Degradación de metronidazol en solución acuosa por medio de fotocatálisis, empleando nanocatalizadores de ZnO-N/OG

Abstract

Considering that usually the water that is poured into bodies of water, presents some kind of contamination, it was chosen Metronidazole, a frequent of several medical drugs, as a matter of the present study. For that purpose, metraonidazole was dissolved in water under laboratory controlled conditions. Afterwards, such solutions were tested in photodegradation studies using ZnO (zinc oxide) and ZnO-N/OG (nitrogen doped-zinc oxide supported on graphene oxide) compounds under ultraviolet radiation energy (UV). The structural, morphological and photochemical characteristics of the catalysts were determined by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis spectroscopy, dispersed energy spectroscopy (EDS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and specific surface area measurement (BET). The compounds were firstly tested as photocatalysts to degrade methylene blue (MB) under UV energy presence to stablish a comparison. The MB degradation percentage reached was 57% in 70 min for the ZnO-N compound. Using the ZnO-N/OG catalyst the degradation was 78% en 70 min. On the other hand, when Metronidazole solutions were tested, it was reached a 38% degradation in 70 min., while using ZnO the degradation was 18% in 70 min. It is concluded that ZnO and ZnO-N/OG compounds degrade efficiently the metronidazole compound and that OG contributes to enhance the degradation efficiency.

Considerando que usualmente las aguas que se vierten en los cuerpos de agua presentan algún tipo de contaminación, se eligió al Metronidazol, un componente frecuente de diversos fármacos, como materia del presente estudio. Para este propósito se empleó Metronidazol como contaminante artificial de agua en condiciones controladas a nivel de laboratorio. En este sentido, el presente trabajo tuvo como finalidad preparar catalizadores con formulación ZnO y ZnO-N/OG. Estos compuestos fueron probados con éxito en la degradación de soluciones acuosas que contenían Metronidazol en presencia energía ultravioleta (UV). Las propiedades estructurales, morfológicas y fotoquímicas de los catalizadores se determinaron mediante difracción de rayos X (XRD), microscopia electrónica de barrido (SEM), espectroscopia UV-Vis, espectroscopía de energía dispersiva (EDS), análisis por espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) y medición del área superficial especifica (BET). Los compuestos se probaron inicialmente en la degradación de azul de metileno en presencia de irradiación UV con el fin de establecer un estudio comparativo acerca de su eficiencia. El porcentaje de degradación de AM con energía UV en los compuestos de ZnO-N alcanzo un 57 % en un tiempo de 70 minutos. Empleando un catalizador ZnO-N/OG se alcanzó una degradación del 78 % de Azul de Metileno en 70 min. Para el caso del Metronidazol, utilizando energía UV, se alcanzó una degradación del 38% en 70 minutos con el catalizador de ZnO-N/OG, mientras que empleando al catalizador de ZnO puro, se obtuvo una degradación de Metronidazol del 18 % en 70 minutos. Se concluye que los catalizadores ZnO y ZnO-N/OG degradan eficientemente al compuesto Metronidazol y que el óxido de grafeno contribuye a mejorar esta eficiencia.