Degradation of carbamazepine in surface water: performance of Pd-modified TiO2 and Ce-modified ZnO as photocatalysts

Carbamazepine is a widely used antiepileptic drug to control and treat a variety of disorders that is frequently detected in surface water, and in municipal and urban wastewater. This recalcitrant pollutant could be removed by alternative advanced oxidation technology such as heterogeneous photocatalysis. Ce-modified ZnO and Pd-modified TiO2 were synthesized by a microwave-assisted sol–gel method. According to the characterizations (Raman spectroscopy, UV–Vis diffuse reflectance spectroscopy, scanning electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy), a mixture of oxides was determined in both materials: CeO2/ZnO and PdO/TiO2. Photocatalytic degradation of carbamazepine in pure water under visible light (3 h) was assayed. The degradation percentage obtained with each catalyst was 80%, 53%, 20%, and 9% for ZnO, Ce-modified ZnO, TiO2, and Pd-modified TiO2, respectively. The leaching of Zn as a possible source of water contamination was tested, finding the lowest value for Ce-modified ZnO by adjusting the initial pH up to neutrality. Later, an environmentally relevant concentration of carbamazepine (228 µg L−1) was assayed, using local surface water (pH = 8.3). Despite the presence of other compounds in the real water matrix, after 5 h of photocatalysis, a 56% of degradation of the pharmaceutical and low leaching of Zn were achieved. The use of Ce-modified ZnO activated by visible light is a promising strategy for the abatement of pharmaceutical active compounds.

Fil: Rossi, Lucia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas "Dr. Jorge J. Ronco". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas; Argentina

Fil: Villabrille, Paula Isabel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas "Dr. Jorge J. Ronco". Universidad Nacional de la Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Ciencias Aplicadas; Argentina

Fil: Marino, Damian Jose Gabriel. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigaciones del Medio Ambiente - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigaciones del Medio Ambiente; Argentina

Fil: Rosso, Janina Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina

Fil: Caregnato, Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas; Argentina