Estudio teórico del TiO2 para la remediación de fluoruros en aguas

MEIER L. A.; SCHVVAL A. B.; JIMENEZ M. J.; MORGADE C.I.N; CABEZA G. F.

Montevideo

Encuentro; VIII Encuentro Nacional- Primer encuentro binacional de Sólidos; 2019

Universidad de la República del Uruguay

El flúor (F), a diferencia del Arsénico (As), puede ser considerado como un mineral esencial para lasalud humana en concentraciones inferiores a 1.7 mg/L [1]. Su exceso puede provocar problemasde salud como fluorosis dental y ósea, daño neurológico y desorden tiroidal [2]. Siendo el agua labase de muchos preparados alimenticios, la ingesta de éste elemento se vuelve mayor en zonasendémicas.Considerando que la contaminación del agua en general es en forma conjunta entre F y As, elestudio de un material como el TiO2 que permita la remoción de ambos contaminantes resulta deinterés. El propósito del presente trabajo es aportar conocimiento a partir de TiO2 estructurasanatasa y rutilo puras en la remediación de fluoruro. Para ello, se empleó el código VASP (ViennaAb Initio Simulation Package) dentro del formalismo de la Teoría de la Funcional Densidad. Elsubstrato de TiO2 se 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 de hidrógeno) sobre las superficiesde TiO2(101) anatasa y TiO2(110) rutilo, observando mayores energías de adsorción en ambos casossobre el polimorfo rutilo. A excepción del HF sobre anatasa, estás moléculas sufren disociación aladsorberse en las superficies respectivas.Se llevó a cabo el análisis de la carga Bader para todos los sistemas estudiados a fin de cuantificarla transferencia de carga entre la superficie y el adsorbato. En todos los casos, la superficie de rutiloadquirió carga positiva favoreciendo la adsorción del flúor. Estos resultados concuerdan con losobtenidos de manera experimental donde la remediación de fluoruros mediante TiO2 fue solo deltipo adsortivo y no por fotocatálisis, siendo la estructura rutilo la que mostró mayor actividad en elrango de concentraciones estudiadas experimentalmente [3].