evaluaciÓn del uso de la radiaciÓn uv y ozono, en la

25
EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA DEGRADACIÓN DE SULFADIAZINA KAREN JULIETH PEREZ ARCINIEGAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS PROGRAMA INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA 2019

Upload: others

Post on 25-Jun-2022

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

1

EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA DEGRADACIÓN DE SULFADIAZINA

KAREN JULIETH PEREZ ARCINIEGAS

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA 2019

Page 2: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

2

EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA DEGRADACIÓN DE SULFADIAZINA

KAREN JULIETH PEREZ ARCINIEGAS

Informe Final de práctica social, empresarial y solidaria presentado como requisito para optar al título de INGENIERO INDUSTRIAL

Asesor

Dr. DANIEL RICARDO DELGADO

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS

PROGRAMA INGENIERÍA INDUSTRIAL NEIVA 2019

Page 3: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

3

NOTA DE ACEPTACIÓN

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Neiva, Noviembre de 2019

Page 4: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

4

DEDICATORIA

A todas aquellas personas que estuvieron a mi lado durante los estudios, a mi familia y todo el cuerpo docente que ayudó a la culminación de esta etapa.

Page 5: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

5

CONTENIDO

Pág. INTRODUCCIÓN 9 1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 10

2. JUSTIFICACIÓN 11

3. OBJETIVOS 12

3.1 OBJETIVO GENERAL 12 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 12 4. MARCO REFERENCIAL 13 5. METODOLOGÍA 15 5.1 MATERIALES 15

5.2 EQUIPOS 15 5.3 DISEÑO EXPERIMENTAL 15 5.4 EVALUACIÓN DE TÉCNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE FÁRMACOS 16 5.5 ANÁLISIS DE MUESTRAS 16 5.5.1 Por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (CLAE) 16 6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 18 6.1 DEGRADACIÓN MEDIANTE UV Y OZONO 18 BIBLIOGRAFÍA 24

Page 6: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

6

LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla 1. Áreas, tiempo de retención (TR) y factor de similitud o de pureza 18 Tabla 2. Porcentaje de degradación de la sulfadiazina 22

Page 7: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

7

LISTA DE FIGURAS

Pág. Figura 1. Cromatograma de la sulfadiazina 18 Figura 2. Espectros Uv de la sulfadiazina 19

Figura 3. Espectros UV de la sulfadiazina 20 Figura 4. Espectros Uv de la sulfadiazina 21 Figura 5. Porcentaje de degradación de sulfadiazina 22

Page 8: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

8

RESUMEN Las sulfonamidas son uno de los antibióticos más utilizados en todo el mundo. Por lo tanto, los procesos que determinan su destino en el medio ambiente son de gran interés. En el presente trabajo, se investigó la degradación por medio de luz UV y ozono. En experimentos, se descubrió que la sulfadiazina es fácilmente degradable. La fotólisis demostró ser un proceso significativo para disminuir las concentraciones de esta sulfonamida y sus metabolitos en la matriz acuosas. Los resultados obtenidos son muy importantes para evaluar el destino ambiental de las sulfonamidas y sus metabolitos en el medio ambiente acuático.

Page 9: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

9

INTRODUCCIÓN La sulfadiazina es un fármaco derivado de las sulfamidas el cual una capacidad muy alta de tratar enfermedades de origen bacteriano puesto que es un bactericida de alto espectro. El uso de este fármaco es muy común para fines veterinarios y para el tratamiento de quemaduras en la piel. Es por ello, que su disposición en las fuentes hídricas genera un grave problema ambiental. Además, Este fármaco se encuentra dentro de la lista NORMAN la cual describe las sustancias más peligros y más generadas en las fuentes hídricas que están afectando aunque no sea visible la calidad de vida de las personas. Actualmente, los problemas ambientales son tratados en su mayoría por las entidades estatales pero en este caso, no existe una legislación que regule la cantidad de los fármacos como lo es la Sulfadiazina en las fuentes hídricas. A pesar de que el gobierno no está tomando medidas de prevención contra esta problemática, la comunidad científica está interesada en generar estrategias que contribuyan con el cuidado del ecosistema. Por lo anterior, con el fin de reducir esta problemática el presente trabajo investigó la evaluación de la degradación de la Sulfadiazina mediante la radiación UV y Ozono que son dos métodos basados en equipos que durante un tiempo estimado elimina en su mayoría esta sustancia contaminante. Durante esta investigación, se encontró que el método más efectivo es hacer uso de ambos tipos de degradación, es decir, por ozono y UV.

