INTRODUCCIÓN
La fotocatálisis heterogénea (FH) es un proceso de oxidación avanzada recientemente utilizado para tratar efluentes contaminados con compuestos persistentes como los colorantes, pesticidas o farmacéuticos. Quizá la mayor ventaja de la FH es su adaptabilidad para activarse mediante la radiación solar. El uso de un catalizador semiconductor, como el TiO2, y su exposición a los rayos solares, promueven la generación de especies altamente reactivas como el radical hidroxilo (•OH), quien tiene el segundo mayor potencial de oxidación sólo después del flúor. La aplicación de reacciones fotoquímicas activadas con energía solar para el tratamiento de aguas representa, para nuestro país, una oportunidad por explorar hacia el desarrollo de tecnologías mediambientalmente sostenibles y limpias.
OBJETIVOS
Evaluar el efecto de la concentración del catalizador TiO2 en la degradación del contaminante farmacéutico antiinflamatorio Naproxeno mediante la FH en un reactor solar de concentración parabólica compuesta (CPC).
FUNDAMENTOS
La FH se activa con l<400 nm generando en su superficie el par e-/h+ (electrón/hueco) reaccionando con O2 y H2O adsorbida. El •OH, producido por la reacción entre el H2O y el h+, reacciona con el Naproxen degradándolo hasta su completa transformación en CO2, sales inocuas y subproductos biodegradables. (Ver figura A)
METODOLOGÍA
Las condiciones experimentales estudiadas fueron:
• [NPX]o= 20 mg/L en agua MQ
• 0.01 g/L<TIO2
• 20 L volumen total
• 1.5 m2 área irradiada y 5 L volumen irradiado en un reactor CPC
• Caudal volumétrico 0.33 L/s
• 4 hr de irradiación, 10:00-14:00 hr (Q acum promedio ≈ 13.5 KJ/L)
La evolución del NPX fue evaluada espectrofotométricamente previa remoción del catalizador mediante filtración (0.44 mm).
RESULTADOS
En las Figs. 1 y 2 se muestran la evolución de degradación del NPX en función al tiempo y energía UV-Vis solar acumulada, al variar la concentración de TiO2 así como su descomposición por fotólisis. El NPX se degrada por fotólisis el 59% debido a la irradiación UV solar de entre 290 y 340 nm en un periodo de 240 min. En contraste, mediante fotocatálisis heterogénea, la velocidad de degradación de NPX aumenta directamente en función a la concentración de TiO2 en el siguiente orden: 62, 87 y 91% de degradación empleando 0.01, 0.1, 0.5 g/L TiO2 respectivamente. Resultados análogos mediante el uso de una lámpara convencional de Hg (datos no expuestos) mostraron eficiencias 50% menores a las observadas con irradiación solar.
CONCLUSIONES
La FH degrada el contaminante antiinflamatorio Naproxeno en agua mediante la activación solar de 0.5 g/L del semiconductor TiO2 y 13.77 kJ/L de energía aplicada logrando hasta el 91% de su remoción.