Degradación fotocatalítica de isoniazida en medio acuoso utilizando Bi₂O₃ bajo radiación visible.

Coronado Castañeda, Rafael Roberto Segundo (2016) Degradación fotocatalítica de isoniazida en medio acuoso utilizando Bi₂O₃ bajo radiación visible. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Propósito y método de estudio: En el presente trabajo se sintetizó Bi2O3 por el método Pechini (Bi2O3-P) y se caracterizó morfológica y estructuralmente por análisis térmico (ATG-ATD), espectroscopia infrarroja (FTIR), espectroscopia ultravioleta visible (UV-Vis) con reflectancia difusa, difracción de rayos X (DRX), análisis textural y microscopía electrónica de barrido (SEM). Se evaluó la degradación y el grado de mineralización de isoniazida en medio acuoso mediante fotocatálisis heterogénea bajo radiación visible. Adicionalmente se evaluó la toxicidad del efluente tratado por el proceso fotocatalítico realizando pruebas de toxicidad en Vibrio fisheri y Mycobacterium tuberculosis. Conclusiones y contribuciones: Por DRX se comprobó la obtención de la fase del Bi2O3; la Eg fue de 2.21 eV, lo que le confiere la capacidad de activarse con energía correspondiente a la región del espectro visible; mediante SEM, se logró observar una morfología de nanoesferas, acorde a lo reportado en literatura; del análisis textural se calculó el área superficial con un valor de 33.6 m2 g-1. Estas características son similares a las presentadas por el óxido comercial (Bi2O3-C); sin embargo, el material comercial presenta mayor área superficial (66.7 m2 g-1) y morfología irregular. La degradación de isoniazida (15 mg L-1) usando Bi2O3-P como catalizador, fue mejor cuando la masa de catalizador se aumentó hasta 1 g L-1 observándose un efecto de apantallamiento con 1.3 g L-1. En cuanto al pH inicial, se obtuvieron mejores resultados en los valores más altos (7 y 9); sin embargo, debido a que el pH natural de los efluentes en PTAR es de alrededor de pH 7, se seleccionó este valor. De este modo se establecieron como las mejores condiciones: pH 7 y 1.0 g L-1. Además, la fotólisis y la adsorción muestran muy poca influencia en la reducción de la concentración. Bajo estas condiciones usando Bi2O3-P bajo radiación visible, se logró la degradación completa y 24% de mineralización a las 2 h de reacción. Se comparó la actividad fotocatalítica con Bi2O3-C con el cual se alcanza también la degradación completa pero menor porcentaje de mineralización (18%) bajo las mismas condiciones de degradación. Adicionalmente, con Bi2O3-P se detectó una mayor liberación de los iones nitrato y formiato; mayor reducción de toxicidad en Vibrio fischeri y menor inhibición de crecimiento en Micobacterium tuberculosis, lo que indica una mayor degradación de la molécula original hasta moléculas menos tóxicas en comparación con lo obtenido con Bi2O3-C. El porcentaje de degradación y de mineralización es menor utilizando el efluente de la PTAR en comparación con agua desionizada; esto es debido a la presencia de materia orgánica y sales disueltas que inhiben el proceso fotocatalítico. En este trabajo, Bi2O3-C y Bi2O3-P mostraron una buena actividad fotocatalítica en la degradación de la isoniazida; como un tratamiento prometedor para eliminar CE en medio acuoso.

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