Para evaluar el efecto y establecer la relación que existe entre la concentración de ibuprofeno, de TiO2 y de H2O2 en la eficiencia de mineralización del ibuprofeno presente en aguas residuales por fotocatálisis heterogénea se presenta la prueba de hipótesis, cuyo planteamiento es:
H0=Los efectos de interacción no están presentes.
H1=Los efectos de interacción están presentes.
69 Tabla 13
Análisis de varianza Origen
Tipo III de suma de cuadrados
gl Cuadrático
promedio F Sig.
Modelo corregido 14431.762a 7 2061.680 158.808 0.000 Interceptación 62487.327 1 62487.327 4813.315 0.000 Concentración de ibuprofeno 1167.343 1 1167.343 89.919 0.000 Concentración de TiO2 6945.404 1 6945.404 534.995 0.000 Concentración de H2O2 133.509 1 133.509 10.284 0.005 Concentración de ibuprofeno×
Concentración de TiO2 3670.860 1 3670.860 282.761 0.000 Concentración de ibuprofeno×
Concentración de H2O2 1417.315 1 1417.315 109.174 0.000 Concentración de
TiO2×Concentración de H2O2 861.392 1 861.392 66.352 0.000
Concentración de
ibuprofeno×Concentración de TiO2×Concentración de H2O2
235.938 1 235.938 18.174 0.001
Error 207.715 16 12.982
Total 77126.804 24
Total corregido 14639.477 23
a. R al cuadrado=0.986 (R al cuadrado ajustada=0.980)
Interpretación: Para las variables independientes: concentración inicial de ibuprofeno, de TiO2 y de H2O2, y todas las interacciones la significación asintótica es pequeña (menor que 0.05), por lo que se concluye que presentan diferencias significativas en la eficiencia de mineralización del ibuprofeno presente en aguas residuales por fotocatálisis heterogénea.
70 3.3 Discusión de resultados
Los valores del nivel bajo y alto de la concentración inicial del ibuprofeno se determinaron considerando los antecedentes, explícitamente en la literatura no se hace referencia que es resultado de una medición de la concentración en un agua residual, lo que se encuentra de este punto y de los efectos del ibuprofeno es:
Los contaminantes emergentes incluyen una amplia gama de sustancias que no figuran en la normativa vigente sobre aguas; sin embargo, pueden causar daños al medio ambiente y a los organismos vivos (Farré et al. 2008; Han et al. 2010). Estos contaminantes incluyen productos farmacéuticos, pesticidas (…), entre otros (Birch et al.
2015; Silva y Collins 2011). Las concentraciones de contaminantes emergentes en el medio ambiente acuático varían de μg/L a ηg/L, e incluso a bajas concentraciones, algunos compuestos pueden tener impactos negativos en los organismos acuáticos y la salud humana (Choina et al. 2013; Sousa et al. 2012) (...).
Los productos farmacéuticos (medicamentos recetados y de venta libre) constituyen una de las clases de contaminantes emergentes más ampliamente investigadas, debido a su uso intenso y a los constantes aportes a los ambientes acuáticos (…). El ibuprofeno, ácido 2- [4- (2-metilpropil) fenil] propanoico, es uno de los medicamentos más frecuentemente recetados con fines antiinflamatorios, antipiréticos y analgésicos (Madhavan et al. 2010;
Michael et al. 2014; Nallani et al. 2011) y se ha encontrado en sistemas acuáticos. Los procesos comúnmente utilizados en plantas de tratamiento de agua convencionales (WTP) y plantas de tratamiento de aguas residuales (WWTP) no están diseñados para eliminar de manera eficiente estos contaminantes (Mozia y Morawski 2013; Richardson y Ternes 2014), y la presencia de estos compuestos en el agua potable. ha sido reportado (Carlson et al.2015; Simazakietal.2015). Por lo tanto, se requieren estudios de tratamientos alternativos capaces de eliminar estos contaminantes de los sistemas acuáticos. Entre las opciones posibles, los procesos de oxidación avanzada (AOP) han recibido mucha atención para la eliminación de contaminantes orgánicos. La fotocatálisis heterogénea con dióxido de titanio irradiado con luz UV (TiO2/UV) es un AOP prometedor. (Candido et al., 2017)
Hama et al. (2017) refiere que el ibuprofeno es un antiinflamatorio no esteroideo (AINE) y que presenta ecotoxicidad relativamente baja, pero la exposición prolongada a concentraciones ambientalmente relevantes o a combinaciones de varios AINE presentes en el agua, aumenta la toxicidad considerablemente y tiene un efecto negativo sobre la vida.
