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Experimental and theoretical investigation of the treatment of Cu-rich Acid Mine Drainage using iron oxide magnetic nanoparticles
Indexado
WoS WOS:001306684500001
Scopus SCOPUS_ID:85201780060
DOI 10.1016/J.JECE.2024.113822
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Acid Mine Drainage (AMD) is a significant environmental problem in the mining industry due to its high concentration of hazardous metals and metalloids, sulfate compounds, and low pH levels. Despite the attention that iron oxide magnetic nanoparticles (MNP) have received for AMD remediation, there is still a lack of understanding of the physicochemical mechanisms behind their non-specific adsorption, particularly in distinct variations of AMD, such as Cu-rich AMD. In this study, we synthesized, characterized, and applied MNP to the twostep treatment of Cu-rich AMD. The chemical and physical properties of the MNP and magnetically separated sludges after AMD treatment are characterized. Additionally, the chemical species adsorbed onto the MNP, the oxidation state of the resultant sludge after Cu-rich AMD treatment, and the short-range ordering of metal contaminant species on the surface of the MNP are identified. Finally, first-principles calculations using Density Functional Theory were conducted to understand how different Cu ion species adsorb to the MNP surface depending on the pH of the Cu-rich AMD. The bonding between MNP and Cu species occurs primarily through metal cation-oxygen bonds on the surface of MNP, and this bonding is influenced by the pH of the solution. A combination of experimental and theoretical approaches was the key to arrive at this conclusion. This information can aid in the comprehension of how metal contaminants adhere to the surfaces of MNP and in the precise engineering of these nanoparticles.

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Naveas, Nelson - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad de Antofagasta - Chile
Universidad Autónoma de Madrid - España
Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera - España
2 Pulido, Ruth - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad de Antofagasta - Chile
Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera - España
3 Graber, Teofilo - Universidad de Antofagasta - Chile
4 Martin-Palma, Raul - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad Autónoma de Madrid - España
Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera - España
5 Agullo-Rueda, Fernando - Inst Ciencia Mat Madrid ICMM - España
CSIC - Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) - España
6 Brito, Ivan - Universidad de Antofagasta - Chile
7 Garcia, Miguel Angel - CSIC - España
CSIC - Instituto de Ceramica y Vidrio (ICV) - España
8 Sevilla, Maria Teresa - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad Autónoma de Madrid - España
9 HERNANDEZ-MONTELONGO, JESUS JACOBO Hombre Universidad Católica de Temuco - Chile
10 Munoz-Noval, Alvaro - UNIV COMPLUTENSE - España
IMDEA Nanociencia - España
Universidad Complutense de Madrid - España
11 Marini, Carlo - ALBA Synchrotron Light Source - España
ALBA Synchrotron Light Facility - España
12 Soriano, Leonardo - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad Autónoma de Madrid - España
Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera - España
13 Sanchez-Marcos, Jorge - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad Autónoma de Madrid - España
14 Manso-Silvan, Miguel - UNIV AUTONOMA MADRID - España
Universidad Autónoma de Madrid - España
Instituto Universitario de Ciencia de Materiales Nicolás Cabrera - España
Centro de Microanálisis de Materiales - España

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Financiamiento



Fuente
CONICYT
Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica
MCIN/AEI
Universidad de Antofagasta (UA, Chile)
Universidad Autonoma de Madrid (UAM, Spain)

Muestra la fuente de financiamiento declarada en la publicación.

Agradecimientos



Agradecimiento
The CONICYT PFCHA/DOCTORADO/2017-21172001 (Nelson Naveas) provided financial support for this work. M.M.S acknowledges funding from MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (PID2020-112770RB-C22) . The authors thank the PhD programs in -"Advanced Materials and Nanotechnology" from Universidad Autonoma de Madrid (UAM, Spain) and "Ingenieria de Procesos de Minerales" from Universidad de Antofagasta (UA, Chile) . The simulations used in this paper have been performed in the Centro de Computacion Cientifica-Universidad Autonoma de Madrid (CCC-UAM) ; thanks to CPU time and other resources granted by the institution.
The CONICYT PFCHA/DOCTORADO/2017-21172001 (Nelson Naveas) provided financial support for this work. M.M.S acknowledges funding from MCIN/AEI/10.13039/501100011033 (PID2020-112770RB-C22). The authors thank the PhD programs in -\u201CAdvanced Materials and Nanotechnology\u201D from Universidad Aut\u00F3noma de Madrid (UAM, Spain) and \u201CIngenier\u00EDa de Procesos de Minerales\u201D from Universidad de Antofagasta (UA, Chile). The simulations used in this paper have been performed in the Centro de Computaci\u00F3n Cient\u00EDfica-Universidad Aut\u00F3noma de Madrid (CCC-UAM); thanks to CPU time and other resources granted by the institution.

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