Transformación de U(VI) en solución acuosa por Fotocatálisis Heterogénea con TiO2

VANESA N SALOMONE; GUILLERMO ZAMPIERI; MARTA I. LITTER

Buenos Aires

Congreso; XXXVII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear; 2010

Asociación Argentina de Tecnología Nuclear

El uranio es un significativo contaminante potencial de aguas y suelos, originado especialmente en sitios mineros y en residuos líquidos de CN. Su elevada toxicidad puede ocasionar nefritis y cáncer de huesos, además del riesgo radiológico que puede derivarse de la actividad nuclear. Su forma más común en agua es como ion uranilo, UO2+2. La remoción de metales de aguas se realiza en la actualidad por métodos químicos costosos, que necesitan gran cantidad de insumos químicos que generan residuos que deben disponerse y/o tratarse. Por lo anterior, se necesita desarrollar tecnologías simples, eficientes y de bajo costo para la eliminación de metales como el uranio(VI) de aguas. En ese sentido, la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (FH) podría ser un método innovador conveniente para el tratamiento de U en solución acuosa. En la FH, se irradia TiO2 con luz de energía mayor que su ancho de banda (3,2 eV) generándose pares electrón-hueco y radicales como el HO• que reaccionan con los contaminantes presentes en la solución. Los huecos y los HO• son oxidantes potentes, mientras que los electrones de la banda de conducción del TiO2 son reductores moderados, que pueden convertir iones metálicos a formas más reducidas y depositarlos sobre la superficie del semiconductor, removiéndolos del medio. La reacción conjugada es la oxidación del agua, un proceso muy lento, por lo que, la transformación se puede mejorar por adición de agentes orgánicos reductores (como 2-propanol, ácido fórmico, EDTA, etc.). El objetivo del presente trabajo fue evaluar la eficiencia de la FH para la remoción de U(VI) en solución acuosa. Se irradiaron (máx. = 366 nm) soluciones de acetato de uranilo 25 mM a pH 3 en presencia de TiO2 Degussa P-25 (1 g L-1), utilizando un reactor comercial de inmersión. Los resultados mostraron que no ocurría reacción en la oscuridad y tampoco en presencia de oxígeno; en cambio, en presencia de nitrógeno y bajo irradiación, la reacción arrojó valores de transformación de hasta 30%, sugiriendo la reducción del U(VI) al estado tetravalente. En las mismas condiciones, pero en presencia de ácido fórmico en distintas concentraciones (0,001; 0,01; 0,1 y 1,0 M), se observó una disminución de la concentración de U(VI) de más del 70% después de 15 minutos de irradiación. Cuando el donor fue el 2-propanol (0,1; 1; 5 y 10 M), los porcentajes de remoción de U(VI) observados fueron similares, obteniéndose hasta 100% con la mayor concentración. Sin embargo, a tiempos mayores de irradiación, comenzó a observarse un aumento de la concentración de U(VI) en solución, lo cual podría explicarse por reoxidación y redisolución de U(VI) complejado por el exceso de donor. Un análisis por XPS de los precipitados obtenidos sobre el TiO2 al final de la reacción confirmó la presencia de uranio (IV) y por lo tanto la reducción y remoción de éste de la solución. Los resultados preliminares obtenidos indican que el uso de esta técnica sería favorable para el tratamiento de U(VI) en solución acuosa. La optimización de las condiciones de reacción se encuentra en estudio.