Estudio de la degradación electroquímica del Atenolol mediante electrodos cerámicos de SnO2 dopados con óxidos de Sb y Fe

Abstract

[ES] La presencia de contaminantes emergentes como los fármacos en efluentes acuosos es un problema de creciente preocupación actualmente, ya que está presente tanto en ríos españoles como internacionales, pudiendo tener graves consecuencias para los ecosistemas y para la salud de las personas, debido a su toxicidad. Además, los tratamientos de aguas residuales convencionales no consiguen su eliminación completa, ya que entre un 60-90% de los contaminantes permanecen inalterados o en forma de compuestos intermedios, cuya toxicidad puede ser mayor que la de los contaminantes originales. Por ello, en este TFM se estudia la eliminación del atenolol (ATL), un fármaco cardiovascular, mediante procesos electroquímicos de oxidación avanzada. El objetivo principal es mejorar la composición de los electrodos cerámicos basados en Sb-SnO2 mediante la adición de óxido de hierro (ferrita espinela de ZnFe2O4), el cual puede mejorar las características del electrodo Sb-SnO2 a través de sus propiedades fotocatalíticas. A lo largo de este trabajo se analiza, para los dos materiales de electrodo estudiados, como el aumento de la intensidad de corriente mejora los resultados de eliminación del atenolol, obteniéndose los mejores valores de degradación y mineralización a intensidades elevadas. Además, la incorporación de ferrita espinela al electrodo provoca una mejora del grado de mineralización del 20% con respecto al electrodo base Sb-SnO2, así como una mejora en el resto de los parámetros. Sin embargo, al exponer los electrodos a radiación para evaluar el efecto de las propiedades fotocatalíticas de la ferrita, solo se aprecian ligeras mejoras a intensidades bajas y empeoramientos en el funcionamiento a intensidades más altas. Por tanto, se plantea la posibilidad de que la cantidad de ferrita depositada sea muy baja o de que parte del hierro del electrodo esté pasando a la disolución provocando la oxidación de productos intermedios generados durante la degradación del ATL por medio del par REDOX Fe(II)/Fe(III) o por el efecto electro-Fenton.

[EN] Nowadays, the presence of emerging contaminants, as pharmaceuticals, at water bodies has been identified as a critical issue that is already affecting national and international rivers. Furthermore, this problem not only can lead to severe consequences for the environment but also for people’s health, due to its toxicity. On the other hand, conventional water treatment plants cannot completely deplete these contaminants since 60-90% of them can remain unaffected, or form of intermediate compounds that can be even more toxic than the original contaminant. Therefore, this Master Thesis studies the elimination of atenolol (ATL), a cardiovascular drug, by using advanced electrochemical oxidation processes (EAOPs). The addition of iron (as zinc ferrite spinel, ZnFe2O4) in order to improve the basic ceramic electrode composition Sb-SnO2, as this ferrite has photocatalytic properties and could improve the performance of the system, was the main objective of this work. The effect of the applied current on the elimination of atenolol was analyzed for both electrode materials studied in this work. Experimental results showed that the higher applied current the higher degradation and mineralization of atenolol. Moreover, the addition of ferrite improved the mineralization by a 20% with respect to the Sb-SnO2 electrode, a similar improvement in almost all the parameters analyzed was observed. However, experimental results presented thatradiation has a nonconsistent impact on ATL degradation. On one hand, at low current values, it could be observed a light improvement in the parameters. On the other hand, for high current values, these parameters were worse when the radiation was employed. These results may be caused by a low iron content on the electrodes or by the fact that a fraction of the iron could be dissolved in the electrolyte oxidizing the ATL intermediate products by the REDOX iron couple Fe (II)/(III) or even producing an electro-Fenton effect.