Al resolver un misterio científico, los investigadores de la Universidad de Houston y los laboratorios nacionales de la nación también descubrieron una nueva vía para eliminar las toxinas del agua, incluidas las aguas residuales producidas por fracturación hidráulica.
Los hallazgos, descritos en un artículo publicado esta semana en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , aborde la paradoja de por qué la barita mineral, a menudo mezclada con el elemento químico estroncio, está ampliamente presente en el agua de mar.
El agua de mar está saturada con respecto a la barita, es decir, las concentraciones de iones de bario y sulfato son demasiado bajas para formar precipitados de barita, dijo Yandi Hu, profesora asistente de ingeniería civil y ambiental de la Universidad de Houston y autor correspondiente del artículoEl sulfato de estroncio es mucho más soluble en agua que el sulfato de bario, por lo que los niveles termodinámicos de estroncio en los precipitados de sulfato de bario también deberían ser bajos, dijo.
Pero la barita a menudo se encuentra en el agua de mar, al igual que la barita con estroncio. Según los hallazgos en el sitio de campo de que la presencia de barita y los altos niveles de estroncio en la barita están asociados con la presencia de materia orgánica, ella y sus colegas comenzaron su estudio.
Además de Hu, los coautores del artículo incluyen a Ning Deng y Bo Cao de UH; Andrew Stack y Julian Weber del Laboratorio Nacional de Oak Ridge; y James De Yoreo del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.
"Falta la comprensión de la precipitación de barita en el océano, que está globalmente saturada con respecto a la barita", escribieron. "Además, la razón de la ocurrencia de un mayor contenido [de estroncio] en baritas marinas de lo esperado ...sigue siendo desconocido "
Los datos de campo sugieren que es más probable que se encuentren precipitados de barita en el agua de mar si hay material orgánico cerca, aunque los investigadores dijeron que el mecanismo específico para las interacciones mineral-orgánicas no está claro.
Para comprender mejor por qué, utilizaron películas orgánicas en soluciones tanto saturadas como sobresaturadas y registraron nucleación de barita. Las pruebas encontraron que la barita creció rápidamente en la solución, con una nucleación continua de barita en la interfaz entre la solución y la película orgánica.
Esa interfaz crea condiciones, un microambiente, que es diferente de la del cuerpo principal de la solución, dijo Hu.
"Los orgánicos pueden enriquecer iones de la solución en masa, haciendo que la solución local en la interfaz esté sobresaturada con respecto a la barita, incluso cuando la solución en masa estaba saturada", dijo Hu.
La sobresaturación a lo largo de la película orgánica promovió la nucleación continua de barita allí, mientras que el hecho de que el sulfato de estroncio exhibiera una energía de nucleación más baja provocó la incorporación de estroncio en los precipitados, dijo. "Eso explica los misterios".
Además de ofrecer una explicación para la formación de barita rica en estroncio en ambientes marinos, los investigadores dijeron que el trabajo ofrece nuevas ideas para comprender y manipular la nucleación y el crecimiento de soluciones sólidas, lo que podría conducir a nuevos métodos para eliminar toxinas del agua y otros líquidosEso incluye la posibilidad de una forma más eficiente de eliminar el estroncio del agua producida como resultado de la fractura hidráulica, dijo Hu.
Ella dijo que tanto la barita como el estroncio a menudo se encuentran en el agua producida; si bien es relativamente fácil eliminar la barita con la adición de un sulfato, la eliminación del estroncio es más complicada ". Proponemos que con una presencia orgánica, puede eliminar el estronciomás eficazmente."
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía de los EE. UU., La Oficina de Ciencias, la Oficina de Ciencias Básicas de Energía, Ciencias Químicas, Geociencias y División de Biociencias.
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Materiales proporcionado por Universidad de Houston . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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