Reducción de microcontaminantes orgánicos persistentes en medios acuosos : fotodegradación directa y degradación fotocatalizada de propranolol en agua de mar
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http://hdl.handle.net/2183/16373Coleccións
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Reducción de microcontaminantes orgánicos persistentes en medios acuosos : fotodegradación directa y degradación fotocatalizada de propranolol en agua de marAutor(es)
Director(es)
Santaballa, J. ArturoCanle, Moisés
Data
2016Centro/Dpto/Entidade
Universidade da Coruña. Facultade de CienciasDescrición
Traballo fin de mestrado (UDC.CIE). Química ambiental y fundamental. Curso 2011/2012Resumo
[Abstracts] Pharmaceuticals and Personal Care Products (PPCPs) ultimately end up in aquatic
environments, including the seas, where they behave as persistent, due to their continuous
input, and bioaccumulate, with known negative consequences for marine ecosystems.
However, there is a lack of studies concerning their degradation mechanisms in different
conditions and environments. As the whole surface of seawater receives direct sunlight, it can
promote photochemical reactions in these organic molecules leading to photoproducts which
differ from the parent compound, and that may have different effects on the ecosystems.
The aim of this project was to carry out a first approach to environmental physical
organic chemistry, studying the way a pharmaceutical commonly detected in surface waters,
the β-blocker propranolol, interacts with visible and ultraviolet radiation under different
conditions, including the presence of the photocatalyst TiO2 P25, in distilled water and
seawater. Propranolol hydrochloride solutions (30 mg∙L-1) were placed in glass vessels and
irradiated with a medium or low pressure Hg vapour lamp during 2-3.5 hours. TiO2 Degussa
P25 was added to the solution in photocatalytic experiments.
The obtained results showed an increasing efficiency when samples containing
propranolol were treated with UV radiation rather than with Vis radiation. When these
solutions were irradiated with Vis light, seawater matrix was found to increase the first order
photodegradation rate constants. Such dependence was not observed upon direct UV
photolysis. For photocatalytic experiments, a correlation was established between the pH of
the solution and the rate of degradation, becoming faster at higher pH values. An initial
inhibition in the HPLC-DAD area vs. time kinetic profile of propranolol was also observed, due
to a combination of both the acidity of the medium and the change in adsorption
characteristics of the catalyst when it is being irradiated. The saline media was found to
decrease the photocatalytic rate constant. Three photoproducts (mono-, di- and trihydroxypropranolol)
were assigned by using high-resolution mass spectrometry, and a
mechanism for their formation was proposed. [Resumen] Los compuestos farmacéuticos y cosméticos (en inglés PPCPs: Pharmaceuticals and
Personal Care Products) son liberados a ambientes acuáticos, llegando finalmente al mar,
donde, debido a su continua introducción se comportan como persistentes, y se bioacumulan,
con sobradamente conocidas consecuencias negativas para los ecosistemas marinos. Pese a
ello, existe una carencia de estudios relativos a sus mecanismos de degradación en diferentes
condiciones y ambientes. La superficie del agua de mar recibe directamente la radiación solar,
de modo que ésta puede provocar cambios fotoquímicos en los citados compuestos, dando
lugar a fotoproductos de distintas características, y que pueden provocar sobre los
ecosistemas efectos diferentes de los de la sustancia de partida.
Este proyecto representa una primera aproximación al área de la Química Física
Orgánica Ambiental a través del estudio de la interacción de un fármaco frecuentemente
detectado en aguas superficiales, el β-bloqueante propranolol, con la luz visible y la
ultravioleta bajo diferentes condiciones, incluyendo la presencia del fotocatalizador TiO2 P25,
en agua destilada y agua de mar. Para ello, se introdujeron disoluciones de propranolol (30
mg∙L-1) en su forma hidrocloruro en fotorreactores de vidrio y fueron irradiadas con lámparas
de vapor de Hg de media o baja presión durante un periodo de 2 a 3 horas y media. En el caso
de los experimentos de fotocatálisis, se añadió TiO2 Degussa P25 a la disolución.
Los resultados mostraron una eficiencia de degradación más alta para las muestras de
propranolol que fueron irradiadas con radiación UV en vez de visible. Cuando las disoluciones
se irradiaron con esta última, se observó un incremento en las constantes cinéticas de orden
uno en aquellas de matriz marina. Dicha dependencia no se observó para los experimentos de
fotólisis directa con luz UV. Para los experimentos de fotocatálisis, se estableció una
correlación entre el pH de la disolución y la velocidad de la degradación, siendo ésta mayor a
los valores de pH más altos. También se observó una inhibición inicial en la traza cinética, área
obtenida por HPLC-DAD frente al tiempo, del propranolol, atribuida a una combinación de
efectos asociados al pH y al cambio inducido por la irradiación en las características de
adsorción del catalizador. En este caso, el medio salino disminuyó las velocidades de reacción.
El empleo de la técnica de espectrometría de masas permitió la identificación de tres
fotoproductos (mono-, di- y tri-hidroxipropanol), y la proposición de un mecanismo para su
formación.
Palabras chave
Contaminación
Fotodegradación
Propranolol
Fotodegradación
Propranolol
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