Transformación de U(vi) en solución acuosa por fotocatálisis heterogénea y hierro cerovalente nanoparticulado

VANESA N. SALOMONE; MARTA I. LITTER

Ciudad de Buenos Aires

Congreso; Congreso de Ciencias Ambientales 2011; 2011

Consejo Profesional de Ingeniería Mecánica y Electricista.

El uranio es un importante contaminante de aguas y suelos de sitios mineros, sus aplicaciones principales son la industria nuclear, catalizadores, etc. Su elevada toxicidad puede ocasionar nefritis y cáncer de huesos, además del riesgo radiológico derivado de la actividad nuclear. El uranio esta presente en varios estados de oxidación. Su forma más común en agua es como ion uranilo, UO22+, la cual es también la más difícil de tratar. El CAA establece no más de 0.015 mg L−1 de uranio en agua de bebida para consumo humano. Las técnicas convencionales utilizadas para el tratamiento de contaminantes en agua son muy diversas, pero la mayoría de ellas requieren períodos largos de tratamiento o el uso de gran cantidad de insumos químicos. La eliminación de metales de soluciones acuosas es aún menos sencilla y, por ello, es necesario desarrollar tecnologías simples, eficientes y de bajo costo que permitan su tratamiento in situ e incluso su recuperación. En este sentido, tecnologías como: la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (FH) y el hierro cerovalente nanoparticulado (NZVI) podrían ser métodos convenientes para la remoción de U(VI) en solución acuosa. En la FH, se irradia un semiconductor (TiO2), con luz UV; esto genera la formación de pares que en la superficie del catalizador reaccionan con los contaminantes presentes en la suspensión. El proceso puede mejorarse por adición de agentes orgánicos reductores tales como 2-propanol, ácido fórmico, EDTA, etc., debido a que evitan la recombinación del par e-/h+ y generan además especies adicionales reactivas que favorecen la reacción. Por otro lado, el hierro cerovalente (ZVI) es una tecnología cada vez más usada para el tratamiento de metales. El proceso es más rápido si se emplea Fe nanoparticulado (NZVI) y/o se irradian las muestras con luz UV. El objetivo del trabajo es evaluar la eficiencia de la FH reductiva en ausencia y presencia de agentes orgánicos reductores y la del hierro cerovalente nanoparticulado (NZVI) para la remoción de U(VI) en solución acuosa. En la FH se irradiaron soluciones de U(VI) (59 mg L-1) a pH 3 en presencia de TiO2 Degussa P-25 (1 g L-1) con luz UV (1,21 x 10-4 einstein seg-1 L-1) En ausencia de donor, la transformación del uranilo fue de 30% en 30 min, aumentando a más de 70% en menos de 15 min en presencia de altas concentraciones de 2-propanol o de ácido fórmico (> 0,1 M). El análisis por XPS de los precipitados obtenidos sobre el TiO2 al final de la reacción mostró la presencia de uranio (IV), indicando que la remoción de U(VI) procede por un mecanismo reductivo. En los experimentos con NZVI, se usaron nanopartículas comerciales (NanoIron®) en diferentes condiciones experimentales. Los resultados preliminares en sistema batch partiendo de soluciones 50 mg L-1 de U(VI) a pH 6 indican que el hierro nanoparticulado también es bastante eficiente para la remoción de U(VI) de solución acuosa y que la eficiencia aumenta en condiciones anóxicas y en presencia de luz, llegando a más del 50% en 2 horas de reacción.