Remoción de diclofenaco y paracetamol por procesos de oxidación avanzada

En el capítulo 1 se abordan las propiedades químicas de ambos fármacos, la problemática ambiental y a la salud humana que representan, así como el estado del arte acerca de los POA que han sido aplicados en cada caso. En el capítulo 2 se describen los pasos que se realizaron para cada uno de los sistemas de tratamiento, los métodos y tecnologías desarrollados; en general, las variables que se deben considerar para seleccionar un POA son la dosis del oxidante y/o catalizador, la concentración inicial del contaminante, el pH y la temperatura. Fueron aplicados diversos métodos estadísticos para evaluar la sinergia de las variables estudiadas como el diseño factorial y el diseño cribado. En el capítulo 3, los resultados obtenidos muestran que los métodos desarrollados en este estudio permiten la mineralización de diclofenaco y paracetamol utilizando energías renovables y evitando la generación de subproductos tóxicos que requieran tratamientos adicionales para su disposición. Además, se determinó el mecanismo para la remoción de diclofenaco y paracetamol en cada POA. Y en el capítulo 4, se explican las conclusiones más importantes del trabajoLos fármacos son compuestos orgánicos diseñados para generar un efecto biológico en bajas concentraciones, de acuerdo con sus propiedades químicas, son polares y altamente solubles por lo que los sistemas de tratamiento convencionales han resultado poco eficientes para su remoción del agua; por ello han sido encontrados en efluentes finales de plantas de tratamiento, lixiviados, sedimentos, suelos, lagos, ríos y en agua subterránea. Estos compuestos y sus subproductos no están normados ni en aguas residuales ni en agua potable. Dentro de los fármacos más utilizados a nivel mundial se encuentran el paracetamol (ACT) y el diclofenaco (DCF). El paracetamol es un antipirético con un valor de pKa de 9.5, mientras que el diclofenaco es un antiinflamatorio con valor de pKa de 3.8. En el presente trabajo de investigación se ha llevado a cabo la modificación electroquímica y fotoelectroquímica de TiO2 mediante un diseño factorial 23 en donde las variables que se analizaron fueron: presencia o ausencia de luz UV, tiempo de tratamiento e intensidad de corriente. De acuerdo con los resultados, se obtuvieron 24 materiales modificados los cuales se caracterizaron mediante IR y absorción atómica, dichos materiales se probaron con soluciones acuosas de diclofenaco (DCF) a diferentes concentraciones iniciales (20, 40, 60, 80 y 100 mg/L) y bajo diferentes valores de pH (4, 5, 7 y 9) empleando un colector solar. Tras 8 h de contacto, se encontró que los materiales TiFeZ-7, TiCuZ.2 y TiFeCuZ-7 mostraron los mejores porcentajes remoción de diclofenaco (97%) para todas las concentraciones iniciales a pH de 4. Además se analizaron los ciclos de regeneración, donde se demostró que existe afinidad entre los materiales modificados de Cu y el ión amonio, el cual fue comprobado mediante los resultados de IR. Por otro lado, los materiales con Fe presentaron afinidad con las moléculas de DCF para formar complejos, disminuyendo la eficiencia para los ciclos posteriores Se aplicaron los procesos Galvano-Fenton (GF) y Galvano-Fenton Solar (SGF), para el tratamiento de soluciones acuosas de ACT, aplicando un diseño cribado (DSD) desarrollado en el programa Statgraphics Centurion XVI.II, las variables analizadas fueron: pH (3 y 5), concentración inicial de ACT (25 y 60 mg / L), presencia o ausencia de radiación solar y dosis de H2O2 (0.9 y 2.5 mM). Para el sistema GF, las eficiencias máximas de remoción fueron 64.47% de COT y 49.83% de ACT, el proceso de SGF disminuyó un 79.38% de COT y 100% de ACT. Las condiciones de operación óptimas en ambos sistemas fueron a ACT de 60 mg/L, 2.5 mM de H2O2 y pH 5. En la electrooxidación de ACT utilizado los sistemas DDB-Cu y DDB-Fe, las condiciones de operación óptimas fueron determinadas con base en los resultados obtenidos por UV-Vis: 1.0 A, configuración electródica DDB-Fe y presencia de luz UV, se obtuvo una degradación total (100 %) en tiempos de reacción entre 5-15 minutos a diferentes concentraciones de ACT. La oxidación anódica con DDB fue eficiente para su degradación, siendo más rápida y eficiente en presencia de luz UV (de 2.67 x 10-2 a 3.66 x 10-2 min-1). Además, la mineralización del paracetamol aumentó al incrementar la concentración inicial. Se mineralizó 98% de DCF aplicando 0.5 A, luz UV y Na2SO4 como electrolito soporte. Mientras que a 1.0 A, sin luz UV y NaCl, el porcentaje de mineralización fue de 97.8%.El presente trabajo de investigación se desarrollo en el Laboratorio de Calidad del Agua del Instituto Interamericano de Tecnología y Ciencias de Agua (IITCA) mediante el proyecto UAEMex 4482/2018/CI “Degradación de diclofenaco y paracetamol en sistemas continuos mediante procesos de oxidación avanzada: fotocatálisis, foto galvano-Fenton y foto-electrólisis. La beca CONACyT 622426 y el apoyo COMECyT 18EA0775