Diseño y optimización de un dispositivo impreso en 3D para la extracción selectiva de uranio

Abstract

[spa] La impresión 3D mediante estereolitografía láser se ha aplicado en la construcción de un dispositivo 3D que funciona como soporte para realizar extracciones selectivas de uranio(VI) en fase sólida (SPE). Se llevó a cabo el diseño e impresión 3D del dispositivo, al cual mediante un proceso sencillo se le adhirió una resina selectiva (resina TEVA) en toda su superficie, quedando inmovilizada después de un proceso de curado con luz UV. También se hicieron pruebas con el extractante en disolución, para lo cual los dispositivos impresos en 3D se recubrieron en toda su superficie con una capa de Aliquat®336 después del proceso de curado. Los mejores resultados en términos de precisión se obtuvieron al utilizar la resina TEVA (RSD 2.9%). Se realizó una caracterización del dispositivo recubierto con el extractante utilizando microscopía electrónica de barrido (SEM). Por último, se llevaron a cabo una serie de ensayos para evaluar la eficiencia de extracción del dispositivo, su precisión, durabilidad, e intervalo de trabajo (curva de calibración). El dispositivo 3D con resina TEVA alcanzó un LOD de 0.03 ng U(VI) y una durabilidad de 10 extracciones consecutivas, manteniendo una recuperación del 90% con una precisión del 5%, expresada como RSD (%). La detección de uranio se realizó con un ICP-MS. Los análisis de material de referencia, como fosfoyeso y matrices acuosas, sin ningún tipo de tratamiento previo, resultaron satisfactorios, trabajando con un nivel de confianza del 95%.

[eng] Laser-based stereolithography (SLA) 3D printing has been applied to construct a 3D printed device as support for selective solid-phase extraction (SPE) of uranium(VI). 3D design and printing of device were carried out, to which a coat of a selective resin (TEVA resin), was deposited by a simple process. Thus, TEVA resin was immobilized in all the surface area of the non-cured SLA 3D printed device, becoming immobilized after UV photocuring. Besides, a coat of Aliquat®336 covering the surface of the cured SLA 3D printed device was tested. Better results in terms of precision were obtained by using TEVA resin (RSD 2.9%). Then, a characterization of the device coated with the extractant was performed using scanning electron microscopy (SEM). Finally, several assays were carried out to evaluate the extraction efficiency of the device, its precision, durability, and working range (calibration curve). The 3D printed device coated with TEVA resin reaching a LOD of 0.03 ng U(VI), and a durability of 10 consecutive extractions, maintaining a recovery of 90% with a precision of 5%, expressed as RSD (%). The uranium detection was performed with an ICP-MS. Satisfactorily results were obtained analyzing reference material, e.g. phosphogypsum and water matrices, at a confidence level of 95% without any pretreatment.