DEGRADACIÓN DE DEXAMETASONA POR FOTOCATÁLISIS SOLAR HETEROGÉNEA, CON ÓXIDO DE TITANIO DOPADO CON ZINC

Abstract

Dexametasona (DXM) es uno de los fármacos más utilizados debido a su acción terapéutica y propiedades antiinflamatorias. A pesar de los beneficios terapéuticos, el uso extensivo de DXM plantea importantes preocupaciones ambientales, ya que la absorción ineficiente y la excreción rápida contribuyen a su liberación en varios ecosistemas. Debido a su polaridad y alta solubilidad en agua, los sistemas de tratamiento convencionales no logran eliminarlos de manera eficaz. Como resultado, se han detectado residuos de fármacos en efluentes de plantas de tratamiento, suelos, cuerpos de agua superficiales y aguas subterráneas. En este trabajo de investigación se estudió la degradación de DXM mediante un proceso de FSH utilizando un catalizador de TiO2 dopado con Zn soportado en zeolita clinoptilolita (TiO2-Zn(II)-ZC) obtenido por un método de electrodeposición. El material se caracterizó por espectroscopia IR, MEB-EDS, DRX, AA y PCC. Se propuso una metodología de superficie de respuesta y un diseño experimental de Box-Behnken para evaluar el efecto de la concentración inicial de DXM (5, 10 y 15 mg/L), el TRH (30, 45 y 60 min) y la relación M/V del catalizador (0.5, 1.0 y 1.5 mg/L). Las condiciones óptimas se obtuvieron a 12.5 mg/L de DXM, TRH de 60 min y relación M/V 1.0 mg/L. Bajo estas condiciones, se alcanzaron eficiencias de remoción del 80 % de DXM, mediante UV-Vis, 88.71 % por HPLC, 85.29 % de DQO y 82.86 % de COT, a una temperatura de 67 °C, con una energía acumulada de 325.12 kJ/L y una radiación solar incidente de 38.77 W/m². Adicionalmente, se evaluó el proceso en aguas residuales reales provenientes de la industria chocolatera, las cuales fueron enriquecidas con 12.5 mg/L de DXM. En este caso, se obtuvieron eficiencias de eliminación del 90.40 % de DXM por UV-Vis, 67.88 % por HPLC, 93.02 % de DQO y 92.38 % de COT. Asimismo, el índice de biodegradabilidad aumentó de 0.209 a 0.666, a una temperatura de 69.4 °C, con una energía acumulada de 434.51 kJ/L y una radiación incidente de 50.47 W/m². En los estudios cinéticos, se obtuvo el mejor ajuste con el modelo BMG para ambos tipos de agua. El uso de TiO2-Zn(II)-ZC permite una reducción de la banda prohibida y la luz solar puede ser utilizada como fuente de irradiación para la generación de pares e−/h+ y especies oxidantes como •OH y O2•− para promover la degradación de los compuestos orgánicos.