Estudio teórico del TiO2 para la remediación de fluoruros en aguas

ANA B. SCHVVAL; GABRIELA F. CABEZA; LORENA A. MEIER; CECILIA I. N. MORGADE; M. JULIA JIMÉNEZ

Montevideo

Encuentro; VIII Reunión Nacional de Sólidos - Primer Encuentro Bi-Nacional de Sólidos; 2019

Universidad de la República del Uruguay

El flúor (F), a diferencia del Arsénico (As), puede ser consideradocomo un mineral esencial para la salud humana en concentraciones inferiores a1.7 mg/L [1]. Su exceso puede provocar problemas de salud como fluorosis dentaly ósea, daño neurológico y desorden tiroidal [2]. Siendo el agua la base demuchos preparados alimenticios, la ingesta de éste elemento se vuelve mayor enzonas endémicas. Considerando que la contaminación del agua en general es en formaconjunta entre F y As, el estudio de un material como el TiO2 quepermita la remoción de ambos contaminantes resulta de interés. El propósito delpresente trabajo es aportar conocimiento a partir de TiO2estructuras anatasa y rutilo puras en la remediación de fluoruro. Para ello, seempleó el código VASP (Vienna Ab Initio Simulation Package) dentro delformalismo de la Teoría de la Funcional Densidad. El substrato de TiO2se modeló mediante un ?slab? de tres capas donde se relaja solamente la primeracapa.Se estudió la adsorción de NaF (fluoruro de sodio) y HF (fluoruro dehidrógeno) sobre las superficies de TiO2(101) anatasa y TiO2(110)rutilo, observando mayores energías de adsorción en ambos casos sobre elpolimorfo rutilo. A excepción del HF sobre anatasa, estás moléculas sufren disociaciónal adsorberse en las superficies respectivas.Se llevó a cabo el análisis de la carga Bader paratodos los sistemas estudiados a fin de cuantificar la transferencia de cargaentre la superficie y el adsorbato. En todos los casos, la superficie de rutiloadquirió carga positiva favoreciendo la adsorción del flúor. Estos resultadosconcuerdan con los obtenidos de manera experimental donde la remediación defluoruros mediante TiO2 fue solo del tipo adsortivo y no porfotocatálisis, siendo la estructura rutilo la que mostró mayor actividad en elrango de concentraciones estudiadas experimentalmente [3].  [1] Tor A., Danaoglu N.,Arslan G., Cengeloglu Y. Removal of fluoride from water by using granular redmud: Batch and column studies. J. of Hazardous Mat. 2009, 164, 271?278. doi.org/10.1016/j.jhazmat.2008.08.011.[2] Tang Y., Guan X.,WangJ., Gao N., McPhail M., Chusuei C. Fluoride adsorption onto granular ferrichydroxide: Effects of ionic strength, pH, surface loading, and majorco-existing anions. J. of Hazardous Mat. 2009, 171, 774?779.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.06.079.[3]Ulacco S. B., Lorenzetti A. S., Meier L., Vidal E., Domini C. y Morgade C. I.N. Remediación comparativa de fluoruros en aguas utilizando diferentespolimorfos de TiO2. IVCongreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental (12/2019).