Estudio de la deposición de catalizadores de hierro sobre las paredes de un reactor tubular para degradación de fármacos mediante procesos foto- fenton heterogéneos

Abstract

El presente proyecto se engloba dentro de una línea de investigación del grupo de Ingeniería Química y Ambiental de la URJC, dedicada al estudio de tratamientos avanzados para eliminar contaminantes emergentes en aguas residuales. Los fármacos constituyen un grupo de compuestos con gran peligro potencial cuando llegan al medio ambiente. Aunque se han detectado en bajas concentraciones en medios acuosos, se ha comprobado que los tratamientos convencionales en depuradoras no son completamente satisfactorios para su eliminación. Así mismo, su continua introducción en el medio natural puede provocar acumulación en aquellos puntos de descarga de corrientes con estos contaminantes presentes. Los fármacos están diseñados para ser activos contra microorganismos y bacterias incluso a bajas concentraciones, pudiendo causar daños irreparables en los ecosistemas, incluso más allá de los efectos de un único fármaco, cuando se mezcla con otros en lo que se denominaría cócteles químicos. Los procesos avanzados de oxidación, PAOs, son una alternativa a los tratamientos convencionales que permiten una eliminación al menos parcial de los fármacos, disminuyendo además su toxicidad. En este trabajo, se evalúa un sistema foto-Fenton heterogéneo para la eliminación de seis fármacos diferentes (nicotina, hidroclorotiazida, sulfametoxazol, ranitidina, diclofenaco y 4-AAA) en disolución acuosa. La principal novedad del trabajo consiste en la inmovilización de la goetita, la cual actúa como catalizador foto-Fenton, sobre la pared del reactor como propuesta inicial para diseñar reactores foto-Fenton continuos en los cuales se lleve a cabo un aprovechamiento óptimo de la radiación lumínica. La inmovilización de la película de goetita se ha realizado mediante el método de inmersión o dip coating, y el sistema foto-Fenton ha sido un reactor anular con la lámpara ultravioleta situada axialmente, sin estar contacto con la disolución de fármacos situada en la zona anular. La película de goetita se sitúa sobre la pared interna del reactor. Se ha estudiado la influencia de diferentes variables en el método de deposición por inmersión (dip coating), obteniendo que los mejores recubrimientos, visualmente, son los realizados a velocidades bajas (velocidad 0,121 cm/s) y 15 g/L de concentración de goetita, ya que son los recubrimientos más homogéneos, uniformes, lo suficientemente opacos como para no perder actividad y lo suficientemente translúcidos a la vez para dejar pasar la luz ultravioleta. Con esta velocidad se comprueba además que la pérdida de catalizador es mínima. Por otro lado, con un único recubrimiento se obtiene una película homogénea y activa en el proceso foto-Fenton. El catalizador inmovilizado es comparable al de goetita suspendido y además es muy estable en el proceso. Así mismo, se ha estudiado la influencia de la concentración de peróxido de hidrógeno en el proceso obteniendo que una concentración del 100 o 50% respecto del estequiométrico es necesario para conseguir los mejores porcentajes de degradación de fármacos en el proceso.