Page 10: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

10

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Las sulfonamidas son ampliamente utilizadas de manera masiva con fines veterinarios, debido excelente capacidad para tratar enfermedades de origen bacteriano de cualquier índole. Sin embargo, es precisamente esta propiedad la conduce a que la sulfadiazina sea un problema medioambiental, puesto que elimina cierto tipo de bacterias de vital importancia para el equilibrio de ecosistemas. Sumado a lo anterior, la carencia de una legislación que controle el vertimiento y tratamiento de esta sustancia conduce a que no se generen estrategias metodológicas para eliminar estos contaminantes emergentes.

Page 11: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

11

2. JUSTIFICACIÓN Desarrollar modelos que permitan tratar aguas contaminadas con contaminantes emergentes como las sulfonamidas y en este caso la sulfadiazina, permite asumir en control de una problemática, que, si bien no es expuesta por las entidades gubernamentales, la comunidad científica ha alertado sobre el riego medioambiental y por ende conceptos tan sensibles como la seguridad alimentaria. Centrase en una sustancia como la sulfadiazina, es una necesidad debida a la gran masa de este fármaco que se está vertiendo a los sistemas acuáticos, lo que pone en alto riesgo la base estructural de las cadenas tróficas, primordiales en el desarrollo agropecuario.

Page 12: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

12

3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL Estudiar la degradación de la sulfadiazina, mediante el tratamiento de radiación UV, ozonización y tratamiento combinado de radiación UV y ozonización 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Evaluar la efectividad del ozono en la degradación de la sulfadiazina.

Evaluar la efectividad de la radiación ultravioleta en la degradación de la sulfadiazina.

Evaluar la efectividad del tratamiento mixto UV y ozonización en la degradación de la sulfadiazina.

Page 13: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

13

4. MARCO REFERENCIAL Entre los diferentes grupos de productos farmacéuticos, los antibióticos son uno de los más importantes. Es bien sabido que el propósito de su uso es prevenir y tratar diferentes enfermedades e infecciones en humanos y animales. Además, se usan como aditivos alimentarios para mejorar el crecimiento en animales. Uno de los grupos más importantes de antibióticos son las β- lactamas, tetraciclinas, aminoglucósidos, macrólidos, glucopéptidos, sulfonamidas y quinolonas1. Después de la aplicación, los productos farmacéuticos se metabolizan en el cuerpo del hombre o animal a través de reacciones de biotransformación de fase I y fase II2. La especificidad de las reacciones de biotransformación es el aumento de la solubilidad de los compuestos para aumentar la posibilidad de su eliminación del cuerpo a través de la orina o las heces3. En algunos casos, los compuestos se metabolizan solo parcialmente y, por lo tanto, se eliminan del cuerpo como una mezcla de compuestos originales y sus metabolitos. Las excretas son solo una de las formas de introducción farmacéutica en el medio ambiente. También se introducen en el medio ambiente debido a procesos de fabricación, eliminación de productos no utilizados o caducados, o por plantas de tratamiento de aguas residuales. Los productos farmacéuticos en el medio ambiente pueden estar expuestos a una variedad de procesos tales como abióticos (hidrólisis, fotólisis y sorción) y bióticos (biodegradación por bacterias u hongos)4. Los productos farmacéuticos pueden mostrar resistencia a estos procesos o pueden degradarse a productos con diferente toxicidad. Se han detectado sulfonamidas (SA) como uno de los grupos de antibióticos más utilizados en efluentes de aguas residuales, aguas superficiales y subterráneas junto con sus metabolitos5. Dado que el aporte continuo de antibióticos y su

