Estudio de degradación de nanopartículas de grafeno presentes en las aguas residuales textiles mediante técnicas de oxidación avanzada

Abstract

[ES] Cada vez es más habitual el uso de nanopartículas en textiles para aportarles diferentes propiedades técnicas. Estas nanopartículas pueden acabar en las aguas de proceso y de lavado en cantidades considerables, y sus efectos en el medioambiente son desconocidos. En este TFM se realizarán aplicaciones de las nanopartículas de grafeno sobre textiles para analizar posteriormente su posible transferencia a las aguas residuales de procesos de lavado de textiles. Una vez comprobada la transferencia de las nanopartículas de grafeno a las aguas de lavado, se estudia la viabilidad de degradación de esas nanopartículas mediante fotólisis y mediante la aplicación de procesos de oxidación avanzada en los que participe la luz solar como el proceso foto-Fenton. Se ha investigado el efecto de diversos factores en el proceso de degradación de estas nanopartículas como son la concentración de peróxido de hidrógeno y el tiempo de reacción. Los resultados de este proyecto demuestran la desorción de las nanopartículas de grafeno del tejido, su transferencia a las aguas de lavado y la imposibilidad de que estas nanopartículas se degraden exclusivamente mediante exposición a luz solar (fotólisis). La adición de nanopartículas de oro para investigar su efecto fotocatalizador con la luz tampoco produce degradaciones considerables. El proceso foto-Fenton solo consigue alguna pequeña degradación cuando se aumenta la concentración de peróxido de hidrógeno al doble de la estequiométrica respecto al carbono de la muestra y cuando se prolonga el tratamiento durante más de 6 horas. Sería necesario completar este estudio con tratamientos más prolongados.

[CA] Cada vegada és més habitual l'ús de nanopartícules en tèxtils per a aportar-los diferents propietats tècniques. Aquestes nanopartícules poden acabar en les aigües de procés i de rentada en quantitats considerables, i els seus efectes en el medi ambient són desconeguts. En aquest TFM es realitzaran aplicacions de les nanopartícules de grafé sobre tèxtils per a analitzar posteriorment la seua possible transferència a les aigües residuals de processos de rentada de tèxtils. Una vegada comprovada la transferència de les nanopartícules de grafé a les aigües de rentada, s'estudia la viabilitat de degradació d'aqueixes nanopartícules mitjançant fotólisis i mitjançant l'aplicació de processos d'oxidació avançada en els quals participe la llum solar com el procés foto-Fenton. S'ha investigat l'efecte de diversos factors en el procés de degradació d'aquestes nanopartícules com són la concentració de peròxid d'hidrogen i el temps de reacció. Els resultats d'aquest projecte demostren la desorció de les nanopartícules de grafé del teixit, la seua transferència a les aigües de rentada i la impossibilitat que aquestes nanopartícules es degraden exclusivament mitjançant exposició a llum solar (fotólisis). L'addició de nanopartícules d'or per a investigar el seu efecte fotocatalizador amb la llum tampoc produeix degradacions considerables. El procés foto-Fenton només aconsegueix alguna xicoteta degradació quan s'augmenta la concentració de peròxid d'hidrogen al doble de l'estequiomètrica respecte al carboni de la mostra i quan es prolonga el tractament durant més de 6 hores. Seria necessari completar aquest estudi amb tractaments més prolongats.

[EN] The use of nanoparticles in textiles to provide them with different technical properties is becoming more and more common. These nanoparticles can end up in process and wash waters in considerable quantities, and their effects on the environment are unknown. In this TFM applications of graphene nanoparticles on textiles will be carried out to subsequently analyze their possible transfer to wastewater from textile washing processes. Once the transfer of the graphene nanoparticles to the washing water has been verified, the feasibility of degradation of these nanoparticles through photolysis and through the application of advanced oxidation processes in which sunlight participates, such as the photo-Fenton process, is studied. The effect of various factors on the degradation process of these nanoparticles, such as the concentration of hydrogen peroxide and the reaction time, has been investigated. The results of this project demonstrate the desorption of graphene nanoparticles from the fabric, their transfer to the wash water and the impossibility for these nanoparticles to degrade exclusively by exposure to sunlight (photolysis). The addition of gold nanoparticles to investigate their photocatalytic effect with light does not produce considerable degradation either. The photo-Fenton process only achieves some small degradation when the concentration of hydrogen peroxide is increased to twice the stoichiometric concentration with respect to the carbon in the sample and when the treatment is prolonged for more than 6 hours. It would be necessary to complete this study with longer treatments.