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Título : Aplicación de un sistema electro-fenton con un ánodo de sacrificio de acero y un cátodo de difusión de gas como alternativa para la remoción de contaminantes de preocupación emergente
metadata.dc.creator: Siabato Vargas, Cristian Felipe
metadata.dc.contributor.advisor: Moncayo Lasso, Alejandro
Palabras clave : Electro-Fenton, Electrodo de sacrificio, Contaminantes de Preocupación Emergente (CPE), Ciprofloxacina, Cálculos in silico.
Resumen : The appearance of pharmaceutical compounds both in hospital waters and in the effluents of wastewater treatment plants, and the great potential problems in the environment and in human health that this can generate, has led to the need to propose complementary treatments, mainly tertiaries that are capable of efficiently removing this type of micro-contaminants. Among these treatments, systems based on the Fenton reaction (a type of advanced oxidation process) have been evaluated, which has proven to be efficient in removing a wide variety of contaminants. In this work, the use of an electro-Fenton system was proposed, in which the iron and hydrogen peroxide species, necessary reagents in the Fenton reaction, are electrogenerated. In the first case, from a recycled stainless-steel sacrificial anode (austenitic type - AISI 420 - from a recyclable residue), and in the case of hydrogen peroxide, using a gas diffusion cathode (with fiber of graphite). The system was worked in the presence of citric acid at near-neutral pH value. The results show that when the current density of 0.31 mA/cm2 was applied on the anode, a concentration of 0.07 mM of iron species was generated after 5 minutes, which increases progressively until a maximum of ~ 0.18 mM after 60 min. Initial results showed that electro-generated iron species, in combination with 0.40 mM hydrogen peroxide, was also electro-generated; leads to the complete degradation of ciprofloxacin, CIP (a model compound of contaminants of emerging concern), therefore its antimicrobial activity is expected to decrease as well. Taking into account degradation data (from other authors) of ciprofloxacin using similar electro-Fenton systems, and degradation products detected during treatment, in silico calculations of ThOD, Log P and molecular coupling “Docking” were performed to determine biodegradability and toxicity, both of the original compound (CIP) and the degradation products. The calculations show a tendency to increase the degradability of the intermediates formed and to decrease both toxicity and antimicrobial capacity due to low enzyme inhibition values. Electro-Fenton systems have proven to be efficient in removing this type of compound and tend to be a sustainable system with low energy consumption, when alternatives are used in their implementation, such as the one demonstrated in this work, by using reuse materials.
metadata.dc.description.tableofcontents: La aparición de compuestos farmacéuticos tanto en aguas hospitalarias como en los efluentes de las plantas de tratamiento de aguas residuales y los grandes problemas potenciales que esto puede generar en el medioambiente y en la salud humana , ha llevado a la necesidad de plantear tratamientos complementarios, principalmente terciarios que sean capaces de remover eficientemente este tipo de micro-contaminantes. Dentro de esos tratamientos están los sistemas basados en la reacción Fenton, un tipo de proceso avanzado de oxidación, el cual ha demostrado ser eficiente en la remoción de una gran variedad de contaminantes. En este trabajo se planteó el uso de un sistema electro-Fenton en el que las especies de hierro y el peróxido de hidrógeno, reactivos necesarios en la reacción Fenton, son electro-generados, en el primer caso, a partir de un ánodo de sacrificio de acero inoxidable reciclado (tipo austenítico - AISI 420 - proveniente de un residuo reciclable), y en el caso del peróxido de hidrógeno, empleando un cátodo de difusión de gas (con fibra de grafito). El sistema se utilizó sin modificación de pH, en presencia de ácido cítrico. Los resultados muestran que al aplicar una densidad de corriente de 0.31 mA/cm2 sobre el ánodo, se generó una concentración de 0.07 mM después de 5 minutos de haber encendido el sistema y que aumenta progresivamente con el tiempo hasta un máximo de 0.18 mM después de 60 min. Resultados iniciales mostraron que el hierro electro-generado, en combinación con el peróxido de hidrógeno 0.40 mM, también electro-generado; conllevan a la degradación completa de la ciprofloxacina CPF (un compuesto modelo de contaminantes de preocupación emergente), por lo que se espera que disminuya también su actividad antimicrobiana. Teniendo en cuenta datos de degradación de la ciprofloxacina mediante sistemas electro-Fenton similares y productos de degradación detectados durante el tratamiento, se realizaron cálculos in silico de ThOD, Log P y acoplamiento molecular “Docking” para determinar la biodegradabilidad, la toxicidad y actividad antimicrobiana, respectivamente, tanto del compuesto original (CIP) como de los productos de degradación. Los cálculos mostraron una tendencia a aumentar la degradabilidad de los intermediarios formados y a disminuir tanto la toxicidad como la capacidad antimicrobiana debido a los bajos valores de inhibición enzimática. Los sistemas electro-Fenton han demostrado ser eficientes en la remoción de este tipo de compuestos y tienden a ser sistemas sustentables y de bajo consumo energético, cuando se emplean alternativas en su implementación como la demostrada en éste trabajo, al emplear materiales de reúso.
URI : http://repositorio.uan.edu.co/handle/123456789/1602
Editorial : Universidad Antonio Nariño
metadata.dc.publisher.campus: Bogotá - Circunvalar
metadata.dc.publisher.faculty: Facultad de Ciencias
metadata.dc.date.created: 2020-10-04
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/us/
Aparece en las colecciones: Bioquímica

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