Síntesis catalítica de nanopartículas de hematita y su aplicación en la remoción de cromo (VI)

Resumen

Resumen: En el presente trabajo se estudia el efecto que ejerce la concentración del catalizador Fe⁺² en un rango de pH comprendido entre 4 y 6.5 sobre el tiempo de transformación del Fe(OH)₃ a nano hematita, mediante el método de precipitación controlada (MPC). La cantidad de catalizador [Fe⁺²]/[Fe⁺³] utilizada en los ensayos fue 0.2, 0.5 y 0.7, respectivamente. El producto de la síntesis se caracterizó mediante DRX, SEM y DLS. Los resultados obtenidos mostraron que la adición del ión Fe⁺² a pH = 5, favoreció el mecanismo de disolución/re-precipitación y redujo el tiempo de transformación de fase de 12 a 4 horas. Cabe indicar que el pH inicial de la reacción fue determinante en el tiempo de transformación de fase ya que al disminuir su valor, la solubilidad del Fe(OH)₃ aumentó, las reacciones de disolución se aceleraron y la velocidad de recuperación del ion  Fe⁺² se incrementó. Finalmente, se evaluó la capacidad de las nanopartículas de hematita sintetizadas para remover Cr(VI) de soluciones sintéticas. Para ello, se utilizó una relación en masa de [Fe₂O₃/Cr⁺⁶] entre 150 y 250 a valores de pH comprendidos entre 2 y 6. El porcentaje de Cr (VI) removido se determinó mediante espectroscopía de absorción atómica.  La mayor cantidad de Cr(VI) removido fue del 84.5%, la cual se alcanzó utilizando una carga [Fe₂O₃/Cr⁺⁶] igual a 250 y un pH de 2.

Abstract: In this paper we study the influence of Fe+2 concentration in a pH rangebetween 4.0 and 6.5 as a catalyst on the phase transformation of Fe(OH)3 to nanosizedhematite. The used procedure was the chemical controlled precipitation method (CPM). Theamount of catalyst [Fe+2]/[Fe+3] used in the tests was 0.2, 0.5 and 0.7, respectively. Then theproduct of this synthesis was characterized by XRD, SEM and DLS. The results showed thatthe addition of Fe+2 ion at pH= 5.0, favored the mechanism of dissolution/re-precipitationand reduced the time of phase transformation from 12 to 4 hours. It was also noted that thesolubility of Fe(OH)3, the dissolution reactions and the Fe+2 recovery rate increased at low pH.Finally, we evaluated the capacity of hematite nanoparticles to remove Cr (VI) from syntheticsolutions. We used a mass ratio of [Fe2O3/Cr+6] between 150 and 250 and, pH values between2 and 6. The percentage of Cr (VI) removed was determined by atomic absorption spectroscopy.The results showed that the maximum chromium adsorption was 84.5%. That occurred at pH= 2 using a load of [Fe2O3/Cr+6] equal to 250.