Nanomateriales de hierro cero-valente soportados en sílice y arcillas para el tratamiento de aguas contaminadas

SANTIAGO OCAMPO; FERNANDO S. GARCÍA EINSCHLAG; LUCIANO CARLOS

Congreso; NANO2022 - XXI Encuentro de superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

El uso de hierro cero-valente en tamaño nanométrico (n-ZVI) para el tratamiento de aguas ha recibido especial atención en la última década debido a su bajo costo y alta efectividad. Los métodos que emplean nZVI permiten la remoción de una gran variedad de contaminantes mediante diversos mecanismos que incluyen: reducción química directa, adsorción sobre los productos de corrosión, precipitación superficial y/o co-precipitación. Hasta el momento, el uso del nZVI es limitado debido a dificultades en su método de obtención y, dependiendo de los diferentes escenarios de aplicación, pueden presentarse problemas en el transporte hidráulico de las nanopartículas, problemas asociados a su estabilidad en suspensión y pasivado de su superficie debido a la corrosión inherente del medio de aplicación. Sin embargo, es posible resolver algunas de estas limitaciones mediante el diseño de materiales soporte para el nZVI que le otorguen nuevas características. Los materiales estudiados en este trabajo fueron sintetizados mediante una modificación del método “two solvent” utilizando hexano como solvente durante el contacto de una sal precursora de Fe(II) y borohidruro de sodio como agente reductor. Se utilizó MCM 41 y arcilla de la familia de las halloysitas como material soporte del nZVI y se estudiaron sus diferencias en la capacidad de deshalogenación del ácido tricloroacético (TCA) en sistemas tipo batch bajo distintas condiciones. Las imágenes TEM del nZVI sintetizadotradicionalmente mostraron aglomerados tipo cúmulos y cadenas de partículas esféricas acorde a losreportados comúnmente en la literatura, mientras que el nZVI de ambos materiales soportados mostró una excelente distribución del hierro metálico sobre los soportes, Fig. 1. No se encontró un efecto del soporte sobre el tamaño de las nanopartículas de hierro metálico obtenidas. Los resultados de los experimentos de degradación de TCA mostraron un comportamiento similar entre los tres materiales bajo atmosfera de N2. El resultado más notorio de este estudio se encontró en atmosfera de Aire y en condiciones de baja dosis de hierro metálico, donde a una dosis de 50 mg/L de Fe°, el nZVI mostró una remoción menor al 50%, el MCMFe una remoción de aproximadamente 50% y el Halloysita-Fe una remoción superior al 75%. El material soportado en halloysita también mostro mayores velocidades iniciales de remoción y mayor remoción de las especies intermediarias del TCA. Estos excelentes resultados marcan ventajas de las halloysitas frente a los soportes artificiales, tanto en lo operativo como en lo económico ya que éstas son abundantes en la región del alto Valle de Neuquén y Rio Negro