Estudio de la fotodegradación del antibiótico de uso animal sulfametazina presente en aguas mediante nanoestructuras de óxido de wolframio anodizadas en condiciones dinámicas

Abstract

[EN] The aim of this Final Degree Project (FDP) is to find a way for the reduction of non-biodegradable organic pollutants in waters. For this, tungsten oxide nanostructures (WO3) synthesized under dynamic conditions are used. As a result of the anodizing, the semiconductor material is obtained in oxidized form with a porous surface of nanotubes, which gives it a large specific surface in contact with the electrolyte to be degraded. Likewise, the thermal treatment gives it the ideal characteristics so that the photocatalyst is ready, that is, it groups the nanotubes in crystalline form. A higher temperature of the annealing increases the structuring of the nanotubes and the doping with nitrogen (N2) further improves the advantages of the photocatalyst. The photodegradation reaction is the goal that is intended to achieve to reduce the concentration of organic pollutants. In this study, the organic pollutant sulfamethazine (SMT) is the compound to oxidize in the presence of light, which is used as an antibiotic in animals. For this, the semiconductor material WO3 has been used, which acts as a photo-anode. The observation of the contaminant decrease over time is made by taking absorbance measurements of the solution during constant reaction intervals using a ultraviolet-visible molecular absorption spectrophotometer. From these, the most suitable conditions of anodizing and thermal treatment are established in order to increase the efficiency of the antibiotic decontamination process.

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado (TFG) pretende alcanzar la reducción de contaminantes orgánicos no biodegradables en aguas. Para ello se utilizan nanoestructuras de óxido de wolframio (WO3) anodizadas en condiciones dinámicas. Como resultado del anodizado se obtiene el material semiconductor en forma oxidada con una superficie porosa de nanotubos, lo cual le confiere una gran superficie específica en contacto con el electrolito a degradar. Asimismo, el tratamiento térmico le dota de las características idóneas para que el fotocatalizador esté listo, es decir, agrupa los nanotubos en forma cristalina. Una mayor temperatura del recocido aumenta la estructuración de los nanotubos y el dopado con nitrógeno (N2) mejora todavía más las ventajas del fotocatalizador. La reacción de fotodegradación es el fin que se pretende lograr para reducir la concentración de contaminantes orgánicos. En este estudio el contaminante orgánico sulfametazina (SMT) es el compuesto a oxidar en presencia de luz, el cual se utiliza como antibiótico en animales. Para ello, se emplea el material semiconductor WO3 que actúa como fotoánodo. La observación de la disminución del contaminante a lo largo del tiempo se realiza tomando medidas de absorbancia de la disolución durante intervalos constantes de reacción utilizando un espectrofotómetro de absorción molecular ultravioleta-visible. A partir de las mismas, se establecen las condiciones más idóneas de anodizado y tratamiento térmico con el fin de aumentar la eficiencia del proceso de descontaminación del antibiótico.

[CA] El present Treball de Final de Grau (TFG) pretén aconseguir la reducció de contaminants orgànics no biodegradables en aigües. Per açò s'utilitzen nanoestructures d'òxid de wolframi (WO3) anoditzades en condicions dinàmiques. Com a resultat de l'anoditzat s'obté el material semiconductor en forma oxidada amb una superfície porosa de nanotubs, la qual cosa, li confereix una gran superfície específica en contacte amb l'electròlit a degradar. Així mateix, el tractament tèrmic el dota de les característiques idònies perquè el fotocatalitzador estiga a punt, és a dir, agrupa els nanotubs en forma cristal·lina. Una major temperatura del recuit augmenta l'estructuració dels nanotubs i el dopatge amb nitrogen (N2) millora encara més els avantatges del fotocatalitzador. La reacció de fotodegradació és el que es pretén aconseguir per a reduir la concentració de contaminants orgànics. En aquest estudi el contaminant orgànic sulfametazina (SMT) és el compost a oxidar en presència de llum, el qual s'utilitza com a antibiòtic en animals. Per açò, s'utilitza el material semiconductor WO3 que actua com fotoànode. L'observació de la disminució del contaminant al llarg del temps es realitza prenent mesures d'absorbància de la dissolució durant intervals constants de reacció. Per açò s’utilitza un espectrofotòmetre d'absorció molecular ultraviolada-visible. A partir d’aquestes, s'estableixen les condicions més idònies d'anoditzat i tractament tèrmic amb la finalitat d'augmentar l'eficiència del procés de descontaminació de l'antibiòtic.