Aqueous photodegradation of persistent organic compounds of pharmaceutical origin

Resumen

En la presente Tesis Doctoral se han aplicado los procesos de oxidación avanzados (AOPs), concretamente la fotocatálisis heterogénea, con el objetivo de degradar compuestos orgánicos persistentes de origen farmacéutico (PPCPs) en medio acuoso. Los compuestos objeto de estudio se han escogido teniendo en cuenta su presencia en aguas residuales, subterráneas y, específicamente, naturales, así como su nivel de consumo en España. Los fármacos estudiados han sido: dos anti-inflamatorios no esteroideos, ketoprofeno y diclofenaco, y un antidepresivo, la carbamazepina. Los estudios se han llevado a cabo realizando un exhaustivo control de diferentes variables que intervienen en este tipo de procesos: el tipo y la concentración de catalizador en suspensión, la concentración de oxígeno en el medio, el pH y la posible presencia de co-oxidantes añadidos. Los catalizadores utilizados han sido: una forma comercial de dióxido de titanio Degussa (Evonik) P25 que está compuesta por 78:14:8 de anatasa, rutilo y fase amorfa, y otros catalizadores sintetizados en el laboratorio por el método sol-gel, anatasa, óxido de zinc y composites de nanotubos de carbono de pared múltiple con dióxido de titanio. Una vez determinado cuál es el catalizador más eficaz, se ha optimizado la concentración del mismo en suspensión, así como del resto de las variables previamente mencionadas. Se analizaron por espectroscopía UV-Vis, HPLC y LC-MS diferentes alícuotas de la disolución, obtenidas a diferentes tiempos. En aquellos experimentos con mejor eficacia, desde el punto de vista de la velocidad de reacción, se determinó el carbono orgánico total con la finalidad de conocer el porcentaje de mineralización de la muestra. Las constantes de velocidad, así como los tiempos de vida medios han sido obtenidos mediante el ajuste matemático de los resultados, aplicando el modelo cinético modificado de Langmuir- Hinshelwood. Por último, se han identificado los fotoproductos obtenidos tras la fotodegradación de los fármacos, con el fin de establecer un mecanismo de reacción que pueda servir como base para conocer más profundamente el modo en que tiene lugar el proceso. Aunque con distintos niveles de eficiencia, en todos los casos, se consiguió la eliminación total de los compuestos.