Estudio teórico comparativo de la adsorción de fluoruros en diferentes óxidos

Abstract

El anión fluoruro es uno de los contaminantes presentes en aguas de diferentes orígenes en muchas partes del mundo. Entre las diversas tecnologías utilizadas para la defluoruración se han probado algunas basadas en coagulación, precipitación, procesos de membrana, tratamientos electrolíticos e intercambio iónico. También han sido estudiados experimentalmente procesos de adsorción en diferentes materiales, entre los que se encuentran Fe2O3, MgO y TiO2 [1]. Por esta razón, y con la finalidad de buscar la optimización de estos, por su menor costo comparativo se decidió estudiar, en forma teórica y con la metodología DFT [2], la adsorción de fluoruros (NaF en este caso) en dichos óxidos para explicar las interacciones de los mismos a nivel molecular. En todos los casos se modelaron las superficies más estables ((0001) para Fe2O3, (100) para MgO, (101) para TiO2 anatasa y (110) para TiO2 rutilo). Las energías de adsorción obtenidas fueron -3.73 eV para Fe2O3, -2.62 eV para MgO, -2.98 eV para TiO2 anatasa y -3.42 eV para TiO2 rutilo, todas ellas indicativas de afinidad adsortiva. En todos los casos, se observa elongación del enlace Na-F respecto a la molécula libre, siendo más notorio en el caso del Fe2O3. Además, se obtienen valores elevados de bond order entre el átomo de flúor y el metal de la superficie del óxido correspondiente (0.53 para Fe2O3, 0.25 para MgO, 0.35 TiO2 anatasa y 0.29 para TiO2 rutilo). La transferencia de carga electrónica en todos los casos, se produce desde el F al metal a excepción del sistema MgO.