Análisis en la reducción de concentración de ibuprofeno en solución acuosa por medio de fotolisis directa con lámparas led-ultravioleta
DOI:
https://doi.org/10.18041/1909-2458/ingeniare.32.8962Palabras clave:
contaminante emergente, medicamentos, ibuprofeno, Led-UV, tratamiento de aguasResumen
En este trabajo se evalúa el uso de lámparas Led-UV comerciales (395 nm, certificación IP 68 y 0,08 W), para reducir la concentración de ibuprofeno (IBP) en solución acuosa. Las medidas de pH y concentración inicial del IBP en la solución fueron las variables experimentales empleadas para determinar su efecto sobre el porcentaje de reducción de este medicamento. La máxima reducción de concentración de IBP alcanzada fue del 93,64 % a pH inicial 7 y 20 mg/L de concentración inicial de IBP. El análisis de los resultados mostró que el pH inicial de la solución no afecta la disminución de concentración de IBP, pero el pH del agua disminuyó en cada ensayo, lo que señala la formación de CO2 y su posterior dilución en el agua, hecho que sugiere la mineralización del IBP. El efecto de la concentración es relevante hasta alcanzar una concentración de 20 mg/L, a partir de este valor los resultados no difieren, puesto que el número de lámparas y tiempo de reacción permanecen constantes; además, la disminución de pH hace que la forma molecular del IBP predomine, lo cual afecta la ruta de degradación de este contaminante. La energía aplicada en el proceso analizado fue de 4,8 kWh. El uso de lámparas Led-UV comerciales puede ser una ventaja para el tratamiento terciario de aguas residuales, debido a que son de fácil adquisición, sumergibles en agua y de menor consumo energético que las lámparas UV comerciales.
Descargas
Referencias
J. Arredondo. “Evaluación del potencial de los humedales construidos como estrategia para la eliminación de productos farmacéuticos y de cuidado personal presentes en aguas residuales domésticas”. Facultad de Ciencias Ambientales, Universidad Tecnológica de Pereira, pp. 1-69. [Online]. Disponible en: http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/handle/11059/7188/628162A774. pdf?sequence=1&isAllowed=y, 2016.
E.A. Fonseca, R. Directora, E. Pitarch y A. Junio, “Investigación de residuos de plaguicidas y fármacos en aguas medioambientales. Estudio de la eliminación de fármacos en una estación convencional de tratamiento de aguas residuales. doi: 10.6035/14104.2021.711032, 2021.
S. Adityosulindro, C. Julcour, D. Riboul y L. Barthe, “Degradation of ibuprofen by photo-based advanced oxidation processes: exploring methods of activation and related reaction routes”. International Journal of Environmental Science and Technology, no. 0123456789, doi: 10.1007/s13762-021-03372-5, 2021.
M. J. Quero-Pastor, M.C. Garrido-Pérez, A. Acevedo y J.M. Quiroga, “Ozonation of ibuprofen: A degradation and toxicity study,” Science of the Total Environment, vol. 466-467, pp. 957-964, 2014, doi: 10.1016/j.scitotenv.2013.07.067, 2014.
E. Estévez, J.M. Hernández-Moreno, J.R. Fernández-Vera y M.P. Palacios-Díaz, “Ibuprofen adsorption in four agricultural volcanic soils,” Science of the Total Environment, vol. 468-469, pp. 406-414, 2014, doi:10.1016/j.scitotenv.2013.07.068, 2012.
A. Mohamed, A. Salama, W.S. Nasser y A. Uheida, “Photodegradation of Ibuprofen, Cetirizine, and Naproxen by PAN-MWCNT/TiO2–NH2 nanofiber membrane under UV light irradiation”. Environmental Sciences Europe, 30 (1), doi: 10.1186/s12302-018-0177-6, 2018.
