euclidiano hacia ciertos espacios cociente que permitan determinar representantes de clases de equivalencia para las estructuras candidatas. la incursión de la reciente estadística algebraica traducida al lenguaje de la teoría de formas y el análisis de procrustes, será otra de las novedades metodológicas que se esperan implementar en el presente proyecto. es de anotar que gran parte de las teorías que apoyarán este apartado metodológico corresponden a resultados de proyectos en teoría de formas y matrices aleatorias, desarrollados en la universidad de medellín 2. generación de estructuras candidatas se utilizará un programa desarrollado para explorar la superficie de energía potencial (sep) de los sistemas cadmio (cd2+), bicromato (cro42-), cobre (cu2+), níquel (ni2+), zinc (zn2+) y arsénico (aso4)3- + n aguas, n =1, 2, 3, etc,. el programa producirá estructuras candidatas a puntos estacionarios. se utilizaran métodos dft (funcionales de la densidad) para la evaluación de la función de energía. 3. refinamiento y caracterización de estructuras las estructuras generadas serán optimizadas utilizando metodologías analíticas convencionales con altos niveles de teoría. segundas derivadas analíticas se utilizarán para caracterizar los puntos estacionarios como mínimos estables o estados de transición dentro de la sep. usando en el nivel de teoría dft (funcionales de la densidad) implementado en software gaussian.
EstadoFinalizado
Fecha de inicio / finalización efectiva2/02/1530/01/17

Huella digital

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