1 KÜMMERER, K. 2009, Apri). Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part I. Chemosphere. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.11.086 2 PERIŠA, M., BABIĆ, S., ŠKORIĆ, I., FRÖMEL, T., & KNEPPER, T. P. 2013. Photodegradation of

sulfonamides and their N 4 -acetylated metabolites in water by simulated sunlight irradiation: Kinetics and identification of photoproducts. Environmental Science and Pollution Research, 20(12), 8934–8946. https://doi.org/10.1007/s11356-013-1836-1 3 HALLING-SØRENSEN, B., NORS NIELSEN, S., LANZKY, P. F., INGERSLEV, F., HOLTEN LÜTZHØFT, H. C., & JØRGENSEN, S. E. 1998. Occurrence, fate and effects of pharmaceutical substances in the environment- A review. Chemosphere, 36(2), 357–393. https://doi.org/10.1016/S0045-6535(97)00354-8 4 KÜMMERER, K. 2009, Apri). Antibiotics in the aquatic environment - A review - Part I. Chemosphere. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.11.086 5 PERIŠA, M., BABIĆ, S., ŠKORIĆ, I., FRÖMEL, T., & KNEPPER, T. P. 2013. Photodegradation of sulfonamides and their N 4 -acetylated metabolites in water by simulated sunlight irradiation:

Page 14: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

14

presencia en el medio ambiente podría conducir al desarrollo de resistencia bacteriana6, es muy importante investigar su biodegradación, que depende de la estructura del compuesto y la actividad microbiana de la matriz7. Debido a las razones mencionadas, los antibióticos del mismo grupo pueden comportarse de manera totalmente diferente8. La mayoría de los estudios han investigado la biodegradación de productos farmacéuticos (incluidos los SA) en matriz, como lodo activado y sedimento9. En las matrices mencionadas, los microorganismos importantes para las reacciones de biodegradación podrían conducir a un grado significativamente mayor de degradación farmacéutica en comparación con el agua, donde no se han realizado muchos estudios10. Además, los datos de la literatura sobre la degradación hidrolítica de muchos productos farmacéuticos, incluidos los SA en el medio ambiente, son muy escasos11.

Kinetics and identification of photoproducts. Environmental Science and Pollution Research, 20(12), 8934–8946. https://doi.org/10.1007/s11356-013-1836-1 6 SHARMA, V. K., JOHNSON, N., CIZMAS, L., MCDONALD, T. J., & KIM, H. (2016). A review of

the influence of treatment strategies on antibiotic resistant bacteria and antibiotic resistance genes. Chemosphere, 150, 702–714. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2015.12.084 7 Li, W. C. Occurrence, sources, and fate of pharmaceuticals in aquatic environment and soil. Environmental Pollution. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2014.01.015 8 ADAMEK, E., BARAN, W., & SOBCZAK, A. Assessment of the biodegradability of selected sulfa drugs in two polluted rivers in Poland: Effects of seasonal variations, accidental contamination, turbidity and salinity. Journal of Hazardous Materials, 313, 147–158. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.064 9 YANG, C. W., HSIAO, W. C., & CHANG, B. V. Biodegradation of sulfonamide antibiotics in

sludge. Chemosphere, 150, 559–565. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2016.02.064 10 ADAMEK, E., BARAN, W., & SOBCZAK, A. Assessment of the biodegradability of selected sulfa drugs in two polluted rivers in Poland: Effects of seasonal variations, accidental contamination, turbidity and salinity. Journal of Hazardous Materials, 313, 147–158. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2016.03.064 11 MASZKOWSKA, J., STOLTE, S., KUMIRSKA, J., ŁUKASZEWICZ, P., MIODUSZEWSKA, K., PUCKOWSKI, A., … BIAŁK-BIELIŃSKA, A. Beta-blockers in the environment: Part I. Mobility and hydrolysis study. Science of the Total Environment, 493, 1112–1121. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.06.023

Page 15: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

15

5. METODOLOGÍA 5.1 MATERIALES Los reactivos utilizados para la preparación de soluciones y evaluación de las técnicas fueron de calidad HPLC: Sulfadiazina (Sigma-Aldrich), Metanol, Etanol (Merck), Agua destilada (Laboratorio de Química UCC). Material de vidrio, vasos de precipitado, agitadores de vidrio, placas de Petri, pipetas, balones aforados. 5.2 EQUIPOS Los equipos utilizados para los procedimientos analíticos en la evaluación de cada una de las técnicas y sustancias de interés fueron: Espectrofotómetro UV-Vis, Equipo HPLC cromatógrafo líquido módular Agilent 1200 Series, con automuestrador Agilent 1260 Infinity, desgasificador Agilent 1200 Series, bomba cuaternaria Agilent 1200 Series, Detector UV – vis con arreglo de diodos e integrados Agilent 1200 Series, Columna Eclipse XDB-C18 (150 mm x 4,6 mm, 3,5-5 µm). Reactor ozono y UV, Baño de recirculación termostático, Balanza analítica con precisión (0,1 mg). 5.3 DISEÑO EXPERIMENTAL El método de análisis de la concentración de cada una delas muestras, se realizó mediante espectrofotometría UV, de manera similar a la empleada en múltiples trabajos desarrollados en el grupo de investigación12 13. Preparación de Soluciones: se prepararon 500 mL de solución con una concentración de 25 µg/mL de metilparabeno. Se pesaron 0,0125 g del metilparabeno y se aforaron a 500 mL con agua destilada.

