Proyectos
Eliminación de residuos de amoxicilina en medio acuoso usando catalizadores magnéticos soportados en carbono nanoestructurado
Resumen
La contaminación del agua es una de las problemáticas más importantes de la humanidad en la actualidad. El incremento del ritmo industrial y la generación de nuevos productos, acompañado por ineficientes tratamientos a las aguas residuales hacen que la presencia de contaminantes no biodegradables de origen químico vaya en incremento. Por ejemplo, la industria farmacéutica, genera antibióticos que son diseñados para tener una estructura química lipofílica y resistente que asegure el ingreso a las células y una acción prolongada. Dicha resistencia química provoca que parte del fármaco no sea metabolizado y sea excretado, terminando en los cuerpos de aguas. Los antibióticos, por ejemplo, tienen una resistencia alta a los tratamientos primarios del agua como los biológicos, por lo que la única opción para su degradación es la oxidación química. Debido al alto consumo y a la auto-medicación, la presencia de antibióticos en las aguas de vertimiento es una gran preocupación de la que no se conoce lo suficiente hoy en día. Los Procesos Avanzados de Oxidación (PAO) son métodos para el tratamiento del agua que pueden llegar a ser una opción muy prometedora para la degradación de residuos de antibióticos. Los PAO se basan en la generación de radicales OH de alta reactividad y baja selectividad que pueden causar la oxidación completa de una molécula orgánica. Entre los PAO, el proceso Fenton se destaca gracias a su facilidad de operación y bajo costo de reactivos. El proceso Fenton se basa en la generación de radicales OH mediante la descomposición del H2O2 con iones Fe(II) a pH entre 3-4. Tradicionalmente, esta reacción se lleva a cabo en fase homogénea, sin embargo, esto puede llevar consigo la formación de precipitados por cambios de pH generando lodos que después deben retirarse del agua, además, el catalizador no puede ser reutilizado. Una opción para solucionar este inconveniente, es inmovilizar el Fe(II) o Fe(III) como óxido en una superficie porosa para llevar la reacción a fase heterogénea. Debido a que los catalizadores heterogéneos presentan baja actividad en comparación con los homogéneos, el reto es obtener materiales eficientes que puedan ser empleados bajo largos tiempos de operación. Los materiales basados en carbono nanoestructurado (nanotubos, nanofibras, entre otros) pueden ser una alternativa como soportes dada su alta superficie específica la cual puede ser útil para lograr una alta dispersión de los óxidos de Fe y potenciar la actividad del catalizador Fenton. El carbono nanoestructurado generalmente se genera como subproducto de procesos catalíticos de reformado o craqueo de hidrocarburos. Dichos residuos carbonáceos corresponden a nanoestructuras de carbono tales como nanofibras y nanotubos que no tienen usos específicos por lo que se consideran un residuo. En este proyecto, se plantea el uso de catalizadores Fenton tipo óxido de Fe y Ce para el tratamiento de aguas contaminadas con antibióticos, usando amoxicilina como molécula modelo. El CeO2 se empleará como promotor oxidante del catalizador dada su capacidad de almacenamiento de oxígeno y su acción benéfica en la dispersión, actividad y selectividad de catalizadores tipo óxido de Fe. El carbono nanoestructurado se obtendrá a partir de los residuos de catalizadores desactivados empleados en el craqueo de metano, por lo que la presente propuesta corresponde a una alternativa para reciclar estos residuos. Se buscará que la ruta de síntesis del catalizador Fenton favorezca la formación de la fase magnetita para que los catalizadores sean magnéticos y así su separación del medio de reacción se facilite. Se realizará una caracterización física y química del soporte y de los catalizadores empleando diferentes técnicas. Se estudiarán diferentes variables de operación de la reacción, se establecerá la actividad catalítica a través de la disminución de la concentración de amoxicilina y la selectividad catalítica mediante medidas de Carbono Orgánico Total.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DEL PROGRAMA NACIONAL DE PROYECTOS PARA EL FORTALECIMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN, LA CREACIÓN Y LA INNOVACIÓN EN POSGRADOS DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA 2013-2015
Modalidad:Modalidad 1. Proyectos de investigación, creación o innovación de nuevos docentes investigadores o creadores.
Responsable