Desarrollo de fotocatalizadores de ZnO para la degradación de contaminantes emergentes en agua

PAULA CAREGNATO; PAULA I. VILLABRILLE; KAROLTH R. ESPINOSA JIMENEZ

Florencio Varela

Congreso; IV Congreso Nacional de Ciencia y Tecnología Ambiental. Argentina y Ambiente 2019 (AA2019); 2019

Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental y la Universidad Nacional Arturo Jauretche (UNAJ

La fotocatálisis heterogénea permite la degradación e incluso la mineralización de contaminantes presentes en el agua, haciendo uso de un semiconductor y una fuente de irradiación. El ZnO es un semiconductor abundante en la naturaleza, de amplio bandgap y amigable con el medio ambiente. El agregado de metales al óxido, tiene como objetivo mejorar las propiedades del semiconductor superando las limitaciones de absorción de luz visible y la alta recombinación de los portadores de carga. En este proyecto planeamos sintetizar materiales con propiedades fisicoquímicas y texturales adecuadas con el fin de evaluar la actividad fotocatalítica en agua para la degradación de contaminantes emergentes, en particular los fármacos. Los compuestos de origen farmacéutico se han ubicado en los últimos años dentro de los llamados contaminantes orgánicos emergentes. Al no eliminarse completamente en las plantas de tratamiento municipales, ingresan continuamente a los ecosistemas acuáticos. La carbamazepina, por ejemplo, una droga psiquiátrica, altamente persistente y resistente a la biodegradación, ha sido detectada en el Río de la Plata y en lagunas de la región pampeana (concentraciones promedios en µg/L)1. En el presente trabajo se propone sintetizar ZnO dopado con Ce para estudiar su actividad en la fotodegradación de carbamazepina (CBZ) en agua. El ZnO dopado (5% atómico nominal de Ce) se preparó mediante el método sol-gel en medio ácido (pH 4) como en medio básico (pH 8)3,4, calcinando el xerogel a 500 ºC. Los materiales fueron caracterizados por diversas técnicas como difracción de rayos X, microscopía electrónico de barrido, espectroscopía de reflectancia difusa, entre otras. Para determinar la actividad de los materiales sintetizados, se realizó el estudio de la degradación en agua de la carbamazepina bajo irradiación visible (lámparas con máximos de emisión en 575nm) Se monitoreó temporalmente la concentración del contaminante mediante HPLC y se evaluó la posible foto-inestabilidad y foto-corrosión del ZnO/Ce en las condiciones del experimento mediante el análisis por ICP-MS de las muestras de reacción filtradas. La concentración de iones zinc y cerio residual se contrastaron con los niveles regulados de la resolución 336/2003 de la Autoridad del Agua de la provincia de Buenos Aires. Los resultados indican que ambos materiales son fotoactivos con un tamaño de partícula entre 40-100 nm. Los porcentajes de degradación de la CBZ luego de tres horas de fotolisis es de 49% con ZnO/Ce (síntesis a pH8) y de 35% con ZnO/Ce (síntesis a pH4), indicando que presentan una potencialidad para su uso como fotocatalizadores con radiación solar.