Eliminación de Sr (II) de soluciones acuosas por adsorción usando resina Amberlite XAD-7 impregnada con el extractante TOPO

Por qué importa limpiar este peligro oculto

El estroncio radiactivo es una amenaza invisible que puede persistir en el medio ambiente durante décadas tras accidentes nucleares o un manejo inadecuado de residuos. Una vez en el agua potable, se comporta como el calcio y puede acumularse en los huesos, aumentando el riesgo de cánceres. Este estudio explora una vía prometedora para extraer estroncio del agua de manera más eficiente, utilizando pequeñas perlas plásticas recubiertas con un compuesto químico especial. El trabajo apunta a métodos más seguros y prácticos para tratar aguas contaminadas procedentes de centrales nucleares, instalaciones médicas y depósitos de residuos históricos.

Una nueva variante de las perlas limpiadoras de agua

Muchos sistemas de tratamiento de agua ya dependen de pequeñas perlas de resina que actúan como esponjas para metales no deseados. Los autores se centran en un material de ese tipo, una resina comercial llamada Amberlite XAD-7. Por sí sola, esta resina puede captar algo de estroncio, pero el equipo procuró mejorar su rendimiento cargándola con un extractante líquido conocido como TOPO, una molécula que retiene muy bien iones metálicos. Al empapar la resina en una solución de TOPO y luego secarla, crearon “resinas impregnadas con solvente”, donde cada perla combina las ventajas de un filtro sólido y un disolvente líquido en un material reutilizable.

Cómo las perlas mejoradas atrapan el estroncio

Para comprobar que el TOPO estaba realmente unido y participaba en la captura, los investigadores examinaron las perlas antes y después del tratamiento. La espectroscopía infrarroja confirmó la aparición de señales químicas correspondientes al recubrimiento de TOPO, y estas señales se atenuaron tras la exposición al estroncio, coherente con una unión activa. Imágenes de microscopía electrónica mostraron que la impregnación transformó la superficie de lisa y compacta a rugosa y más abierta, con poros que se rellenaron después de la adsorción del estroncio. Estos cambios respaldan la idea de que los iones de estroncio se desplazan hacia los poros de la resina y se fijan en las superficies recubiertas, con la estructura plástica y la capa de TOPO contribuyendo a retenerlos.

Encontrar el punto óptimo para el mejor rendimiento

El equipo exploró luego cómo distintas condiciones afectan la cantidad de estroncio que las perlas pueden eliminar. La acidez resultó crucial: a pH muy bajo, los iones hidrógeno saturan la superficie y bloquean el paso del estroncio, mientras que a pH más alto el metal puede transformarse parcialmente en formas que interactúan más fácilmente con TOPO. La eficiencia de remoción alcanzó un máximo en torno a condiciones ligeramente ácidas a casi neutras (pH 6) y disminuyó de nuevo si la solución se volvía demasiado básica, donde el estroncio puede comenzar a formar partículas sólidas en vez de permanecer disuelto. También hallaron que aumentar la cantidad de TOPO en la resina elevó significativamente la cantidad de estroncio capturada, y que la mayor parte de la remoción ocurrió durante la primera hora de contacto, alcanzándose el equilibrio completo tras aproximadamente cuatro horas.

Lo que dicen los números sobre la capacidad

Para traducir sus resultados de laboratorio a rendimiento práctico, los investigadores aplicaron modelos estándar que describen cuánto contaminante puede retener un material. Los datos dependientes del tiempo se ajustaron a un patrón cinético de segundo orden, que a menudo se asocia con interacciones más fuertes y específicas entre el sólido y los iones disueltos. Al analizar cómo cambiaba la capacidad con el aumento de la concentración de estroncio, el comportamiento encajó con un modelo en el que las perlas se cubren por una sola capa ordenada de iones en sitios bien definidos. En las mejores condiciones, la Amberlite XAD-7 cargada con TOPO alcanzó una captura máxima de aproximadamente 65,79 miligramos de estroncio por gramo de resina, notablemente superior a la resina sin tratar y competitivo con muchos otros materiales avanzados reportados en la literatura.

Qué significa esto para un agua más segura

Para un público general, el mensaje clave es que los autores han convertido una perla estándar de limpieza de agua en una trampa más potente y selectiva para el estroncio radiactivo al recubrirla con un líquido afin a los metales cuidadosamente elegido. Las perlas mejoradas funcionan mejor en condiciones cercanas a la neutralidad, capturan el estroncio con relativa rapidez y pueden retener cantidades significativas antes de saturarse. Aunque quedan preguntas sobre coste y despliegue a gran escala, el estudio demuestra que este diseño híbrido sólido–líquido es un candidato sólido para tratar aguas residuales radiactivas y ayudar a reducir los riesgos sanitarios a largo plazo asociados a contaminantes nucleares persistentes.

Cita: Khani, M.H., Khamseh, A.A.G. Removal of Sr (II) from aqueous solutions by adsorption using amberlite XAD-7 resin impregnated with TOPO extractant. Sci Rep 16, 8067 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39402-w

Palabras clave: eliminación de estroncio, aguas residuales radiactivas, resina adsorbente, resina impregnada con TOPO, purificación del agua