Estudio de la eliminación de Diclofenaco en aguas residuales mediante fotocatálisis heterogénea con TiO2

Abstract

La existencia de los llamados contaminantes emergentes (CEs) en las aguas ha alcanzado gran interés a nivel mundial. Son contaminantes no regulados en su mayoría, y que suelen tener un impacto medioambiental grave. Dentro de estos contaminantes están los productos farmacéuticos, que es el tema de estudio en este trabajo. Las fuentes donde más son encontrados este tipo de contaminantes, son las aguas residuales urbanas, los efluentes de las estaciones depuradores de aguas residuales y las aguas hospitalarias. Y hay que tener especial atención, en las aguas provenientes de las industrias productoras de estos tipos de productos, y las aguas provenientes de la industria ganadera y agrícola, las cuales tienen gran concentración en contaminantes (De la Cruz González, 2013). En los últimos años, han sido detectados numerosos productos farmacéuticos en las aguas superficiales y en el agua potable en todo el mundo, lo que indica una ineficiencia en su eliminación mediante tratamientos convencionalesPor lo tanto, hay que buscar soluciones a este problema, siendo la ozonización y los procesos de oxidación avanzada, las opciones más prometedoras para la degradación de estos productos (Ikehata, et al., 2007). En el presente trabajo, se construye y opera un fotorreactor en el que se lleva a cabo un proceso de fotocatálisis heterogénea, utilizando dióxido de titanio como catalizador. Se construye una planta a escala laboratorio, donde se realizará la degradación del compuesto objetivo, el diclofenaco, empleando radiación ultravioleta y un catalizador de TiO2. Se ha elegido el diclofenaco, por ser uno de los productos farmacéuticos más encontrado en las aguas superficiales en nuestro país, ya que es un medicamento muy usado. 2 Este tipo de proceso, se caracteriza por una variedad de reacciones radicales que implican combinaciones de agentes químicos y fuentes de energía auxiliares. En este trabajo se estudia una fotocatálisis heterogénea con la combinación del TiO2 como agente químico y la radiación de luz ultravioleta como fuente de energía. Los radicales implicados van a ser el hidroxilo (OH•) como principal oxidante, el hidroperóxilo (HO2 •) y los radicales peroxilo orgánicos (R-O-O•) como aniones radicales. Primero se realiza un ensayo para determinar la isoterma de adsorción, que se intentará asemejar a las isotermas más utilizadas, Langmuir y Freundlich. Para ello se preparan cinco vasos de precipitados con diferentes concentraciones de diclofenaco, con cierta cantidad de catalizador, hasta que se alcancen las concentraciones de equilibrio. Se comprueba que ambas isotermas ajustan bien dichos datos de equilibrio. A continuación, se realizan tres experimentos, en el primero se tiene una concentración de TiO2 de 54 mg/L y una concentración de diclofenaco de 2,4 mg/L. Este primer ensayo se realiza de forma preliminar, para ver el funcionamiento del equipo y ver que todo funciona correctamente. La lámpara de luz ultravioleta se enciende el segundo día, manteniendo el fotorreactor el primer día tapado para no recibir ningún tipo de luz exterior y de este modo determinar la fracción de diclofenaco adsorbida. En el segundo y tercer ensayo, se utilizan las mismas concentraciones de diclofenaco (2,06 μg/L) y 0,52 mg/L de TiO2. La única diferencia entre estos dos ensayos, es que en el primero se enciende la lámpara de luz ultravioleta al segundo día de empezar la reacción (y teniéndolo tapado el primer día como en el primer experimento) y en el otro ensayo se enciende esta lámpara desde el primer día. En este caso se ve la gran dependencia de la reacción con la radiación ultravioleta. Los resultados obtenidos más característicos, es que se obtiene una degradación del fármaco en un periodo de tiempo de 40 horas aproximadamente, teniendo una mayor degradación en el tercer ensayo, en el que se tiene la lámpara de luz ultravioleta encendida desde el primer día, obteniendo una degradación del 97,45%. Y en los ensayos donde se enciende la lámpara el segundo día, se obtiene un 95,63% en el primero y 77,84% en el segundo