Study of the interference of natural organic matter in the removal of steroid hormones by ultrafiltration-nanoparticle composite membranes (UPF-SWCNTs)

Abstract

[ES] Las nanopartículas de carbono (CNPs) pueden adsorber eficientemente los compuestos disruptores endocrinos (EDCs), tales como las hormonas esteroides (por encima del 60% de eficiencia en la eliminación). Sin embargo, la Materia Orgánica Natural (NOM), uno de los compuestos más comunes en el agua natural y una de las principales fuentes de contaminación, puede interactuar con los CNPs, reduciendo la eficiencia de adsorción de los CNPs para los EDCs. Este es uno de los principales desafíos en el uso de los CNPs en la remoción de los microcontaminantes del agua (MP). Con el fin de eliminar las hormonas esteroides y evitar la interacción de la NOM con los CNP, en este estudio se han evaluado nuevas membranas compuestas de UF-SWCNT. Estas membranas compuestas pueden aliviar las interacciones del NOM con las nanopartículas de carbono, protegiendo a los CNPs del NOM. Para evaluar el blindaje efectivo de las membranas de UF-SWCNTs, se han investigado diferentes compuestos surrogados de NOM. Se ha demostrado que el ácido tánico, debido a sus propiedades químicas, tiene una alta interferencia en la adsorción de hormonas esteroides en los CNPs (reduciéndola en más de un 30%). En este estudio se han utilizado diferentes membranas UF-SWCNTs compuestas, mostrando su capacidad de blindaje de los CNPs frente al NOM. En este caso, se evitó la interferencia del ácido tánico, reduciendo su interferencia con los CNPs hasta obtener una eliminación de Estradiol (E2) del 50% en presencia de ácido tánico. Finalmente, la caracterización de los compuestos surrogados del NOM, así como la evaluación de la adsorción de diferentes hormonas por parte de los CNPs, también han sido examinados en detalle.

[EN] Carbon nanoparticles (CNPs) can efficiently adsorb Endocrine Disrupting Compounds (EDCs), such as steroid hormones (above 60% removal efficiencies). However, Natural Organic Matter (NOM), one of the most common compounds in natural water and one of the main sources of pollution, can interact with CNPs, reducing the adsorption efficiency of CNPs for EDCs. This is one of the main challenges in the use of CNPs in the removal of water micropollutants (MP). In order to remove steroid hormones and avoid the interaction of NOM with CNPs, novel UF-SWCNTs composite membranes have been evaluated in this study. These composite membranes can alleviate NOM interactions with carbon nanoparticles, shielding CNPs from NOM. To evaluate the effective shielding of UF-SWCNTs membranes, different NOM surrogate compounds have been investigated. It has been demonstrated that tannic acid, due to its chemical properties, has a high interference in the adsorption of steroid hormones in CNPs (reducing it by more than 30%). Different UF-SWCNTs membranes were used, showing the capacity of shielding CNPs from NOM. In this case, the interference of tannic acid was prevented, reducing its interference with CNPs until obtaining an Estradiol (E2) removal of 50% in the presence of tannic acid. Finally, the characterization of NOM surrogate compounds, as well as the evaluation of the adsorption of different hormones by CNPs, have been also examined in detail.