UE-INN   27105
UNIDAD EJECUTORA INSTITUTO DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGIA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Remoción de Sr +2 (ac) por electro-reducción en electrodos nanoestructurados obtenidos por manufactura aditiva por Impresión 3-D
Autor/es:
M.D.L.A. CANGIANO; F. CORNACCHIULO; M.R. ESQUIVEL; A. AVALOS
Lugar:
Ciudad de Córdoba
Reunión:
Congreso; 105 Reunión Anual de la Asociación Argentina de Física; 2020
Institución organizadora:
FAMAF-UNC
Resumen:
La capturadel ion Sr+2 es de interés en las áreas de energía nuclear y desalud. En la primera, por la posibilidad de separar al radionúclido 90Srde los otros núclidos de Sr generados simultáneamente, mientras que en lasegunda, por la posibilidad de capturar al ion en los volúmenes de agua comprometidosy separarlo de los mismos ya que su ingesta es contraproducente debido a que elSr +2 produce el reemplazo del Ca +2 afectando laestructura ósea en el cuerpo humano (1-2). La captura del ion puede ser realizadapor medio de métodos estáticos o móviles. Los primeros se basan en el uso demateriales con gran área superficial  quepueden procesar grandes volúmenes de trabajo. Ejemplo de ellos son las zeolitas,titanatos dopados con Cr y silicatos de vanadio  (3-4). Los segundos son llevados a cabo mediantedispositivos que se acercan al lugar de captura. Estos últimos han sido pocoexplorados y pueden ser específicamente valiosos para volúmenes cerrados yaislados. Dentro de los posibles métodos de captura, la electro-reducción esuna vía interesante por la posibilidad de diseñar dispositivos móviles deextracción, utilizando la versatilidad del diseño de la manufactura aditiva. Eneste trabajo, diseñamos moldes por manufactura aditiva usando modelado por deposiciónfundida (FDM) , una técnica de impresión 3-D utilizando una impresora tipoPrusa i3. Los moldes fueron usados como plataforma y rellenados con Cu,comprimidos y luego sinterizados a 700 °C utilizando H2/Ar como gasde procesamiento. Laelectro-reducción en un medio sintético de Sr(NO3)2  0,1 M es un proceso de óxido ?reducción. Enel cátodo, se producen las siguientes reacciones:Sr +2(ac) + 2 e- = Sr0  (I)2H20+ 2e- = H2(g) + 2(OH)-  (II)La reducciónde Sr conlleva cambios morfológicos en el material del electrodo asociados a sudeposición, los cuales fueron analizados por microscopía electrónica de barrido(SEM) utilizando un microscopio FEI Inspect s50 en modo emisivo y reflectivo.La reducción de Sr  sobre el electrodoconduce a la formación de partículas en forma de estrella, donde también seproduce H2(g). Este gas evoluciona simultáneamente con el aumento depH de 7 a 12 y el aumento de temperatura de 25 a 67 °C indicativo de unareacción exotérmica. Estos parámetros fueron seguidos on-line con un medidormultiparamétrico de pH, temperatura y conductividad. Las partículas con formade estrella fueron distinguidas de la matriz de Cu por medio de mapeos composicionaleshechos por EDS (EDAX-OCTANE PRO asociado al microscopio mencionado).  En el ánodo, y en una reacción auto-promovida porel cátodo, se produce la reacción (III) 4(OH)-= 4 e- + 2H2O + O2(g) (III)con lastransformaciones morfológicas correspondientes al mismo, donde se producenevoluciones de deposición y re-deposición del catión Cu+/Cu+2conducente a la formación de prismas rectangulares ramificados con morfologíasde hábito y forma derivadas del grupo espacial Fm3m.. Estas formacionesson producidas por la evolución de O2(g). El análisis de lasestructuras derivadas de las hemi-reacciones en los electrodos fue analizadopor difracción de rayos X utilizando un difractómetro PAN´alytical Empyrean.  Se detectó la presencia de Sr (Fm3m)en el cátodo y la presencia de CuO como remanente de la reacción en el ánodo.Los procesos de electrodo llevan a la siguiente reacción global (IV):Sr+2(ac) + 2(OH)- = Sr0 + H2(g) + O2(g)(IV)Que indicaque es posible capturar al ion reducirlo sobre el cátodo y que los productos dela reacción no son ambientalmente nocivos. Referencias:(1) D. Alby et. al. J.Haz. Mat. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.10.047.(2) Y.Gao et.al. J. Mater. Chem A.https://doi.org/10.103/C7TA11208D.(3) A.M.El-Kamash. J. Haz. Mat. https://doi:10.1016/j.jhazmat.2007.06.009(4)J. Zhang et.al. J. Nanosci. Nanotechnol.https://doi:10.1166/jnn.2017.13085 Agradecimientos: Los autores agradecena CNEA (por las becas de F. Cornacchiulo y A. Avalos) y a la UniversidadNacional del Comahue por financiamiento parcial (PI - B202-2017).