Y. Ma, X. Zhang, Z. Zhu, Y. Wang, J. Gao y P. Cui, “Process intensification and waste minimization for ibuprofen synthesis process”. Journal of Cleaner Production, 194, pp. 396-405, doi: 10.1016/j. jclepro.2018.05.131, 2018.
A.F. Suárez-Escobar, L.R. Conde-Rivera, F.E. López-Suárez, M.J. Illán-Gómez, K.S. González- Hernández y J.S. Chalapud-Morales, “Heterogeneous Photocatalytic Degradation of Ibuprofen Over TiO2–Ag Supported on Activated Carbon from Waste Tire Rubber”. Topics in Catalysis, 64 (1-2), pp. 51-64, doi: 10.1007/s11244-020-01311-1, 2021.
Z. Wang, V. Srivastava, I. Ambat, Z. Safaei y M. Sillanpää, “Degradation of Ibuprofen by UV-LED/catalytic advanced oxidation process”. Journal of Water Process Engineering, 31, p. 100-808 doi:10.1016/j.jwpe.2019.100808, 2018.
M. Cleuvers, “Mixture toxicity of the anti-inflammatory drugs diclofenac, ibuprofen, naproxen, and acetylsalicylic acid”. Ecotoxicology and Environmental Safety, 59 (3), pp. 309-315, doi: 10.1016/S0147-6513(03)00141-6. 2004.
L. Rafati, M.H. Ehrampoush, A.A. Rafati, M. Mokhtari y A.H. Mahvi, “Removal of ibuprofen from aqueous solution by functionalized strong nano-clay composite adsorbent: kinetic and equilibrium isotherm studies”. International Journal of Environmental Science and Technology, 15 (3), pp. 513-524, doi: 10.1007/s13762-017-1393-0, 2018.
S.T.U.H.Y.Y. Naoki. “Short Wavelength LED based on III-V nitride ans its Applications” 21 (3), pp. 490-1312, Accessed: oct. 06, 2021. [Online]. Disponible en: https://www.jstage.jst.go.jp/article/jlve/27/3/27_3_146/_pdf/char/en, 2021.
N. Tran, P. Drogui, L. Nguyen y S.K. Brar, “Optimization of sono-electrochemical oxidation of ibuprofen in wastewater”. Journal of Environmental Chemical Engineering, 3 (4), pp. 2637-2646, doi:10.1016/j.jece.2015.05.001, 2015.
C. Larsen, Z.H. Yu, R. Flick y E. Passeport, “Mechanisms of pharmaceutical and personal care product removal in algae-based wastewater treatment systems”. Science of The Total Environment, p. 133772, doi:10.1016/j.scitotenv.2019.133772, 2019.
R. López-Serna, E. Posadas, P.A. García-Encina y R. Muñoz, “Removal of contaminants of emerging concern from urban wastewater in novel algal-bacterial photobioreactors”. Science of the Total Environment, 662, pp. 32-40, doi:10.1016/j.scitotenv.2019.01.206, 2019.
Y. Feng et al., “Performance and microbial community of an electric biological integration reactor (EBIR) for treatment of wastewater containing ibuprofen”. Bioresource Technology, 274, pp. 447-458, doi:10.1016/j.biortech.2018.12.015, 2018.
Y. Ouarda et al., “Electrochemical treatment of real hospital wastewaters and monitoring of pharmaceutical residues by using surrogate models”. Journal of Environmental Chemical Engineering, p. 103-332 doi:10.1016/j.jece.2019.103332, 2019.
O.S. Bello, O.C. Alao, T.C. Alagbada y A.M. Olatunde, “Biosorption of ibuprofen using functionalized bean husks”. Sustainable Chemistry and Pharmacy, 13, p. 100-151, doi:10.1016/j.scp.2019.100151, 2019.
K. Arola, A. Ward, M. Mänttäri, M. Kallioinen y D. Batstone, “Transport of pharmaceuticals during electrodialysis treatment of wastewater”. Water Research, 161, pp. 496-504, doi: 10.1016/j.watres. 2019.06.031, 2019.