12 RUIDIAZ, M. A., DELGADO, D. R., MARTÍNEZ, F., & MARCUS, Y. Solubility and preferential solvation of indomethacin in 1,4-dioxane+water solvent mixtures. Fluid Phase Equilib., 299(2), 259–265. https://doi.org/10.1016/j.fluid.2010.09.027 13 DELGADO, D. R., RODRÍGUEZ, G. A., MARTÍNEZ, J. A., ROJAS, J. H., & MARTÍNEZ, F. 2013. Validación de una metodología analítica empleando espectrofotometría ultravioleta para el estudio de la solubilidad de algunas sulfonamidas en mezclas cosolventes alcohol + agua. Rev. Colomb. Quim., 42(3), 31–40. https://doi.org/10.15446/rev.colomb.quim.v47n2.68213

Page 16: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

16

5.4 EVALUACIÓN DE TÉCNICAS EN LA DEGRADACIÓN DE FÁRMACOS Degradación del fármaco con UV: en un reactor aislado a la luz y termostatizado a 25 ºC fue irradiada la solución del fármaco por una lámpara de mercurio de 120 watts (rango de longitud de onda aproximada 350 nm -750 nm), se irradia luz en el espectro UV durante 90 minutos. Se tomaron muestras cada 5 minutos durante los primeros 30 minutos, luego cada 10 minutos durante los 60 minutos restantes. Degradación del fármaco con ozono: en un reactor aislado a la luz y termostatizado a 25 ºC, se burbujeó ozono a la solución de estudio (ozono 80 mg/L), tomando las muestras en los mismos tiempos trabajados durante la técnica con UV. Degradación del fármaco con UV y ozono: se repitió el procedimiento descrito en la técnica de ozono (ozono 80 mg/L), adicionando al reactor la lámpara UV (rango de longitud de onda aproximada 350 nm -750 nm). 5.5 ANÁLISIS DE MUESTRAS 5.5.1 Por Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (CLAE) Con el ánimo de verificar si los productos de degradación absorbían a la longitud de onda de máxima absorbancia del fármaco en estudio, mediante cromatografía líquida de alta eficiencia se determinó inicialmente el tiempo de retención y pureza pico de un patrón. Posteriormente se realizaron corridas del fármaco expuesto a radiación ultravioleta y ozono, durante diferentes tiempos para identificar el comportamiento cromatográfico de las muestras. Condiciones CLAE-DAD (Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia con Dispositivo de Arreglo de Diodos)(Delgado et al., 2013), se empleó un cromatógrafo líquido modular Agilent 1200 Series, con automuestreador Agilent 1260 Infinity, desgasificador Agilent 1200 Series, bomba cuaternaria Agilent 1200 Series, detector UV/VIS con arreglo de diodos e integrador Agilent 1200 Series, así como una columna Eclipse XDB-C18 (150 mm x 4,6 mm, 3,5-5 µm) cuya temperatura de operación fue de 25 °C. El volumen de inyección fue de 10 µl (solución de 25 μg /mL); la fase móvil utilizada fue sistema de gradiente lineal de dos solventes agua/acetonitrilo, ambos con ácido trifluoroacético (TFA) al 0,05 % cuya composición de partida fue 90/10 a cero minutos, luego se cambió a 85/15 a los diez minutos. La velocidad de flujo fue de 2,5 ml/min, y la longitud de onda empleadas para la cuantificación fue de 256 nm para la sulfadiazina; con un ancho de pico de 0,1 minutos, en un rango de escaneo de 190 a 400 nm y un ancho de banda de 1,0 nm con una apertura (slit) de 2 nm. Una vez realizados los diferentes ensayos experimentales, se concluye que los productos de degradación

