Tratamiento de uranio en solución acuosa por materiales de hierro bajo irradiación UV

VANESA N. SALOMONE; MARTA I. LITTER

Ciudad de Buenos Aires

Congreso; XXXVIII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear; 2011

Asociación Argentina de Tecnología Nuclear

El uranio es un importante contaminante de aguas y suelos de sitios mineros. Su forma más común en agua es como ion uranilo, UO22+. Una manera de inmovilizar y remover al uranio es reducirlo y provocar su precipitación. Las técnicas convencionales utilizadas para el tratamiento de U(VI) en agua requieren períodos largos de tratamiento o el uso de gran cantidad de insumos químicos; por ello, es necesario desarrollar tecnologías simples, eficientes y de bajo costo que permitan su tratamiento e incluso su recuperación. En este sentido, el tratamiento con nanopartículas de hierro cerovalente (NZVI) o de magnetita (NM) podrían resultar métodos convenientes de remoción. El uso de materiales de hierro nanoparticulados mejora notablemente la eficiencia de remoción debido a la alta relación superficie/volumen, a sus excelentes propiedades de adsorción y a la baja generación de residuos. En algunos casos, se observa un aumento de la eficiencia por acción de la irradiación con luz UV. Los productos de corrosión del hierro, como la magnetita (Fe3O4), formados en el NZVI, contribuyen a la remoción ya que favorecen la adsorción y la reducción del U(VI) sobre su superficie. Existen trabajos que reportan el uso de óxidos de hierro como la magnetita, de ZVI y NZVI para el tratamiento de U(VI) en solución acuosa. El objetivo de este trabajo fue evaluar el uso de distintos materiales de hierro nanoparticulados comerciales (tamaño de partícula menor de 50 nm), como hierro cerovalente y magnetita, en la remoción de uranio de soluciones acuosas. Ambos materiales fueron completamente caracterizados antes de su utilización por diversas técnicas fisicoquímicas. Los resultados preliminares de los experimentos con NZVI para la remoción de UO22+ (10 mg L-1, relación en masa U/Fe = 4) muestran que en oscuridad y en presencia de aire ocurre una remoción de U(VI) del 23% luego de 120 min de reacción. Esta transformación fue notablemente mayor (60%) cuando se burbujeó nitrógeno al sistema. Bajo irradiación UV en atmósfera de oxígeno, la remoción aumentó en relación con la reacción en oscuridad, alcanzando el 35%. En el caso de NM (50 mg L-1 de UO22+, relación en masa U/Fe = 1,23), la remoción en oscuridad fue similar bajo atmósfera de nitrógeno o aire (~50%). La irradiación con luz UV en presencia de aire mejoró la eficiencia, llegando al 60% de transformación. Además, aumentó de manera significativa la velocidad inicial de la reacción. Con los dos materiales de hierro, restan aún realizar los experimentos bajo irradiación en atmósfera de nitrógeno, así como experimentos comparativos en las mismas condiciones. Se propone que la remoción con ambos materiales ocurre por adsorción sobre los productos de corrosión del hierro, precipitación reductiva o combinación de las anteriores. Sin embargo, el Fe0 debería ser un reductor mucho más fuerte que el Fe2+ presente en los óxidos, ya que la reducción del UO22+ por transferencia directa de electrones a la superficie del Fe0 sería termodinámicamente favorable.