Remoción de uranio (VI) por fotocatálisis heterogénea.

VANESA N. SALOMONE; MARTA I. LITTER

Ciudad de Buenos Aires, Prov. de Buenos Aires, Argentina

Congreso; XXXVI Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear.; 2009

Asociacion Argentina de Tecnologia Nuclear

El uranio es un significativo contaminante de agua y suelos. Las fuentes de contaminación están relacionadas con actividades mineras, lixiviación de depósitos, emisiones de la industria nuclear, combustión de carbón y fertilizantes. Su elevada toxicidad puede provocar nefritis y cáncer de huesos, además del riesgo radiológico que pueda derivar de la actividad nuclear. La OMS y la mayoría de las agencias nacionales recomiendan un límite no mayor de 0,015 mg L−1 de uranio en agua potable. La forma más común del uranio en agua es como ion uranilo (UO2)2+, que es también la forma más difícil de reducir. Los métodos convencionales para la remoción de uranio y otros metales son biotransformación, intercambio iónico, procesos de oxidación, coagulación, adsorción, electrodiálisis inversa, micro- y nanofiltración, etc. Muchas de estas metodologías son costosas y requieren el uso de grandes cantidades de insumos químicos que luego deben disponerse o tratarse. En este sentido, la Fotocatálisis Heterogénea (FH), una tecnología novedosa de tratamiento de aguas podría ser un procedimiento simple, eficiente y económico para la remoción in situ de uranio de aguas naturales o residuales. El objetivo de este trabajo es evaluar su uso en el tratamiento de U(VI) en solución acuosa. En la FH empleando TiO2 como fotocatalizador bajo luz UV, los iones metálicos pueden ser reducidos u oxidados y depositados sobre la superficie del semiconductor, o transformados en especies solubles de menor toxicidad o formas más fáciles de remover. Se ha observado que la adición de agentes reductores como isopropanol, ácido fórmico, EDTA, etc., hace más eficiente el proceso de remoción fotocatalítico. Los ensayos se realizaron en celdas batch irradiadas con una lámpara de alta presión de xenón. Se evaluó la eficiencia de remoción partiendo de 15 mL de una solución de acetato de uranilo en 0,25 mM, a pH 3, tanto en ausencia de donores como con agregado de ácido fórmico e isopropanol como agentes reductores, y en presencia y ausencia de oxígeno (con burbujeo de nitrógeno, 0,2 L min-1). La concentración de TiO2 (Degussa P-25) fue siempre 1 g L-1. Se trabajó a 25 ºC y bajo agitación magnética. Antes de la irradiación, se agitó la suspensión en oscuridad por 30 min para establecer el equilibrio de adsorción. Se tomaron alícuotas de 250 L a lo largo del ensayo. Se determinó la variación de la concentración de uranio (VI), descontando la cantidad adsorbida en la oscuridad, mediante la técnica espectrofotométrica PAR. Los resultados mostraron que en ausencia de donor, de luz y de nitrógeno, no ocurre la reacción. Esto evidenciaría que el O2 compite fuertemente por los electrones generados en la superficie del semiconductor. Después de 5 horas de irradiación, se obtuvo casi un 80% de reducción cuando la concentración de ácido fórmico fue de 0,01 M; al aumentar la concentración de este donor se obtienen valores de remoción menores. La reacción se desacelera a los 60 minutos. Cuando se utilizó 2-propanol como donor, después de 5 horas de irradiación se obtuvo cerca del 60% de remoción, no se observaron diferencias significativas al variar su concentración y la reacción se detuvo a los 120 minutos. La mayor eficiencia del ácido fórmico respecto del 2-propanol puede explicarse debido a que este último se va consumiendo durante el ensayo provocando que la reacción se detenga. Los resultados preliminares obtenidos indicarían que el uso de la tecnología de fotocatálisis heterogénea sería favorable para el tratamiento de U(VI) en solución acuosa. Uranium is an important pollutant of water and soils. The contamination sources are relationship with miner activities, lixiviation of deposits, emissions from the nuclear industry, combustion of coal or other fuels and U-containing phosphate fertilizers. Its high toxicity can provoke nephritis, and it is considered carcinogen, causing bone cancer, moreover the radiological risks, which is derivated of nuclear activity. The OMS and the most national regulatory agencies recommend no more than 0.015 mg L−1 in drinking water. The most common natural form is the hexavalent one, as uranyl ion (UO22+), which is the most difficult form to reduce too. The normal methods to remove uranium and other metals are biotransformation, ionic exchange, oxidation process, coagulation, absorption, nanofiltration, etc. Much of these technologies are expensive and need to use enormous amount of chemistry products, which must be treat or process. In this way, the heterogeneous photocatalysis, a new technology for water treatment could be a simple, efficient and cheap procedure for the uranium removal in natural or residual groundwater. The objective of this work is evaluating its application for uranium treatment in water.