Page 17: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

17

generados por la exposición del fármaco a radiación ultravioleta y ozono no absorben a la longitud de máxima absorbancia del analito. Conforme a lo anterior, la metodología analítica UV/Vis puede ser empleada para el análisis de gradación de la sustancia en estudio. De otro lado esta metodología tiene ventajas en cuanto a la reducción de residuos contaminantes y tiempo de análisis. 5.6 ANÁLISIS DE MUESTRAS POR ESPECTROFOTOMETRÍA UV-VIS. Para la obtención de los espectros, antes de iniciar con los análisis del fármaco en estudio, se utilizó como blanco agua destilada, posteriormente se analizaron las 12 alícuotas de sulfadiazina tomadas durante los 90 minutos de exposición a la técnica de radiación ultravioleta. Las primeras 6 muestras se tomaron cada 5 minutos durante los primeros 30 minutos, las otras alícuotas cada 10 minutos durante los 60 minutos restantes. Cada una de las muestras fue introducida a la celda de cuarzo de 10 mm y de manera inmediata puesta dentro del espectrofotómetro para su respectivo análisis. Se repitió el procedimiento descrito con cada una de las técnicas evaluadas.

Page 18: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

18

6. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 6.1 DEGRADACIÓN MEDIANTE UV Y OZONO Análisis de productos de degradación por radiación UV y ozono de la sulfadiazina mediante Cromatografía Líquida de Alta Eficiencia (CLAE). En relación con la cromatografía líquida de alta eficiencia se llevaron a cabo los análisis de las soluciones sometidas a degradación UV y Ozono, con el ánimo de verificar si los productos de degradación absorbían a la longitud de onda de máxima absorción, se tuvieron presente los espectros del fármaco correspondientes a 256 nm. Se realizaron ensayos tomando la sustancia expuesta a la técnica combinada, para generar productos de degradación. Figura 1. Cromatograma de la sulfadiazina

Sometido a degradación combinada UV y Ozono a diferentes tiempos (0, 5, 15, 30 y 60 min) a temperatura ambiente con lambda máxima de 256 nm. Fuente: Autor

Tabla 1. Áreas, tiempo de retención (TR) y factor de similitud o de pureza De pico del estándar de la sulfadiazina y de las muestras expuestas a condiciones de estrés (solución 25 μg/mL)

Fármaco Tiempo de

exposición / minutos

Absorbancia / mAU

Tiempo de retención /

minutos

Pureza de pico / ‰

Sulfadiazina

0 745 3,52 999.21±0.85

5 652 3,41 995.25±0.58

15 532 3,65 992,54±0.25

30 321 3,55 989,14±0.21

60 213 3,42 987,15±0.12

Fuente: Autor

Page 19: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

19

En la figura 1 se muestran los cromatogramas de una solución de sulfadiazina de 25µg/mL, obsérvese un solo pico cuyo tiempo de retención que se encuentran entre 3,41 y 3,65 minutos, indicando posiblemente la presencia de una única sustancia, la cual es el fármaco estudiado; de otro lado, se puede apreciar que la pureza de pico (Tabla 1) no cambia de manera drástica a medida que aumenta el tiempo de exposición de la muestra a luz UV y ozono, corroborando la apreciación anterior, que la lectura (λmax 263nm) corresponde a la sustancia de estudio y no a los productos de degradación que se generan por la explosión de la muestra al tratamiento combinado. Así, se puede apreciar que el fármaco presenta aproximadamente un 71% de degradación durante los 60 minutos de exposición al tratamiento. A partir de lo anteriormente descrito se puede concluir que, debido a que la señal es consecuencia de la concentración del fármaco presente en la solución y que los productos de degradación interfieren en un porcentaje no mayor al 2,5%, es posible dar continuidad al estudio de la degradación de las seis sustancias estudiadas haciendo uso del análisis por espectrofotometría UV-Vis, relacionado en el apartado a continuación. Ecuación 1. Cálculo del porcentaje de degradación

i

f

A

A100100nDegradació%

En donde Af corresponde a la medida de la absorbancia de la muestra expuesta al tratamiento combinado de radiación UV y ozono a un tiempo t diferentes de cero y Ai corresponde a la medida de absorbancia de la muestra en el tiempo cero, es decir a la muestra no expuesta al tratamiento, la cual para el presente caso corresponde a una muestra de concentración de 25 µg/mL.

