El hierro nanovalente de valencia cero (nZVI) se utiliza a menudo para eliminar el cromo (VI), un contaminante de metal pesado, debido a su gran superficie específica y su alta actividad reductora. Sin embargo, su eficacia para eliminar trazas de metales pesados parece ser modesta y sensible al pH ambiental.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Wu Zhengyan y Zhang Jia de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China ofreció recientemente su solución. En su estudio publicado en el Chemical Engineering Journal , diseñaron materiales nanocompuestos a base de hierro que combinan reacciones galvánicas y efectos de nanoconfinamiento.
"Este es un avance importante", afirmó el profesor Wu. "Este material es bueno para eliminar trazas de cromo hexavalente (Cr(VI)) del agua ácida o alcalina, lo que podría brindarnos una nueva forma de limpiar la contaminación por metales pesados en condiciones difíciles".
El nanomaterial mágico que mencionaron anteriormente es una celda galvánica de Fe-Cu (CnZVI/Cu). Está compuesto por nZVI con nanofisuras y nanoclusters de Cu. Al utilizar la reacción galvánica para acelerar la transferencia de electrones y regular el entorno de reacción mediante el efecto de nanoconfinamiento, pueden eliminar de manera eficiente las trazas de Cr(VI) en agua ácida/alcalina.
Los investigadores analizaron más a fondo los compuestos CnZVI/Cu preparados e investigaron su tasa de reducción y sus propiedades de reparación de trazas de Cr(VI) en diferentes rangos de pH. Se investigaron el valor medio del pH en las nanofisuras y la heterogeneidad espacial del límite de protones en solución alcalina basándose en cálculos teóricos. Se demostró que el efecto de nanoconfinamiento puede ayudar a las reacciones galvánicas a reparar el Cr(VI) de manera eficiente en condiciones alcalinas.
Además, la liberación secundaria de Cr y los experimentos de bioseguridad muestran que CnZVI/Cu es ambientalmente estable y bioseguro.
Según los investigadores, este innovador nanomaterial es muy prometedor para la eliminación eficiente de VI de aguas residuales con diferentes niveles de pH, lo que indica un amplio potencial para aplicaciones prácticas en la remediación de la contaminación por metales pesados.
Más información: Sijia Li et al, Integración de reacciones galvánicas y nanoconfinamiento diseñado en nanocompuestos de hierro y cobre para una remediación altamente eficiente de agua ácida/alcalina contaminada con Cr(VI), Chemical Engineering Journal (2024). DOI:10.1016/j.cej.2024.149533
Información de la revista: Revista de ingeniería química
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
