Badanie mechanizmów inicjacji procesu fotokatalitycznej degradacji leków sulfonamidowych w układzie TiO2/FeCl3

Proces fotokatalityczny prowadzony w obecności mieszaniny TiO₂/FeCl₃ jest jedną z bardziej skutecznych metod degradacyjnego usuwania farmaceutyków (zwłaszcza sulfonamidów) ze środowiska wodnego. Kinetyka tego procesu zależy jednak w dużym stopniu od rodzaju degradowanego substratu. Celem pracy była ocena wpływu pH, warunków tlenowych i selektywnych inhibitorów procesu fotokatalitycznego na kinetykę fotodegradacji wybranych sulfonamidów (sulfanilamidu, sulfatiazolu, sulfafurazolu i sulfadiazyny). Proces fotokatalityczny inicjowano promieniowaniem UVA w obecności układu katalitycznego zawierającego suspensję TiO₂-P25 (Aeroxide^®) i roztwór FeCl₃. W warunkach anaerobowych doświadczenie prowadzono w atmosferze argonu, a jako selektywnych inhibitorów użyto metanolu i t-butanolu. Stwierdzono, że fotodegradacja sulfafurazolu ma odmienny mechanizm niż w przypadku trzech pozostałych sulfonamidów. Lek ten ulega rozkładowi głównie w efekcie reakcji z rodnikami O_2^·-. Rozkład sulfanilamidu, sulfatiazolu i sulfadiazyny jest limitowany przede wszystkim przez dostępność dziur elektronowych katalizatora. W każdym przypadku dla degradacji sulfonamidów istotna była obecność jonu Fe(OH)²⁺.

A photocatalytic process conducted in the presence of TiO₂/FeCl₃ mixture is one of the most effective methods to degrade of pharmaceuticals, including sulfonamides, from an aquatic environment. However, its kinetics depends largely on the type of degraded substrate. The objective of the study was to assess the effect of pH, aerobic conditions and selective inhibitors of the photocatalytic process on the kinetics of degradation of the selected sulfonamides (sulfanilamide, sulfathiazole, sulfafurazole and sulfadiazine). The photocatalytic process was initiated by UVA irradiation in the presence of catalytic system composed of TiO₂-P25 (Aeroxide^®) suspension and a FeCl₃ solution. Under anaerobic conditions, the experiment was conducted in an argon atmosphere and methanol and t-butanole was used as selective inhibitors. It was stated that photocatalytic degradation of sulfafurazole proceeded according to the different mechanism than in other three sulfonamides. Sulfafurazole was degraded mainly by HO_2^· radicals. Contrary, sulfanilamide, sulfathiazole and sulfadiazine degradation was limited mainly by availability of photogenerated holes on the catalyst surface. Additionally, in each case, the presence of Fe(OH)²⁺ ions was important for the degradation of sulfonamides.