Análisis de la degradación por radiación UV de la sulfadiazina, mediante espectrofotometría UV. En la figura 2, se presenta los espectros UV del proceso de degradación de la sulfadiazina expuesto a radiación ultravioleta. Figura 2. Espectros Uv de la sulfadiazina

0

1

2

3

4

200 250 300 350 400

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda (nm)

0 min5 min10 min15 min20 min25 min30 min40 min50 min60 min

Page 20: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

20

Sometido a degradación UV a diferentes tiempos (0, 5, 10, 15, 20,25,30,40,50,60,80 y 100 min) a temperatura ambiente. Fuente: Autor

La sulfadiazina, irradiada con UV se identificó una absorbancia en la banda principal de 264 nm,, visibles en las figura No.3, en donde la absorbancia disminuye respecto al tiempo de exposición del fármaco con el tratamiento UV. La sulfadiazina presenta una degradación de 64,82%, al minuto 90 de exposición a la radiación ultravioleta. Análisis de la degradación por ozonización del sulfadiazina mediante Espectrofotometría UV

La figura 3 representa los espectros ultravioleta del proceso de degradación del metilparabeno expuesto a ozonización. Figura 3. Espectros UV de la sulfadiazina

Sometido a degradación Ozono a diferentes tiempos (5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90 min) a temperatura ambiente. Fuente: Autor

En el análisis con espectrofotometría ultravioleta para la sulfonamida sometida a degradación con ozono, las figuras No. 3 evidencia cierto grado de disminución en la concentración del fármaco, mientras están más tiempo expuestos a ozonización. Así la sulfadiazina presenta una degradación del 29,89%, este porcentaje es tomado durante el minuto 90 de exposición al tratamiento con ozono.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

200 250 300 350 400

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda (nm)

0 min5 min10 min15 min20 min25 min30 min40 min50 min60 min70 min

Page 21: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

21

Análisis de degradación por técnica combinada de radiación UV y ozonización, del sulfadiazina mediante Espectrofotometría UV Se presentan los espectros ultravioleta del proceso de degradación del sulfadiazina, expuesto a la técnica combinada (Figura 4). Figura 4. Espectros Uv de la sulfadiazina

Sometido a degradación mixta UV y ozono a diferentes tiempos (0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80 y 90 min) a temperatura ambiente. Fuente: Autor

La figura 4 nuevamente es un claro ejemplo de la eficacia en la unión de la radiación UV y el ozono para degradar fármacos. Dicho de otra manera, de las figuras No. 4, se pueden deducir los porcentajes de degradación alcanzados por el analito en el minuto 90 de exposición de la sustancia, frente a la técnica UV y Ozono. De manera la, sulfadiazina alcanzó un 85,21% de degradación, un valor muy importante para efectos de procesos más eficientes Degradación en función de la Técnica En la degradación del fármaco en estudio en función de la técnica, se realizó una gráfica con el fin de identificar y analizar los porcentajes de degradación calculados (Ecuación 1), respecto al tiempo de exposición de la sulfadiazina.

En la tabla 2 y la figura 5, se observan los porcentajes de degradación de la sulfadiazina en estudio, respecto a las tres técnicas evaluadas a temperatura ambiente.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

200 250 300 350 400

Ab

sorb

anci

a

Longitud de onda (nm)

0 min5 min10 min15 min20 min25 min30 min40 min50 min60 min70 min80 min

Page 22: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

22

Tabla 2. Porcentaje de degradación de la sulfadiazina En función del tiempo para las técnicas UV y Ozono, a temperatura ambiente.

Tiempo (min) UV Ozono UV y ozono

0 0.00 0.00 0.00

5 13.17 5.74 21.62

10 17.14 3.59 31.20

15 26.90 6.75 42.84

20 36.91 8.00 51.30

25 43.68 12.57 57.67

30 48.86 17.03 61.47

40 54.53 16.89 66.07

50 58.54 23.01 70.02

60 60.67 24.61 73.71

70 62.46 27.68 76.28

80 63.77 29.89 78.72

90 64.83 30.2 81.23

Fuente: Autor

Figura 5. Porcentaje de degradación de sulfadiazina A temperatura ambiente ( = técnica UV; = técnica ozono; = técnica combinada UV y ozono) Fuente: Autor

En la sulfadiazina los porcentajes de degradación representados en la figura No. 52, revelan un mejor rendimiento para el tratamiento mixto frente a la degradación del fármaco expuesto a dicha técnica. El menor porcentaje de degradación lo obtuvo la técnica ozono 29,89%, ||posteriormente el tratamiento con UV 64,83% y superando estos datos la técnica mixta 81,23%. Los porcentajes mencionados fueron tomados a los 90 minutos de exposición frente a las tres técnicas evaluadas.

