Degradación fotocatalítica de la carbamazepina en agua superficial

ROSSI, LUCÍA; VILLABRILLE, PAULA I.; MARINO, DAMIÁN J.; ROSSO JANINA A.; CAREGNATO, PAULA

Bahía Blanca

Encuentro; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados NANO 2023; 2023

UNS

El ZnO y el TiO2 son fotocatalizadores no tóxicos, relativamente económicos y presentan un bandgap de energía muy similar (3.2eV). Nanopartículas de ZnO y TiO2 modificadas con metales, tiene un enorme potencial para superar sus principales limitaciones de estos materiales que son la absorción de luz visible y alta recombinación de los portadores de carga.En este trabajo se obtuvieron nanomateriales de ZnO y TiO2 modificados con metales con el fin deevaluar su actividad fotocatalítica en agua para la degradación de contaminantes emergentes, en particular el fármaco carbamazepina.Los contaminantes emergentes son compuestos, que generalmente no se controlan legalmente, pero que pueden tener consecuencias adversas en la salud. Entre estos contaminantes, se encuentran los fármacos, que llegan al ambiente desde diferentes fuentes y 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 encuerpos de agua en un rango de concentraciones entre ng L-1 y ug L-1, dependiendo de la localización [1, 2]. El ZnO modificado con cerio (5% atómico nominal de Ce) y TiO2 modificado con Pd (0,1% atómico nominal de Pd) se prepararon mediante el método sol-gel asistido por microondas con posterior calcinación.Los materiales fueron caracterizados por diversas técnicas como espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido, espectroscopía de reflectancia difusa, entre otras.Para determinar la fotoactividad de los materiales sintetizados, se realizó el estudio de la degradación de la CBZ en agua ultrapura bajo irradiación visible (lámparas con máximos de emisión en 575nm).Se monitoreó la concentración del contaminante mediante HPLC a distintos tiempos. Adicionalmente se evaluó la posible foto-inestabilidad y foto-disolución del ZnO en las condiciones del experimento medianteel análisis por absorción atómica de las muestras de reacción previamente filtradas. La concentración de iones zinc residual se contrastó con los niveles regulados de la resolución 336/2003 de la Autoridad del Agua de la provincia de Buenos Aires.En base a los resultados de estos experimentos se eligió el ZnO modificado con cerio como el mejor catalizador evaluando no solo su actividad fotocatalítica, sino la fotocorrosión del óxido.Con este catalizador se realizaron experimentos de fotocatálisis con irradiación visible utilizando una matriz de agua real y CBZ con una concentración inicial de 200 µg L-1. Este valor se encuentra en el orden de los publicados para la concentración de CBZ en aguas de desecho de zonas urbanas que se liberan en cuerpos de agua superficiales [1, 2]. El agua utilizada se extrajo del arroyo Carnaval de la zona peri-urbana de La Plata.En estas condiciones se logró una buena degradación del contaminante (> 50%, 5h) con una liberación de Zn al medio de reacción por debajo de los niveles regulados (< 5mg L-1) indicando que el ZnO modificado con cerio y activado con luz visible es un fotocatalizador prometedor para la eliminación de fármacos en aguas superficiales.REFERENCIAS1. Feijoo, Sara, Mohammadreza Kamali, and Raf Dewil. Chemical Engineering Journal. 455 (2023) 140589.2. Delgado, Nasly, Alberto Capparelli, Agustín Navarro, and Damián Marino. Journal of Environmental Management. 236 (2019) 301.