Transformación de U(VI) en solución acuosa por fotocatálisis heterogénea con TiO2

VANESA N. SALOMONE; GUILLERMO ZAMPIERI; MARTA I. LITTER

Córdoba, Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Introducción: El uranio es un significativo contaminante de aguas y suelos, originado especialmente en sitios mineros. 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, UO22+, aunque está presente en otros estados de oxidación. El CAA establece no más de 0.015 mg L−1 de uranio en agua para bebida. La eliminación de metales de soluciones acuosas no es sencila y por ello, se necesitan desarrollar tecnologías simples, eficientes y de bajo costo. En este sentido, la fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio (FH) podría ser un método innovador conveniente para la remoción de U(VI) en solución acuosa, aprovechando el poder reductor de los electrones de la banda de valencia del TiO2 fotogenerados por la irradiación UV. 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 tales como 2-propanol, ácido fórmico, EDTA, etc.)[1-3]. En estos casos, la reducción del uranilo también puede ocurrir por los radicales 1-hidroxialquilícos o CO2•- formados por oxidación de los donores con los HO• fotogenerados. Objetivo: Evaluar la eficiencia de la FH reductiva para la remoción de U(VI) en solución acuosa en ausencia y presencia de agentes orgánicos reductores. Resultados: 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 de inmersión comercial. Los resultados mostraron que no ocurría reacción: 1) en ausencia del catalizador, 2) en presencia de TiO2 en la oscuridad, 3) con TiO2 bajo irradiación en presencia de oxígeno. En cambio, con TiO2 en presencia de nitrógeno y bajo irradiación, la reacción arrojó valores de transformación de uranilo de 30% en 30 min. 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. A mayores tiempos de reacción y dependiendo de la concentración del donor, se observó una deceleración y estancamiento de la concentración de U(VI) remanente en solución o una redisolución con aumento de la concentración. Este efecto no fue observado en ausencia del donor. 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. Dado que las reacciones FH proceden por mecanismos monoelectrónicos[1], se sugiere la formación sucesiva de U(V) y U(IV), pudiéndose formar incluso U(III) cuando se realiza la reacción en presencia de donores orgánicos. El producto final es U(IV), la forma reducida más estable del uranio Conclusiones: la FH reductiva bajo nitrógeno es un método eficiente y sencillo para la reducción de uranilo en solución acuosa que puede mejorarse por adición de un donor orgánico. Se está trabajando para el control de la redisolución de uranio durante el curso de la reacción, así como para elucidar el mecanismo de reacción. Referencias [1] M. Litter. Appl. Catal. B: Environ. 23 (1999) 89-114; M.I. Litter, Adv. Chem. Eng. 36 (2009) 37-67. [2] J. Chen, D. Ollis, W. Rulkens, H. Bruning. Colloid and surfaces A. 151 (1999) 339-349. [3] R. Amadelli, A. Maldotti, S. Sostero, V. Carassiti. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 87 (1991) 3267-3273.