ESTUDIO DEL EFECTO DEL MATERIAL DE ELECTRODO EN LA OXIDACIÓN FOTOELECTROQUÍMICA DEL NORFLOXACINO

Abstract

[ES] El agua es un recurso natural esencial que se ve altamente afectado por la contaminación proveniente tanto de la actividad industrial como humana. Son diversos los contaminantes que se pueden detectar en el medio acuático, pero son especialmente relevantes los contaminantes emergentes, puesto que la mayoría de ellos no están todavía regulados y su presencia a nivel de trazas dificulta su detección. Dentro de estos contaminantes se encuentran los de origen farmacéutico. Entre los diferentes métodos de eliminación de estos contaminantes destaca la oxidación fotoelectroquímica. Esta combina las principales ventajas de la oxidación anódica y la fotocatálisis heterogénea y pertenece a los conocidos procesos de oxidación avanzada, que se basan en la generación de especies oxidantes, destacando el radical hidroxilo (OH¿), para lograr la mineralización del contaminante. En el presente trabajo se estudia el efecto del material de electrodo en la oxidación fotoelectroquímica del norfloxacino, un antibiótico perteneciente al grupo de las fluoroquinolonas, a través del empleo de tres ánodos diferentes. Estos ánodos parten de un mismo electrodo base consistente en uno cerámico basado en óxido de estaño y dopado con antimonio al que se le han realizado diferentes recubrimientos con materiales fotoactivos. Estos recubrimientos consisten en una ferrita de cadmio (CdFe2O4) para los ánodos A-1 y A-2, siendo este último de doble capa, y un tungstato de bismuto (Bi2WO6) para el ánodo A-3. Además, se ha comparado el comportamiento de dichos ánodos con los obtenidos para un ánodo de diamante dopado con boro (BDD) y otro cerámico basado en óxido de estaño y dopado con antimonio ya estudiados por el grupo de investigación y cuyos resultados ya han sido publicados. En este estudio se han llevado a cabo ensayos de 240 minutos en ausencia o presencia de radiación lumínica en el espectro visible, para analizar el efecto de la irradiación, a distintas intensidades de trabajo (200, 400, 600 y 800 mA). Por otra parte, los parámetros seleccionados para el estudio han sido el porcentaje de degradación, el porcentaje de mineralización y el rendimiento eléctrico de mineralización. Tras la finalización de los ensayos se concluye que irradiar el material fotoactivo con luz visible tiene un efecto positivo en el comportamiento de los ánodos en los parámetros analizados, que la intensidad aplicada a la que se logra una mayor oxidación del norfloxacino es la de 800 mA, y que los ánodos A-1 y A-3, especialmente este último, pueden suponer una alternativa al ánodo BDD.

[EN] Water is an essential natural resource that is highly affected by pollution from both industrial and human activity. There are several contaminants that can be detected in the aquatic environment, but emerging pollutants are especially relevant since most of them are not yet regulated and their presence at the trace level makes it difficult to detect them. Among these contaminants are those of pharmaceutical origin. Among the different methods of removing these contaminants, photoelectrochemical oxidation stands out. It combines the main advantages of anodic oxidation and heterogeneous photocatalysis and belongs to the well-known advanced oxidation processes, which are based on the generation of oxidizing species, highlighting the hydroxyl radical (OH¿), to achieve the mineralization of the pollutant. The present work focuses on the study of the effect of the electrode material on the photoelectrochemical oxidation of norfloxacin, an antibiotic belonging to the group of fluoroquinolones, using three different anodes. These anodes start from the same base electrode consisting of a ceramic one based on tin oxide and doped with antimony to which different coatings have been made with photoactive materials. These coatings consist of a cadmium ferrite (CdFe2O4) for the anodes A-1 and A-2, the latter being double-layered, and a bismuth tungstate (Bi2WO6) for the anode A-3. Besides, the behaviour of said anodes has been compared with those obtained for a boron-doped diamond (BDD) and another ceramic based on tin oxide and doped with antimony already studied by the research group and whose results have already been published. In this study, 240-minute tests have been carried out in the absence or presence of light radiation in the visible spectrum, to analyse the effect of irradiation, at different work intensities (200, 400, 600 and 800 mA). On the other hand, the parameters selected for the study have been the percentage of degradation, the percentage of mineralization and the electrical performance of mineralization. After the ends of the tests, it is concluded that irradiating the photoactive material with visible light has a positive effect on the behaviour of the anodes in the parameters analysed, that the applied intensity at which a greater oxidation of norfloxacin is achieved is 800 mA, and that the anodes A-1 and A-3, especially the latter, can be an alternative to the BDD anode.

[CA] L'aigua és un recurs natural essencial que es veu altament afectat per la contaminació provinent tant de l'activitat industrial com humana. Són diversos els contaminants que es poden detectar en el mitjà aquàtic, però són especialment rellevants els contaminants emergents, ja que la majoria d'ells no estan encara regulats i la seua presència a nivell de traces dificulta la seua detecció. Dins d'aquests contaminants es troben els d'origen farmacèutic. Entre els diferents mètodes d'eliminació d'aquests contaminants destaca l'oxidació fotoelectroquímica. Aquesta combina els principals avantatges de l'oxidació anòdica i la fotocatàlisi heterogènia i pertany als coneguts processos d'oxidació avançada, que es basen en la generació d'espècies oxidants, destacant el radical hidroxil (OH• ), per a aconseguir la mineralització del contaminant. En el present treball s’estudia l'efecte del material d'elèctrode en l'oxidació fotoelectroquímica del norfloxacino, un antibiòtic que pertany al grup de les fluoroquinolones, a través de l'ús de tres ànodes diferents. Aquests ànodes parteixen d'un mateix elèctrode base consistent en un ceràmic basat en òxid d'estany i dopat amb antimoni al qual se li han realitzat diferents recobriments amb materials fotoactius. Aquests recobriments consisteixen en una ferrita de cadmi (CdFe2O4) per als ànodes A-1 i A-2, sent aquest últim de doble capa, i un tungstat de bismut (Bi2WO6) per a l'ànode A-3. A més, s’ha comparat el comportament d'aquests ànodes amb els obtinguts per a un ànode de diamant dopat amb bor (BDD) i un altre ceràmic basat en òxid d'estany i dopat amb antimoni ja estudiats pel grup d'investigació i els resultats dels quals ja han sigut publicats. En aquest estudi s'han dut a terme assajos de 240 minuts en absència o presència de radiació lumínica en l'espectre visible, per a analitzar l'efecte de la irradiació, a diferents intensitats de treball (200, 400, 600 i 800 mA). D'altra banda, els paràmetres seleccionats per a l'estudi han sigut el percentatge de degradació, el percentatge de mineralització i el rendiment elèctric de mineralització. Després de la finalització dels assajos es conclou que irradiar el material fotoactiu amb llum visible té un efecte positiu en el comportament dels ànodes en els paràmetres analitzats, que la intensitat aplicada a la qual s'aconsegueix una major oxidació del norfloxacino és la de 800 mA, i que els ànodes A-1 i A-3, especialment aquest últim, poden suposar una alternativa a l'ànode BDD.