ATR--IR spectroelectrochemical studies of arsenic speciation at the ferrihydrite--solution interface

The adsorption of arsenic on an amorphous iron oxy(hydroxides) (ferrihydrite) under reductive conditions is reported. The fabrication of an ATR--IR spectroelectrochemical cell that allows the vibrational characterization of arsenate and arsenite adsorbed on a thin film of ferrihydrite is described. The cell is shown to allow the application of reductive conditions through the introduction of a working electrode that is positioned adjacent to the mineral phase. ATR--IR spectra reveal that increasingly negative solution potentials ([E.sub.h]) leads to the loss of adsorbed arsenate prior to the reductive dissolution of Fe(III) in the ferrihydrite. Under the experimental conditions, there is no evidence of reduction of arsenate to arsenite. Through the use of a miniaturized pH probe, the desorption of arsenate through electrochemical biasing is shown to arise solely from competitive adsorption from hydroxide ions produced by electrolysis of water. The results indicate that, within the time frame accessible in these measurements, only extreme reductive conditions are detrimental to arsenic sequestration in mine tailings facilities. Key words: arsenite, arsenate, ferrihydrite, reductive conditions, electrochemistry, ATR--IR. Nous faisons etat de l'adsorption de l'arsenic sur un (oxy)hydroxyde de fer amorphe (ferrihydrite) en conditions reductrices. Nous decrivons la fabrication d'une cellule spectroelectrochimique infrarouge a reflectance totale attenuee (ATR--IR) permettant la caracterisation vibrationnelle de l'arseniate et de l'arsenite adsorbes sur une couche mince de ferrihydrite. Nous avons montre que la cellule permet d'employer des conditions reductrices en y introduisant une electrode de travail placee de maniere adjacente a la phase minerale. Les spectres ATR--IR revelent qu'une augmentation du potentiel de la solution ([E.sub.h]) vers des valeurs de plus en plus negatives entraine une desorption de l'arseniate avant que la dissolution reductrice du Fe(III) present dans le ferrihydrite ne se produise. En conditions experimentales, nous n'observons aucun signe de reduction de l'arseniate en arsenite. A l'aide d'une sonde de pH miniaturisee, nous avons montre que la desorption de l'arseniate par polarisation electrochimique est le resultat direct de l'adsorption competitive d'ions hydroxyde produits par electrolyse de l'eau. Les resultats indiquent que, dans le cadre temporel d'execution de ces mesures, seules des conditions reductrices extremes peuvent nuire a la sequestration de l'arsenic dans les residus d'installations minieres. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : arsenite, arseniate, ferrihydrite, conditions reductrices, electrochimie, ATR--IR.
Introduction Understanding the process, mechanism, and stability of arsenic sequestration is of critical importance in the design and oversight of wastewater produced by mining activities. Arsenic is highly polymorphic and [...]