Análisis experimental de variables operacionales en la degradación del ácido perfluorooctanoico (PFOA) mediante persulfato activado por radiación y ferrioxalato

Abstract

Las sustancias per- y polifluoroalquiladas (PFAS) constituyen un grupo de contaminantes emergentes de elevada persistencia ambiental debido a la alta estabilidad del enlace carbono-flúor. Entre ellas, el ácido perfluorooctanoico (PFOA) representa una de las especies de mayor preocupación por su amplia distribución, bioacumulación y toxicidad. En esta tesina se estudió la degradación del PFOA mediante Procesos Avanzados de Oxidación utilizando persulfato (PS) como agente oxidante activado por radiación UV-Visible y ferrioxalato. Para ello se empleó un reactor a escala laboratorio iluminado lateralmente con un simulador solar. Se evaluó la influencia de las siguientes variables operativas: intensidad de radiación, concentración de PS, especie y concentración de hierro, temperatura, pH, la adición de peróxido de hidrógeno (HP) como segundo agente oxidante y la presencia de aniones inorgánicos característicos de aguas naturales. Además, se identificaron productos de degradación mediante UPLC-MS/MS y se evaluó la defluoración por RMN de 19F y electrodo selectivo de fluoruro. Los resultados demostraron que el sistema Fe2+/PS permitió alcanzar la degradación completa del PFOA utilizando menores dosis del agente oxidante que el sistema basado en Fe3+. Asimismo, la presencia de aniones inorgánicos redujo significativamente la eficiencia del proceso debido a la captura de radicales sulfato y a la alteración del ciclo catalítico del hierro. En conjunto, los resultados evidencian el potencial del sistema propuesto como una alternativa eficiente y de bajo costo para el tratamiento de aguas contaminadas con PFAS.

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) comprise a group of emerging contaminants characterized by their high environmental persistence due to the exceptional stability of the carbon-fluorine bond. Among them, perfluorooctanoic acid (PFOA) is one of the compounds of greatest concern because of its widespread occurrence, bioaccumulation potential, and toxicity. In this undergraduate thesis, the degradation of PFOA was investigated using Advanced Oxidation Processes (AOPs) based on persulfate (PS) activated by UV-Visible radiation and ferrioxalate. Experiments were carried out in a laboratory-scale reactor laterally irradiated with a solar simulator. The influence of the following operational variables was evaluated: radiation intensity, PS concentration, iron species and concentration, temperature, pH, the addition of hydrogen peroxide (HP) as a secondary oxidizing agent, and the presence of inorganic anions commonly found in natural waters. In addition, degradation products were identified by UPLC-MS/MS, while defluorination was assessed by 19F nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy and a fluoride ion-selective electrode. The results demonstrated that the Fe2+/PS system achieved complete PFOA degradation using lower oxidant doses than the Fe3+-based system. Furthermore, the presence of inorganic anions significantly reduced the process efficiency due to sulfate radical scavenging and disruption of the iron catalytic cycle. Overall, the results highlight the potential of the proposed system as an efficient and cost-effective alternative for the treatment of PFAS-contaminated water.