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Un problema que influye negativamente en la degradación del ibuprofeno presente en aguas residuales por fotocatálisis heterogénea es la baja o poca solubilidad que presenta este antiinflamatorio no esteroideo, este fenómeno se evidenció en las experimentaciones y fue investigado, entre otros por Guisado, Gil, Camacho & Torres (2003).
La eficiencia de mineralización disminuye o incrementa por efecto de la concentración de TiO2 y de H2O2 cuando la concentración inicial del ibuprofeno es 20 mg/L, por la cantidad relativamente baja del ibuprofeno es suficiente el nivel bajo de las otras variables; mientras que para la concentración de 100 mg/L el efecto de las otras variables es mínimo debido a que se presenta otros fenómenos negativos relacionados al nivel de concentración (relativamente alto).
La concentración del TiO2 y H2O2 tienen que ser determinado experimentalmente y es esencialmente función de las características del agua residual y sus contaminantes. En el caso del catalizador, para el nivel de 1.0 g/L, la disminución o incremento de la mineralización del ibuprofeno es insignificante respecto al nivel de 0.5 g/L, la razón es que hay demasiado catalizador que no permite que la radiación UV proveniente de la energía solar incida en las partículas y por lo tanto no se produce las reacciones de degradación deseadas. Este fenómeno reduce la mineralización en promedio en 34%. En la literatura otros investigadores explicaron este fenómeno.
El incremento de la mineralización es del 5% cuando se utiliza 1.0 mg/L respecto a 0.5 mg/L de H2O2, no es mayor porque para el nivel alto la concentración es relativamente alto y también se produce efectos negativos. Cuando la concentración es baja, la recombinación del par electrón-hueco es el principal inconveniente en la fotocatálisis heterogénea y cuando es alta el “H2O2 se auto-descompone y actúa como un eliminador de radicales libres y forma radicales de oxígeno y -O2H, lo que disminuye la concentración de radicales hidroxilo y reduce la eficiencia de eliminación del compuesto” Narendra, Anjaneyulu & Himabindu (2011).
El pH también tiene que ser determinado experimentalmente, en la literatura se encuentra diversos valores para los diferentes aguas residuales y contaminantes. La razón es porque
“el pH (…) afecta la carga en las partículas de catalizador y posiciones de las bandas de conducción y valencia. (…) cualquier variación en el pH afecta el punto isoeléctrico o la carga superficial del fotocatalizador” (Ab Aziz, Palaniandy, Aziz, & Dahlan, 2016).
Las experimentaciones se realizaron en los meses de julio, agosto y setiembre, por lo que se dispone de suficiente radiación solar (rayos UV) para la degradación del ibuprofeno. Es necesario realizar evaluaciones en tiempos de baja radiación por presencia de nubes.
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Respecto al porcentaje de mineralizacion del ibuprofeno, en la investigacion se alcanzó el mayor valor de 89.85% mayor a la investigacion de Candido, Andrade, Fonseca, Silva, Silva & Kondo (2016) (78%) porque que se utilizó el H2O2 y el tiempo de tratamiento fue mayor. Acevedo (2015) estudió la fotocatálisis heterogénea 71.41 % y tampoco utilizó H2O2. Mientras que Loaiza, Panizza, Oturan & Oturan (2014) con el reactivo de Fenton e irradiación UV alcanzaron el 96% después de 8 horas de tiempo de irradiación.
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