Eliminación de Naproxeno presente en disoluciones acuosas mediante tratamiento electroquímico con ánodos de papel de carbono modificados superficialmente

Abstract

[ES] El propósito de este trabajo de fin de grado ha sido realizar diversos ensayos de laboratorio con el objetivo de sintetizar, caracterizar y emplear electrodos de papel de carbono en procesos de electrólisis para la eliminación de antiinflamatorios no esteroides, como el Naproxeno. Se investigó la degradación del Naproxeno en soluciones acuosas mediante oxidación electroquímica, utilizando ánodos de papel de carbono con y sin modificación superficial. Esta se realizó mediante la síntesis de nanopartículas de platino y óxido de grafeno reducido más nanopartículas de platino, utilizando técnicas de voltamperometría y cronoamperometría. Además, también se evaluó la influencia en la electrolisis del electrolito utilizado. Durante los procesos de electrólisis se evaluaron el tiempo empleado, la carga eléctrica y el voltaje. Además, se utilizó un equipo de cromatografía HPLC para obtener un seguimiento continuo del área del pico cromatográfico de cada muestra. Posteriormente, se evaluó la energía eléctrica consumida mediante comparativas de las cinéticas de degradación, así como la estabilidad de los diferentes ánodos. Para ello, se utilizaron análisis FESEM y EDX en los ánodos asociados a los distintos procesos. Finalmente, se estudió la viabilidad económica y el coste energético de aplicar los métodos utilizados para tratar aguas residuales a escala industrial.

[EN] The purpose of this undergraduate thesis has been to conduct various laboratory tests with the aim of synthesizing, characterizing, and utilizing carbon paper electrodes in electrolysis processes for the removal of non-steroidal anti-inflammatory drugs, such as Naproxen. The influence of Naproxen removal from aqueous solutions through electrochemical oxidation was investigated using carbon paper anodes with and without surface modification. The surface modification was carried out through the synthesis of platinum nanoparticles or reduced graphene oxide and platinum nanoparticles, using voltammetry and chronoamperometry techniques. Additionally, the influence of the electrolyte during the electrolysis processes was also evaluated. During the electrolysis processes, the time employed, electric charge, and voltage were evaluated too. Furthermore, an HPLC chromatography system was used to obtain continuous monitoring of the chromatographic peak area for each sample. Subsequently, the electric energy consumed was evaluated through comparatives of degradation kinetics, as well as the stability of the different anodes. For this purpose, FESEM and EDX analysis were used on the anodes associated with different processes. Finally, the economic feasibility and energy cost of applying the methods used in industrial wastewater were studied.

[CA] El propòsit d'aquest treball de fi de grau ha sigut dur a terme diversos assajos de laboratori amb l'objectiu de sintetitzar, caracteritzar i utilitzar elèctrodes de paper de carbono en processos d'electròlisi per a l'eliminació d'antiinflamatoris no esteroides, com el Naproxé. S'ha investigat la influència d'eliminar el Naproxé en dissolucions aquoses mitjançant l'oxidació electroquímica, fent servir ànodes de paper de carbono amb i sense modificació superficial. Aquesta s'ha realitzat mitjançant la síntesi de nanopartícules de platí i òxid de grafè reduït més nanopartícules de platí, fent servir per aconseguir-ho tècniques de voltamperometria i cronoamperometria. A més, també s'ha avaluat la influència de l'electròlit utilitzat en l’electròlisi. Durant els processos d'electròlisi s’ha avaluat el temps utilitzat, la càrrega elèctrica i el voltatge. A més, s’utilitzà un equip de cromatografia HPLC per obtindre un seguiment continu de l'àrea del pic cromatogràfic de cada mostra. Posteriorment, s’avaluà l'energia elèctrica consumida mitjançant comparatives de les cinètiques de degradació, així com l'estabilitat dels diferents ànodes. Per fer-ho, s’ha fet ús d'anàlisis FESEM i EDX en els ànodes associats als diferents processos. Finalment, s’estudià la viabilitat econòmica i el cost energètic d'aplicar els mètodes emprats per tractar aigües residuals a escala industrial.