Fotodegradación de contaminantes farmacéuticos con óxido de cerio y óxido de cerio modificado con hierro y tungsteno

Abstract

La contaminación del agua es una de las problemáticas más grandes a nivel mundial, debido a descargas de diversos contaminantes, entre estos, se encuentran los “contaminantes emergentes”, como los fármacos, que por su inadecuada eliminación han provocado impactos significativos en los ecosistemas acuáticos. Debido a que estos contaminantes son orgánicos, su degradación por tratamientos convencionales se ve dificultado, haciendo necesaria la búsqueda de otros tratamientos como los Procesos de Oxidación Avanzada (POAs). Entre estos procesos se encuentra la fotocatálisis, un método económico y sustentable, en la que se usan fotocatalizadores para el proceso. Entre los fotocatalizadores más utilizados se encuentran los óxidos semiconductores, por lo que, en este trabajo se empleó Óxido de Cerio puro (CeO2) como fotocatalizador para la degradación de fármacos, debido a propiedades como su alta estabilidad, área superficial, propiedades térmicas, ópticas y químicas. Adicionalmente, con la intención de mejorar su eficiencia fotocatalítica se realizó el dopaje con hierro y tungsteno en tres diferentes concentraciones molares, 10%, 20% y 30%. Los materiales se obtuvieron con el método de co-precipitación y se caracterizaron estructural, morfológica y ópticamente mediante difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía UV-Vis, respectivamente. El material puro y modificado con hierro y tungsteno se evaluó fotocatalíticamente a través de la degradación de ibuprofeno y adicionalmente, con la degradación de paracetamol, estas reacciones se siguieron a través de espectroscopía UV-Visible. Finalmente se encontró que, la adición de metales de transición como Fe o W mejoran el desempaño fotocatalítico, ya que la incorporación de W favorece la remoción de Ibuprofeno, mientras que, el tungsteno la eliminación de paracetamol. Adicionalmente, se pudieron optimizar las condiciones de operación, mediante un diseño de experimentos tipo factorial. Estos resultados demuestran que, la hipótesis formulada al inicio del estudio es verdadera.