Remoção de U(VI) de sistemas aquosos diluídos por sorção

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 16951 (2022) Citar este artigo

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Os legados das atividades anteriores de mineração e moagem de urânio para a fabricação de combustível nuclear continuam a ser motivo de preocupação e exigem avaliação e ação corretiva para pesquisadores em todo o mundo. A descarga de água contaminada com urânio no meio ambiente é uma questão de regulamentação (Organização Mundial da Saúde, OMS—15 μg/L, Legislação Romena, RO—21 μg/L), meio ambiente e saúde. Portanto, várias tecnologias de remoção de U(VI) de soluções aquosas diluídas, incluindo precipitação química, troca iônica, adsorção, imobilização em nanopartículas de ferro de valência zero, etc., têm sido extensivamente aplicadas. Nossa pesquisa anterior estudou a remoção de U(VI) de sistemas aquosos diluídos, como águas de minas, usando nanomateriais à base de Fe0 sintetizados em laboratório (NMS) (Crane et al. em Water Res 45:2391–2942, 2011). O sistema aquoso rico em carbonato foi tratado com NMS para remover U(VI). Observou-se que após meia hora de tempo de reação apenas cerca de 50% foi removido devido à sua alta tendência de formar complexos carbonatados solúveis estáveis. Diante disso, o presente artigo tem como objetivo investigar a técnica de Sorção/Flotação, utilizando um sorvente gerado in situ Fe2O3·nH2O e oleato de sódio surfactante para remover U(VI) de sistemas aquosos diluídos e atualizar o conhecimento sobre o mecanismo do processo. Para determinar a eficiência de remoção de U(VI), foram estudados os fatores influenciadores: pH, dose de sorvente, concentração de surfactante, tempo de contato, taxa de agitação, concentração de U(VI), pressão do ar no recipiente de água pressurizada e o efeito de alguns íons de metais pesados ​​acompanhantes (Cu(II), Cr(VI) e Mo(VI)). A eficiência de remoção (%R) foi monitorada e seus valores máximos permitiram estabelecer os parâmetros ótimos de separação (os parâmetros de processo estabelecidos), que foram validados em amostras reais de água de mina (MW). Altas eficiências de remoção de U (VI) %R > 98% foram obtidas. A técnica de Sorção/Flotação foi aplicada para remover U(VI) de dois tipos de amostras reais de água de mina, a saber, "simples" e "pré-tratada com NMS", respectivamente. Para as amostras de água de mina pré-tratadas com NMS, funcionou em duas variantes: com e sem correção de pH. Para faixa de pH = 7,5–9,5, razões molares [U(VI)] : [Fe(III)] = 1 : 75, [U(VI)] : [NaOL] = 1 : 1 × 10–2, tempo de contato 30 min., velocidade de agitação 250 RPM, concentração inicial de U(VI) 10 mg·L−1, pressão de ar no recipiente de água pressurizada p = 4 × 105 N·m−2 é obtido %R > 98%. Verificou-se que a sorção/flotação pode funcionar com bons valores de %R como uma operação autônoma ou em conjunto com o pré-tratamento NMS da água da mina e o ajuste do pH provou ser altamente eficiente (CU(VI) < 1·10– 3 mg·L−1).

A poluição radioativa do meio ambiente causada pelo processamento hidrometalúrgico dos minérios de urânio, além da contaminação cruzada gerada por outros metais pesados ​​utilizados nessa indústria, ainda é um desafio para os cientistas e uma grande ameaça à saúde humana em todo o mundo2,3,4. A água de mina gerada pelos eventos climáticos é um importante poluente radioativo e mobiliza quantidades significativas de U(VI), além de outros metais pesados ​​que o acompanham, como Cu (II), Cr (III + VI) e Mo (VI) e consequentemente, necessita de tecnologias de remediação altamente eficientes3,5. Infelizmente, as tecnologias de remediação desenvolvidas, como processos de complexação6, co-precipitação7,8,9,10, reações redox9, troca iônica11,12, extração por solvente13,14, adsorção em diferentes materiais15,16,17,18,19 biorremediação20,21 e a imobilização em nanomateriais5,18,22,23,24,25,26 apresenta vantagens e desvantagens específicas. Um exemplo de vantagem específica é o desenvolvimento de novos sorventes com propriedades alteradas que oferecem uma infinidade de aplicações aprimoradas, incluindo seletividade. No caso de remoção de urânio de solução aquosa algumas pesquisas podem ser observadas para este fim. Quitosana reticulada usando glutaraldeído na presença de magnetita. A resina foi modificada quimicamente através da reação com tetraetilenpentamina (TEPA) para produzir quitosana contendo amina. Essa resina apresentou maior afinidade para a captação de íons UO22+ do meio aquoso27. Compósito de quitosana base de Schiff com propriedades magnéticas. Essa composição apresentou alta afinidade e rápida cinética para sorção de íons UO22+28. Nanopartículas magnéticas de quitosana funcionalizadas por enxertia de dietilenotriamina (DETA) e ditizona para melhorar a sorção de U(VI) em pH em torno de 529. A fosforilação de gomas guar combinada com quitosana preparando um sorvente eficiente para a remoção de U(VI) de soluções levemente ácidas. Além disso, se for feita a fosforilação de nanocompósitos de goma guar/magnetita/quitosana tem efeitos antibacterianos contra bactérias Gram+ e Gram-30. Outro novo sorvente interessante para U(VI) são os grânulos de sílica funcionalizados com uréia ou polímeros à base de tioureia31. Exemplos de desvantagens são os métodos químicos, troca iônica e extração por solvente. Há alta eficiência no tratamento de efluentes que contêm grandes quantidades de poluentes, mas são proibitivos em remediar sistemas aquosos diluídos (soluções 10–3–10–6 M).