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

K.R. ESPINOZA JIMENEZ; P. CAREGNATO; P.I. VILLABRILLE

Florencio Varela

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

SACyTA

La fotocatálisis heterogénea permitela degradación e incluso la mineralización de contaminantes presentes en elagua, haciendo uso de un semiconductor y una fuente de irradiación. El ZnO es unsemiconductor abundante en la naturaleza, de amplio bandgap y amigable con el medio ambiente. El agregado de metales alóxido, tiene como objetivo mejorar las propiedades delsemiconductor superando las limitaciones deabsorción de luz visible y la alta recombinación de los portadores de carga.Eneste proyecto planeamos sintetizar materiales con propiedades fisicoquímicas ytexturales adecuadas con el fin de evaluar la actividad fotocatalítica en aguapara la degradación de contaminantes emergentes, en particular los fármacos.Los compuestos de origen farmacéutico se han ubicado en los últimos añosdentro de los llamados contaminantes orgánicos emergentes. Al no eliminarsecompletamente en las plantas de tratamiento municipales, ingresan continuamentea los ecosistemas acuáticos. La carbamazepina, porejemplo, una droga psiquiátrica, altamente persistente yresistente a la biodegradación, ha sido detectada en elRío de la Plata y en lagunas de la región pampeana (concentraciones promediosen µg/L)1.En el presente trabajo se propone sintetizarZnO dopado con Ce para estudiar su actividad en la fotodegradación de carbamazepina(CBZ) en agua. ElZnO dopado (5% atómico nominal de Ce) se preparó mediante el método sol-gel enmedio ácido (pH 4) como en medio básico (pH 8)3,4, calcinando el xerogela 500 ºC. Los materiales fueron caracterizados por diversas técnicas como difracciónde rayos X, microscopía electrónico de barrido, espectroscopía de reflectanciadifusa, entre otras.Paradeterminar la actividad de los materiales sintetizados, se realizó el estudiode la degradación en agua de la carbamazepina bajo irradiación visible (lámparascon máximos de emisión en 575nm)Semonitoreó temporalmente la concentración del contaminante mediante HPLC y seevaluó la posible foto-inestabilidad y foto-corrosión del ZnO/Ce en lascondiciones del experimento mediante el análisis por ICP-MS de las muestras dereacción filtradas. La concentración de iones zinc y cerio residual secontrastaron con los niveles regulados de la resolución 336/2003 de laAutoridad del Agua de la provincia de Buenos Aires. Losresultados indican que ambos materiales son fotoactivos con un tamaño departícula entre 40-100 nm. Los porcentajes de degradación de la CBZ luego detres horas de fotólisis es de 49% con ZnO/Ce (síntesis a pH8) y de 35% conZnO/Ce (síntesis a pH4), indicando que presentan una potencialidad para su usocomo fotocatalizadores con radiación solar.