Estudio de la adsorción de Eu(III) sobre sílice mesoporosa funcionalizada seguida por fluorescencia

LOMBARDO, MA VERÓNICA; MIRENDA, MARTIN; BORDONI, ANDREA V.; WOLOSIUK, ALEJANDRO; REGAZZONI, ALBERTO E.

CABA

Congreso; XLIII Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear.; 2016

Los procesos separativos sólido-líquido son frecuentes dentro del vasto ámbito de la actividad nuclear en el mundo. De hecho éstos se emplean en actividades tan dispares como lo son la recuperación de uranio, el procesamiento de combustibles gastados, y el tratamiento de corrientes de residuos radiactivos, entre otras. La optimización de estos procesos ha impulsado en los últimos años el desarrollo de nuevos adsorbentes inorgánicos de elevada capacidad, alta afinidad, y gran selectividad, factores que pueden ser ajustados mediante la adecuada funcionalización de sus superficies. Recientemente hemos descripto un procedimiento simple que permite anclar diversos grupos funcionales a las superficies de sílice mesoporosa SBA-15. El uso apropiado de estos nuevos materiales requiere, sin embargo, de la adecuada comprensión de los fenómenos químicos que determinan la interacción de sus superficies con los solutos de interés.En este trabajo presentamos un estudio de la interacción de Eu3+ con los grupos succínicos anclados a las superficies de sílice mesoporosa SBA-15. La función fue elegida por la conocida afinidad que poseen los grupos carboxílicos por los lantánidos. La elección de Eu3+ persiguió dos motivos: i) Eu3+ es símil de Am3+; ii) la fluorescencia de Eu3+, debida a la transición 5D0 → 7F2, es muy sensible al entorno del ion, lo que debe permitir caracterizar su adsorción in situ.Se estableció que el espectro de emisión de Eu3+ adsorbido cambia notablemente en relación al espectro del acuo ion; la relación de las bandas a 578 y 611 nm se modifica de 2.6 a 0.29 al pasar de la solución al estado adsorbido. Este cambio denota la naturaleza química de la interacción. Así, siguiendo la evolución temporal de la banda a 611 nm (la más intensa) se determinó que, a 24 oC, el equilibrio de adsorción se alcanza dentro de los 6 min.A carga de adsorbente y pH constantes, los espectros de emisión tomados en función de la concentración total de Eu3+ son combinaciones lineales de los espectros las especies adsorbida y en solución. La resolución de estas combinaciones lineales, acopladas al balance de masa del sistema, indica que el equilibrio de adsorción es langmuiriano, siendo su constante, a pH 4.5, 4×105 M1. Si bien la comparación de constantes de adsorción y de complejación no es directa, el valor de la constante obtenida es 1000 veces mayor que la reportada para la formación del complejo acuoso EuSuc+ (Suc = succinato). Esto pone de manifiesto la elevada afinidad de este material mesoporoso híbrido por europio. Su capacidad máxima de adsorción es 0.51 mmol/g, y está limitada por el tamaño del ion Eu(H2O)93+, que cubre 5.5 grupos carboxílicos cuando se alcanza la monocapa. Estos resultados fueron corroborados a través de medidas clásicas de adsorción.La energía de activación aparente, determinada a partir de la variación de la velocidad inicial de adsorción con la temperatura, es 19.7 kJ/mol. Esto indica que la reacción adsorción está controlada por la difusión de Eu3+ dentro de los poros del material.