Utilización de nitruros de carbono grafíticos como fotocatalizador para la eliminación de contaminantes emergentes

Abstract

[ES] El presente TFM tiene como objetivo estudiar el comportamiento de diversos fotocatalizadores basados en nitruros de carbono grafítico provenientes de dos fuentes diferentes de nitrógeno, una de ellas es la urea y otra la melamina. Estos fotocatalizadores se han utilizado para reducir contaminantes presentes en aguas residuales, que son difíciles de eliminar por métodos oxidativos. En el estudio se ha investigado cómo la exfoliación de los diferentes materiales afecta a la eficiencia del proceso, realizando una caracterización de los mismos. Se ha utilizado ácido 4- nitrobenzoico como compuesto modelo y se han empleado dos fuentes de irradiación, una solar y otra ultravioleta. Se han llevado a cabo diferentes pruebas en presencia de aire y en atmósfera de nitrógeno (para conseguir condiciones anaeróbicas) y se ha analizado el efecto de diferentes sustancias en el medio que puedan actuar como agentes sacrificantes (tales como ácidos y alcoholes de bajo peso molecular). La desaparición del compuesto ha sido medida mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). Por último, se han determinado las mejores condiciones experimentales para este proceso de eliminación de contaminantes emergentes en aguas residuales. En resumen, se trata de un estudio exhaustivo de la eficacia de los nitruros de carbono grafítico como fotocatalizadores en la eliminación de contaminantes en aguas residuales, y se explorarán diversas condiciones experimentales para maximizar su efectividad.

[EN] The objective of this TFM is to study the behavior of several photocatalysts based on graphitic carbon nitrides from two different sources of nitrogen, one of them being urea and the other melamine. These photocatalysts have been used to reduce pollutants present in wastewater, which are difficult to remove by oxidative methods. In the study it has been investigated how the exfoliation of the different materials affects the efficiency of the process, carrying out a characterization of these. We have used 4-nitrobenzoic acid as a model compound and have used both simulated sunlight and a UVC irradiation source. Different tests have been carried out in the presence of air and in a nitrogen atmosphere (to achieve anaerobic conditions) and the effect of different substances in the medium that can act as killing agents (such as acids and low molecular weight alcohols) has been analyzed. The disappearance of the compost has been measured using high performance liquid chromatography (HPLC). Finally, the best experimental conditions for this process of elimination of emerging contaminants in wastewater have been determined. In summary, this is an exhaustive study of the effectiveness of graphitic carbon nitrides as photocatalysts in the removal of pollutants in wastewater, and different experimental conditions will be explored to maximize their effectiveness.

[CA] El present TFM té com a objectiu estudiar el comportament de diversos fotocatalitzadors basats en nitrurs de carboni grafític provinents de dues fonts diferents de nitrogen, una d'elles és la urea i una altra la melamina. Aquests fotocatalitzadors s'han utilitzat per a reduir contaminants presents en aigües residuals, que són difícils d'eliminar per mètodes oxidatius. En l'estudi s'ha investigat com l'exfoliació dels diferents materials afecta a l'eficiència del procés, realitzant una caracterització d'aquests. S'ha utilitzat àcid 4-nitrobenzoic com compost model i s'han emprat tant llum solar simulada com una font d'irradiació UVC. S'han dut a terme diferents proves en presència d'aire i en atmosfera de nitrogen (per a aconseguir condicions anaeròbiques) i s'ha analitzat l'efecte de diferents substàncies en el mitjà que puguen actuar com a agents sacrificants (com ara àcids i alcohols de baix pes molecular). La desaparició del compost ha sigut mesurada mitjançant cromatografia líquida d'alta resolució (HPLC). Finalment, s'han determinat les millors condicions experimentals per a aquest procés d'eliminació de contaminants emergents en aigües residuals. En resum, es tracta d'un estudi exhaustiu de l'eficàcia dels nitrurs de carboni grafític com fotocatalitzadors en l'eliminació de contaminants en aigües residuals, i s'exploraran diverses condicions experimentals per a maximitzar la seua efectivitat.