Photodegradation of water pollutants using innovative catalytic technologies

Pharmaceuticals persistent compounds represent a major concern for society because of their increasing presence in water and their resistance to current wastewater purification methods. This prejudices quality of water sources, for both human and the environment. This problem is amplified in hospitals, where drug consumption is high, but hospital water effluents follow the same route of domestic ones. Therefore, it is necessary to study new degradation mechanisms effective against these persistent molecules. In this work we have studied the photocatalytic degradation of two pharmaceutical compounds. After having analyzed the effect of light irradiation, pH, and solvent, we have shifted to visible light processes, more desirable on industrial level for practical and economic reasons. Single atom catalysts based on carbon nitride have been thus synthetized and tested in batch and continuous-flow conditions demonstrating for the first time almost complete degradation of the two pollutants under ambient conditions.

I composti farmaceutici persistenti rappresentano un enorme problema per la società a causa della loro crescente presenza nell’acqua e della resistenza alle attuali tecnologie per il trattamento delle acque reflue. Come conseguenza diretta, la qualità delle riserve idriche tanto per l’uomo quanto per l’ambiente viene compromessa. Negli ospedali, dove il consumo di farmaci è maggiore, il problema è amplificato poiché le acque reflue prodotte seguono gli stessi trattamenti di quelle domestiche. Per quanto detto sopra, è necessario sviluppare nuove tecnologie per la degradazione di tali molecole persistenti. Nella seguente tesi è stata studiata la degradazione fotocatalitica di due composti farmaceutici. Dopo aver analizzato l’effetto prodotto dal tipo di irraggiamento, dal pH e dal solvente, l’attenzione si è spostata su processi basati sulla luce visibile, preferibili su scala industriale per motivi economici e pratici. È seguita la sintesi e la sperimentazione di catalizzatori single atom, in condizioni batch e in flusso che hanno portato, per la prima volta, alla quasi completa degradazione dei due inquinanti in condizioni ambiente.