M.J. Quero-Pastor, M.C. Garrido-Pérez, A. Acevedo y J.M. Quiroga, “Ozonation of ibuprofen: A degradation and toxicity study”. Science of The Total Environment, vol. 466–467, pp. 957-964, doi:10.1016/J.SCITOTENV.2013.07.067, 2014.
J. Camilo, C.A. Madera-Parra, A. Caselles-Osorio, W.A. Torres-López y X.M. Vargas-Ramírez, “Ibuprofen and Naproxen removal from domestic wastewater using a Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland coupled to Ozonation”. Ecological Engineering, 135, pp. 89-97, 2019, doi:10.1016/j.ecoleng.2019.05.007, 2018.
S. Adityosulindro et al., “Ultrasonics - Sonochemistry Sonolysis and sono-Fenton oxidation for removal of ibuprofen in (waste) water”. Ultrasonics - Sonochemistry, 39, pp. 889-896, doi: 10.1016/j.ultsonch.2017.06.008, 2016.
J.P. Candido, S.J. Andrade, A.L. Fonseca, F.S. Silva, M.R.A. Silva y M.M. Kondo, “Ibuprofen removal by heterogeneous photocatalysis and ecotoxicological evaluation of the treated solutions”. Environmental Science and Pollution Research, 24 (7), p. 6397, doi: 10.1007/s11356-017-8623-3, 2017.
C. Garcés Giraldo, L. Fernando, M. Franco, E. Alejandro, S. Arango y J. Julián (2004). “La fotocatálisis como alternativa para el tratamiento de aguas residuales”, 1, pp. 83-92, [Online]. Disponible en: http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=69511013.
L. Rafati, M.H. Ehrampoush, A.A. Rafati, M. Mokhtari y A.H. Mahvi, “Removal of ibuprofen from aqueous solution by functionalized strong nano-clay composite adsorbent: kinetic and equilibrium isotherm studies”. International Journal of Environmental Science and Technology, 15 (3), pp. 513- 524, doi: 10.1007/s13762-017-1393-0, 2018.
S. Parraga. “Estudio de las propiedades adsortivas de residuos lignocelulósicos para la eliminación de irgasán, ibuprofeno, amoxicilina y paracetamol presente en residuos líquidos”. Quito, Recuperado en sep. 27, 2021. [Online]. Disponible en: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/21344, 2020.
S.P. Cervantes Ramírez, “Evaluación de la remoción de ibuprofeno mediante humedales de flujo subsuperficial horizontal”. Costa Rica, doi: https://hdl.handle.net/2238/6043, 2015.
B. Juliana, C. Romero, C. Paola y M. Rodríguez (2013). “Evaluación de un reactor fotocatalítico solar de película descendente para degradar residuos de acetaminofén con tio 2 soportado”. Cartagena. Recuperado en sep. 28, 2021. [Online]. Disponible en: https://repositorio.unicartagena.edu.co/bitstream/ handle/11227/88/TESIS%20CINDY%20Y%20BRENDA.pdf?sequence=1&isAllowed=y.
D.I. Rojas. “Estudio de la ozonificación continua de un efluente contaminado con productos farmacéuticos: ibuprofeno, diclofenaco y sulfametoxazol”. Quito. Recuperado en sep. 28, 2021. [Online]. Disponible en: https://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/11518/1/CD-6498.pdf, 2015.
S. Luo et al., “UV direct photolysis of sulfamethoxazole and ibuprofen: An experimental and modelling study”. Journal of Hazardous Materials, 343, pp. 132-139, doi: 10.1016/j. jhazmat.2017.09.019, 2018.
S. Adityosulindro, C. Julcour, D. Riboul y L. Barthe, “Degradation of ibuprofen by photo-based advanced oxidation processes: exploring methods of activation and related reaction routes”. International Journal of Environmental Science and Technology, doi: 10.1007/s13762-021-03372-5, 2021.
Publicado
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2022 Ingeniare

Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0.