Remoción de Sr(+2) (ac) por electro-reducción en electrodos nanoestructurados obtenidos por manufactura aditiva por Impresión 3-D
- Autores
- Cornacchiulo, Franco; Avalos, Agustin; Cangiano, Maria de Los Angeles; Esquivel, Marcelo R.
- Año de publicación
- 2020
- Idioma
- español castellano
- Tipo de recurso
- documento de conferencia
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- La captura del ion Sr+2 es de inter´es en las ´areas de energ´ıa nuclear y de salud. En la primera, por la posibilidad de separar al radionu´clido 90Sr de los otros nu´clidos de Sr generados simult´aneamente, mientras que en la segunda, por la posibilidad de capturar al ion en los volu´menes de agua comprometidos y separarlo de los mismos ya que su ingesta es contraproducente debido a que el Sr+2 reemplaza al Ca+2 afectando la estructura ´osea del cuerpo humano [1,2]. La captura del ion puede ser realizada por medio de m´etodos est´aticos o m´oviles. Los primeros se basan en el uso de materiales con gran ´area superficial que pueden procesar grandes volu´menes de trabajo. Ejemplo de ellos son las zeolitas, titanatos dopados con Cr y silicatos de vanadio [3,4]. Los segundos son llevados a cabo mediante dispositivos que se acercan al lugar de captura. Estos u´ltimos han sido poco explorados y pueden ser espec´ıficamente valiosos para volu´menes cerrados y aislados. Dentro de los posibles m´etodos de captura, la electro-reducci´on es una v´ıa interesante por la posibilidad de disen?ar dispositivos m´oviles de extracci´on, utilizando la versatilidad del disen?o de la manufactura aditiva.En este trabajo, disen?amos moldes por manufactura aditiva usando modelado por deposici´on fundida (FDM), una t´ecnica de impresi´on 3-D utilizando una impresora tipo Prusa i3. Los moldes fueron usados como plataforma y rellenados con Cu, comprimidos y luego sinterizados a 700◦C utilizando H2/Ar como gas de procesamiento. La electro-reducci´on en una soluci´on sint´etica de Sr(NO3)2 0,1 M es un proceso redox. En el c´atodo, se producen las siguientes reacciones:Sr+2 (ac) + 2e− = Sr0 (I)2H20 + 2e− = H2(g) + 2(OH)− (II)La reducci´on de Sr conlleva cambios morfol´ogicos en el material del electrodo asociados a su deposici´on, los cuales fueron analizados por microscop´ıa electr´onica de barrido (SEM) utilizando un microscopio FEI Inspect s50 en modo emisivo y reflectivo. La reducci´on de Sr sobre el electrodo conduce a la formaci´on de part´ıculas en forma de estrella, donde tambi´en se produce H2(g). Este gas evoluciona simult´aneamente con el aumento de pH de 7 a 12 y el aumento de temperatura de 25 a 67 ◦C indicativo de una reacci´on exot´ermica. Estos par´ametros fueron seguidos sincr´onicamente con un medidor multiparam´etrico de pH, temperatura y conductividad. Las part´ıculas con forma de estrella fueron distinguidas de la matriz de Cu por medio de mapeos composicionales hechos por EDS (EDAX-OCTANE PRO asociado al microscopio mencionado). En el ´anodo, y en una reacci´on promovida por el c´atodo, se produce la reacci´on (III)4(OH)− = 4 e− + 2H20 + O2(g) (III)junto con las transformaciones morfol´ogicas correspondientes al mismo, donde se producen evoluciones de deposici´on y re-deposici´on de los cationes Cu++/Cu+2 conducente a la formaci´on de prismas rectangulares ramificados con morfolog´ıas de h´abito y forma derivadas del grupo espacial Fm3m. Estas formaciones son producidas por la evoluci´on de O2(g). El an´alisis de las estructuras derivadas de las hemi-reacciones en los electrodos fue llevado a cabo por difracci´on de rayos X utilizando un difract´ometro PANalytical Empyrean. Se detect´o la presencia de Sr (Fm3m) en el c´atodo y la de CuO como remanente de la reacci´on en el ´anodo. Los procesos de electrodo dan como resultado la siguiente reacci´on global (IV):Sr +2 (ac) + 2(OH)− = Sr0 + H2(g) + O2(g) (IV)Que indica que es posible capturar al ion, reducirlo sobre el c´atodo y que los productos de la reacci´on no son ambientalmente nocivos.