Page 23: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

23

7. CONCLUSIONES La sulfadiazina, es un fármaco estable lo que dificulta la su degradación mediante una sola técnica. Sin embargo, al combinar las técnicas UV y ozono, se obtienen excelentes resultados alcanzando porcentajes de degradación superiores al 80%. De otro lado el bajo costo de la implementación de estas técnicas y la versatilidad de las mismas permiten ser empleadas en cualquier industria que genere este tipo de agentes contaminantes.

Page 24: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

24

BIBLIOGRAFÍA Adamek, E., Baran, W., & Sobczak, A. Assessment Of The Biodegradability Of Selected Sulfa Drugs In Two Polluted Rivers In Poland: Effects Of Seasonal Variations, Accidental Contamination, Turbidity And Salinity. Journal Of Hazardous Materials, 313, 147–158. Https://Doi.Org/10.1016/J.Jhazmat.2016.03.064 Delgado, D. R., Rodríguez, G. A., Martínez, J. A., Rojas, J. H., & Martínez, F. 2013. Validación De Una Metodología Analítica Empleando Espectrofotometría Ultravioleta Para El Estudio De La Solubilidad De Algunas Sulfonamidas En Mezclas Cosolventes Alcohol + Agua. Rev. Colomb. Quim., 42(3), 31–40. Https://Doi.Org/10.15446/Rev.Colomb.Quim.V47n2.68213 Halling-Sørensen, B., Nors Nielsen, S., Lanzky, P. F., Ingerslev, F., Holten Lützhøft, H. C., & Jørgensen, S. E. 1998. Occurrence, Fate And Effects Of Pharmaceutical Substances In The Environment- A Review. Chemosphere, 36(2), 357–393. Https://Doi.Org/10.1016/S0045-6535(97)00354-8 Kümmerer, K. 2009, Apri). Antibiotics In The Aquatic Environment - A Review - Part I. Chemosphere. Https://Doi.Org/10.1016/J.Chemosphere.2008.11.086 Li, W. C. Occurrence, Sources, And Fate Of Pharmaceuticals In Aquatic Environment And Soil. Environmental Pollution. Https://Doi.Org/10.1016/J.Envpol.2014.01.015 Maszkowska, J., Stolte, S., Kumirska, J., Łukaszewicz, P., Mioduszewska, K., Puckowski, A., … Białk-Bielińska, A. Beta-Blockers In The Environment: Part I. Mobility And Hydrolysis Study. Science Of The Total Environment, 493, 1112–1121. Https://Doi.Org/10.1016/J.Scitotenv.2014.06.023 Periša, M., Babić, S., Škorić, I., Frömel, T., & Knepper, T. P. 2013. Photodegradation Of Sulfonamides And Their N 4 -Acetylated Metabolites In Water By Simulated Sunlight Irradiation: Kinetics And Identification Of Photoproducts. Environmental Science And Pollution Research, 20(12), 8934–8946. Https://Doi.Org/10.1007/S11356-013-1836-1 Ruidiaz, M. A., Delgado, D. R., Martínez, F., & Marcus, Y. Solubility And Preferential Solvation Of Indomethacin In 1,4-Dioxane+Water Solvent Mixtures. Fluid Phase Equilib., 299(2), 259–265. Https://Doi.Org/10.1016/J.Fluid.2010.09.027 Sharma, V. K., Johnson, N., Cizmas, L., Mcdonald, T. J., & Kim, H. (2016). A Review Of The Influence Of Treatment Strategies On Antibiotic Resistant Bacteria And Antibiotic Resistance Genes. Chemosphere, 150, 702–714.

Page 25: EVALUACIÓN DEL USO DE LA RADIACIÓN UV Y OZONO, EN LA

25

Yang, C. W., Hsiao, W. C., & Chang, B. V. Biodegradation Of Sulfonamide Antibiotics In Sludge. Chemosphere, 150, 559–565. Https://Doi.Org/10.1016/J.Chemosphere.2016.02.064