Síntesis de TiO2 mesoporoso por aerosol y su modificación con grupos fosfonatos para la remoción de tierras raras presentes en desechos de actividades mineras y/o nucleares

KURTZ, ALEXANDER; BORDONI, ANDREA V.; LOMBARDO, MA VERÓNICA

virtual

Encuentro; Reunión Anual del INN; 2021

Instituo

Los procesos separativos sólido-líquido son frecuentes dentro del vasto ámbito de la actividad nuclear en el mundo. Se emplean en actividades como la recuperación de uranio, el procesamiento de combustibles gastados, y el tratamiento de corrientes de residuos radiactivos, entre otras. Dentro de la gran variedad de los materiales utilizados para los procesos de adsorción, resultan atractivos los materiales híbridos nanoestructurados debido a su elevada área específica y la capacidad de incluir funciones orgánicas que aporten selectividad para la sorción de iones específicos. Si los materiales particulados utilizados tienen tamaños micrométricos y/o submicrométricos y poros accesibles en la escala meso (2 a 50 nm), resultan altamente promisorios para su aplicación en procesos industriales, ya que se facilitan las etapas de recuperación del material y difusión de los adsorbatos dentro de los poros. Un método de síntesis de particular interés por ser escalable y estar establecido en la industria es la técnica de spray-drying que permite obtener un polvo seco a partir de una solución o suspensión por secado rápido con un gas caliente. Mediante esta técnica es posible la obtención de óxidos mesoporosos como el TiO2, que puede utilizarse como matriz con buena estabilidad química para la funcionalización con grupos orgánicos que presenten afinidad por iones de interés nuclear. Para la modificación de los materiales inorgánicos con funciones orgánicas se utilizan moléculas bifuncionales que pueden presentar en su estructura una función hidrolizable que permite el anclado al material inorgánico, y un resto orgánico que incluye una gran variedad de funciones disponibles. Dentro de las moléculas bifuncionales utilizadas más frecuentemente se encuentran los trialcoxisilanos, y aunque existe gran variedad comercial de éstos, hay ciertos grupos funcionales con propiedades interesantes que no se encuentran fácilmente disponibles, como es el caso del grupo fosfonato. Es posible utilizar para la síntesis de alcoxisilanos derivatizados la reacción de Adición Radicalaria Tiol-Eno Fotoiniciada (ARTEF), perteneciente a las reacciones de ‘click chemistry’ que presentan grandes ventajas y han sido ampliamente utilizadas en la bibliografía. En este trabajo se presenta la optimización de la síntesis de TiO2 mesoporoso por la técnica de aerosol srpay-drying para su posterior funcionalización con agentes funcionalizantes sintetizados utilizando la reacción ‘click’ tiol-eno, y posterior evaluación de adsorción en solución acuosa de iones lantánidos. La obtención de partículas de TiO2 utilizando isopropóxido de titanio, ácido acético y acetilacetona en medio acuoso y F127 como agente porógeno se llevó a cabo variando la concentración del último, y se evaluaron dos temperaturas de calcinación post-síntesis. El material particulado fue caracterizado por difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía FTIR y sorción de N2. De esta manera se determinaron las mejores condiciones de síntesis de TiO2, que se utilizarán en el futuro para la obtención de partículas del óxido y su posterior funcionalización.