Remediación ambiental, que puede decir la física de la sorción de metales en Na-montmorillonita

DÍAZ DE ROSA V.; GIL REBAZA, ARLES; MONTES, MARIA LUCIANA; RUBY BASTIDAS BRICEÑO; ERRICO, L A; ALONSO, ROBERTO E; M. TAYLOR

Santa Fé

Congreso; 104 Reunión Nacional de Física; 2019

Asociación Física Argentina

La descarga de contaminantes al medio ambiente es un problema directamente relacionado con la vida moderna.Industrias como la metalurgica, petroqumica, electronica, de pintura y pigmentos, junto con otras actividadeshumanas, son una fuente muy importante de metales pesados en los euentes. En particular, el cesio, el cobalto y elestroncio son metales pesados que pueden liberarse al medio ambiente durante operaciones normales o en caso deaccidentes en reactores nucleares o por algunas industrias convencionales. Su alta toxicidad y, en caso de reactoressu caracter radioactivo, hace que sea esencial eliminarlos de los euentes contaminados. Entre las tecnologas deremediacion se encuentran las basadas en la sorcion de contaminantes por parte de diversos materiales. Entre losmateriales absorbentes mejor calicados por sus caractersticas y costos se encuentran los minerales arcillosos,como la montmorillonita (MMT) [2]. La MMT posee una estructura en capas del tipo 2: 1 (capas formadas por dostetraedros de Si y un octaedro de Al) que puede alojar en su intercapa cationes hidratados, M-nH2O (M = Na, Ca,Fe, etc.) con diferente estado de carga. El presente trabajo resume los resultados preliminares de un estudio quecombina un enfoque teorico-experimental de sorcion de Sr y Cs en Na-MMT, Na0;41[(MgAl3 O8(OH) 4 (Si8O12)]2,n(H2O). Para la determinacion de la sorcion de Sr y Cs, los experimentos se llevaron a cabo en condiciones batch(V = 25 ml, concentracion de ambos metales 100 mgnL, pH = 6, SnL = 5 gnL). La fase solida, separada porcentrifugacion, fue analizada utilizando difraccion de rayos X (Cu-K) para determinar la posicion del pico dereexion d001 (muestras semiorientadas de difractogramas parciales). La absorcion de los metales se cuantico porla diferencia entre la concentracion inicial y la de equilibrio, utilizando la tecnica ICP- masas. El modelado de losprocesos de sorcion se realizo dentro del marco de la Teora de la Funcional Densidad. Para los calculos de primerosprincipios se utilizo el metodo de pseudopotenciales y ondas planas. (Codigo Quantum Espresso [3]). El termino decorrelacion-intercambio se ha descrito con GGA-PBE [4], considerando tambien interacciones tipo van der Waals(rVV10). El favorecimiento de la absorcion de Sr y Cs fue evaluado, considerando las energas de formacion atraves de calculos de energas totales. La estructura de partida fue la fase prstina de la Na?MMT, explorandoselos casos de absorcion de Sr o Cs coordinados con diferentes conguraciones de nH2O (n = 4, 6, 8, 10). En unaprimera etapa se optimizaron las posiciones atomicas y los parametros de red, para luego calcular y compararel espaciamiento interplanar d001 con los valores experimentales obtenidos, encontrandose un buen acuerdo. Delos estudios realizados para el caso del Sr y Cs junto con otros previos para el Co en MMT [5], nos es posiblepredecir el favorecimiento de la sorcion de Co sobre el Sr o Cs. Complementariamente, se han determinado elgradiente de campo electrico y los parametros de Resonancia Magnetica Nuclear (RMN) en los atomos que formanla MMT sustituida por Sr y Cs utilizando el metodo GIPAW