Fil: Cornacchiulo, Franco. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina
Fil: Avalos, Agustin. Universidad Nacional de San Martín. Instituto Sabato; Argentina
Fil: Cangiano, Maria de Los Angeles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Investigaciones en Tecnología Química; Argentina
Fil: Esquivel, Marcelo R.. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina. Universidad Nacional del Comahue; Argentina
105a Reunion de la Asociación Física Argentina
Córdoba
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- Condiciones de uso
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Ejemplo de ellos son las zeolitas, titanatos dopados con Cr y silicatos de vanadio [3,4]. Los segundos son llevados a cabo mediante dispositivos que se acercan al lugar de captura. Estos u´ltimos han sido poco explorados y pueden ser espec´ıficamente valiosos para volu´menes cerrados y aislados. Dentro de los posibles m´etodos de captura, la electro-reducci´on es una v´ıa interesante por la posibilidad de disen?ar dispositivos m´oviles de extracci´on, utilizando la versatilidad del disen?o de la manufactura aditiva.En este trabajo, disen?amos moldes por manufactura aditiva usando modelado por deposici´on fundida (FDM), una t´ecnica de impresi´on 3-D utilizando una impresora tipo Prusa i3. Los moldes fueron usados como plataforma y rellenados con Cu, comprimidos y luego sinterizados a 700◦C utilizando H2/Ar como gas de procesamiento. La electro-reducci´on en una soluci´on sint´etica de Sr(NO3)2 0,1 M es un proceso redox. En el c´atodo, se producen las siguientes reacciones:Sr+2 (ac) + 2e− = Sr0 (I)2H20 + 2e− = H2(g) + 2(OH)− (II)La reducci´on de Sr conlleva cambios morfol´ogicos en el material del electrodo asociados a su deposici´on, los cuales fueron analizados por microscop´ıa electr´onica de barrido (SEM) utilizando un microscopio FEI Inspect s50 en modo emisivo y reflectivo. La reducci´on de Sr sobre el electrodo conduce a la formaci´on de part´ıculas en forma de estrella, donde tambi´en se produce H2(g). Este gas evoluciona simult´aneamente con el aumento de pH de 7 a 12 y el aumento de temperatura de 25 a 67 ◦C indicativo de una reacci´on exot´ermica. Estos par´ametros fueron seguidos sincr´onicamente con un medidor multiparam´etrico de pH, temperatura y conductividad. Las part´ıculas con forma de estrella fueron distinguidas de la matriz de Cu por medio de mapeos composicionales hechos por EDS (EDAX-OCTANE PRO asociado al microscopio mencionado). 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La captura del ion Sr+2 es de inter´es en las ´areas de energ´ıa nuclear y de salud. En la primera, por la posibilidad de separar al radionu´clido 90Sr de los otros nu´clidos de Sr generados simult´aneamente, mientras que en la segunda, por la posibilidad de capturar al ion en los volu´menes de agua comprometidos y separarlo de los mismos ya que su ingesta es contraproducente debido a que el Sr+2 reemplaza al Ca+2 afectando la estructura ´osea del cuerpo humano [1,2]. La captura del ion puede ser realizada por medio de m´etodos est´aticos o m´oviles. Los primeros se basan en el uso de materiales con gran ´area superficial que pueden procesar grandes volu´menes de trabajo. Ejemplo de ellos son las zeolitas, titanatos dopados con Cr y silicatos de vanadio [3,4]. Los segundos son llevados a cabo mediante dispositivos que se acercan al lugar de captura. Estos u´ltimos han sido poco explorados y pueden ser espec´ıficamente valiosos para volu´menes cerrados y aislados. Dentro de los posibles m´etodos de captura, la electro-reducci´on es una v´ıa interesante por la posibilidad de disen?ar dispositivos m´oviles de extracci´on, utilizando la versatilidad del disen?o de la manufactura aditiva.En este trabajo, disen?amos moldes por manufactura aditiva usando modelado por deposici´on fundida (FDM), una t´ecnica de impresi´on 3-D utilizando una impresora tipo Prusa i3. Los moldes fueron usados como plataforma y rellenados con Cu, comprimidos y luego sinterizados a 700◦C utilizando H2/Ar como gas de procesamiento. La electro-reducci´on en una soluci´on sint´etica de Sr(NO3)2 0,1 M es un proceso redox. En el c´atodo, se producen las siguientes reacciones:Sr+2 (ac) + 2e− = Sr0 (I)2H20 + 2e− = H2(g) + 2(OH)− (II)La reducci´on de Sr conlleva cambios morfol´ogicos en el material del electrodo asociados a su deposici´on, los cuales fueron analizados por microscop´ıa electr´onica de barrido (SEM) utilizando un microscopio FEI Inspect s50 en modo emisivo y reflectivo. La reducci´on de Sr sobre el electrodo conduce a la formaci´on de part´ıculas en forma de estrella, donde tambi´en se produce H2(g). Este gas evoluciona simult´aneamente con el aumento de pH de 7 a 12 y el aumento de temperatura de 25 a 67 ◦C indicativo de una reacci´on exot´ermica. Estos par´ametros fueron seguidos sincr´onicamente con un medidor multiparam´etrico de pH, temperatura y conductividad. Las part´ıculas con forma de estrella fueron distinguidas de la matriz de Cu por medio de mapeos composicionales hechos por EDS (EDAX-OCTANE PRO asociado al microscopio mencionado). En el ´anodo, y en una reacci´on promovida por el c´atodo, se produce la reacci´on (III)4(OH)− = 4 e− + 2H20 + O2(g) (III)junto con las transformaciones morfol´ogicas correspondientes al mismo, donde se producen evoluciones de deposici´on y re-deposici´on de los cationes Cu++/Cu+2 conducente a la formaci´on de prismas rectangulares ramificados con morfolog´ıas de h´abito y forma derivadas del grupo espacial Fm3m. Estas formaciones son producidas por la evoluci´on de O2(g). El an´alisis de las estructuras derivadas de las hemi-reacciones en los electrodos fue llevado a cabo por difracci´on de rayos X utilizando un difract´ometro PANalytical Empyrean. Se detect´o la presencia de Sr (Fm3m) en el c´atodo y la de CuO como remanente de la reacci´on en el ´anodo. Los procesos de electrodo dan como resultado la siguiente reacci´on global (IV):Sr +2 (ac) + 2(OH)− = Sr0 + H2(g) + O2(g) (IV)Que indica que es posible capturar al ion, reducirlo sobre el c´atodo y que los productos de la reacci´on no son ambientalmente nocivos. |
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