Luiz diusir dari lapangan untuk ketiga kalinya dalam karirnya di Arsenal setelah bek tengah itu dinilai melakukan pelanggaran terhadap Willian Jose di kotak penalti dalam kekalahan 2-1 di Wolves.
Kontak tampaknya minimal tetapi keputusan tersebut didukung oleh VAR.
Arsenal telah menerima keputusan FA tetapi mengatakan mereka "kecewa karena banding kami tidak berhasil".
Luiz tidak akan dapat memperkuat Arsenal pada pertandingan Liga Inggris di Aston Villa pada Sabtu.
Baca juga: Wolverhampton menang 2-1 melawan sembilan pemain Arsenal
Sementara itu, Southampton akan dapat menyertakan bek Bednarek untuk perjalanan hari Sabtu ke Newcastle United setelah kartu merahnya saat melawan Manchester United dibatalkan.
Bednarek dikeluarkan dari lapangan karena melanggar Anthony Martial yang tengah mencoba mencetak gol dalam kekalahan 9-0 Southampton di Old Trafford.
Baca juga: Kontrak David Luiz diperpanjang satu tahun
Baca juga: Southampton rekrut Bednarek dari Lech Poznan