Repositorio Yachay Tech (Univ. Yachay Tech)
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Design and optimization of a methodology to obtain cellulose and crystalline nonocellulose from oil palm empty fruit bunch
No full textIn Ecuador, Oil Palm Empty Fruit Bunch is an agricultural waste that is not harnessed. To add value to these wastes, the extraction of Cellulose and Crystalline Nanocellulose is proposed from them. The main objective of this work was to establish a methodology of acid hydrolysis for the obtention of CNCs. In order to evaluate the efficiency of phosphoric acid hydrolysis were carried out 13 experiments that study the influence of reaction conditions such as temperature, acid concentration, ratio between cellulose and acid and reaction time. For the characterization of modified OPEFB cellulose this work focus on Attenuated Total Reflection Fourier-transform infrared spectroscopy, (ATR-FTIR), X-Ray Powder Diffraction Spectroscopy (XRD), and Scanning Electron Microscopy (SEM), that provides information about chemical structure, and morphology from samples. After this techniques, was possible ensure that cellulose and CNC obtained do not have signals of lignin or hemicellulose content. The best reaction conditions to produce CNC with high crystallinity are 70% phosphoric acid concentration in a ratio 1:100 g/mL at room temperature for long periods of time. This conditions ensure a yield production from 42.7% to 80.74% in dependence of hydrolysis time. The %crystallinity for OPEFB crystalline nanocellulose has in range [75.1% - 85.4%]. To propose an accurate application Tensile Test were performed on chitosan - modified OPEFB cellulose films to evaluate the mechanical behavior at films with 2% wt. cellulose content. The films that were evaluated present a better Young's modulus this means the modified OPEFB cellulose improve the mechanicals properties of chitosan films so, well works like green filler.En el Ecuador, el racimo de frutas vacías de palma aceitera (OPEFB) es un residuo agrícola sin aprovechar. Para agregar valor a estos desechos, se propone la extracción de celulosa y nanocelulosa cristalina (CNC) a partir de estos. El objetivo principal de este trabajo fue establecer una metodología de hidrólisis ácida para la obtención de CNCs. Para evaluar la eficiencia del proceso de hidrólisis del ácido fosfórico se realizaron 13 experimentos que estudiaron la influencia de las condiciones de reacción como la temperatura, la concentración de ácido, la proporción celulosa-ácido así como el tiempo de reacción. Para la caracterización de la celulosa OPEFB modificada, este trabajo se enfoca en espectroscopía de infrarrojos por transformada de Fourier - Reflectancia Total Atenuada (ATR-FTIR), espectroscopía de difracción de rayos X (XRD) y microscopía electrónica de barrido (SEM), que proporcionan información sobre la estructura química y la morfología de las muestras. Después de estas técnicas, se pudo asegurar que la celulosa y la CNC obtenidas no tenían señales de contenido de lignina o hemicelulosa. Las mejores condiciones de reacción para producir CNCs con alta cristalinidad se realizan a una concentración de ácido fosfórico al 70% en una proporción de 1: 100 g / mL llevada a cabo a temperatura ambiente durante largos períodos de tiempo. Estas condiciones aseguran una producción de rendimiento de 42,7% a 80,74% en dependencia del tiempo de hidrólisis. El % de cristalinidad para la nanocelulosa cristalina de OPEFB está en el rango [75,1% - 85,4%]. Para proponer una aplicación precisa, se realizaron pruebas de tracción en películas de celulosa modificada de OPEFB con quitosano para evaluar el comportamiento mecánico en películas con 2% en peso de contenido de celulosa. Las películas evaluadas presentan un mejor módulo de Young, esto significa que la celulosa OPEFB modificada mejora las propiedades mecánicas de las películas de quitosano, por lo que funciona bien como material de relleno amigable con el ambiente.Químico/
Phytochemical characterization and corrosión inhibition of Lupinus mutabilis Sweet extracts
No full textCorrosion is one of the most prejudicial problems in the industry, which can provoke
multimillion-dollar losses. One possible solution is the use of traditional corrosion inhibitors. Nevertheless, the production of these inhibitors might generate a severe environmental impact. For this reason, it is necessary to develop new environmentally friendly inhibitors. This research aims to prove a wastewater from the production of Lupinus mutabilis Sweet as corrosion inhibitor. The seeds of L. mutabilis were boiled in water for one hour; this debittering water was subjected to a liquid-liquid extraction using methylene chloride and concentrated under reduced pressure to get 2.20 g of DCMe dry extract (0.40 % yield). A second extract was obtained from wastewater resulting from the cooking process, then lyophilized getting a 3.51 g of dry extract Le (2.34 % yield). Extracts characterization was carried out for different extracts using phytochemical screening, TLC, FT-IR spectroscopy, and quantitative analysis of alkaloids. The inhibition effect of L. mutabilis extracts on the corrosion of admiralty brass in an aqueous solution of 0.5 M hydrochloric acid was analyzed by electrochemical polarization tests. The DCMe and Le extracts showed a 35.17 % and 59.59 % inhibition efficiency respectively at 500 ppm 25 °C. The Le extract reached 85.47 % of IE % at 2 000 ppm 25 °C. The result shows that DCMe and Le extract could serve as an effective green-inhibitor for the corrosion of admiralty brass in acidic media.La corrosión es uno de los problemas más perjudiciales en la industria, que puede provocar pérdidas multimillonarias. Una estrategia de mitigación se da con el uso de inhibidores de corrosión tradicionales. Sin embargo, la producción de estos inhibidores podría generar un impacto ambiental severo. Por este motivo, es necesario desarrollar nuevos inhibidores respetuosos con el medio ambiente. Esta investigación tiene como objetivo probar el agua de cocción de Lupinus mutabilis Sweet como inhibidor de corrosión. Las semillas de L. mutabilis se hirvieron en agua durante una hora; esta agua se sometió a una extracción líquido- líquido con cloruro de metileno y se concentró a presión reducida para obtener 2,20 g de extracto seco de DCMe (0,40% de rendimiento). El segundo extracto se obtuvo del proceso de cocción, para luego ser liofilizado obteniendo 3,51 g del Le seco (2,34% de rendimiento). La caracterización de los extractos se llevó a cabo mediante: cribado fitoquímico, TLC, FT-IR espectroscopia y análisis cuantitativo de alcaloides. El efecto de inhibición de los extractos de L. mutabilis sobre la corrosión de cobre admiralty en una solución acuosa de ácido clorhídrico 0,5 M se analizó mediante pruebas de polarización electroquímica. Los extractos de DCMe y Le mostraron una eficiencia de inhibición de 35,17 % y 59,59 % respectivamente a 500 ppm 25 °C. El extracto Le alcanzo 85,47 % de IE % a 2 000 ppm 25 °C. Los resultados muestran que el extracto de DCMe y Le podría servir como efectivos inhibidores verde de corrosión en cobre admiralty en medios ácidos.Químico/
Spatial relations between lianas and trees in Yasuni National Park
No full textDifferent non-stationary Poisson models were developed in order to search for the most optimal models to explain the spatial distribution of lianas based on the spatial distributions of tree taxa (as covariates). The data used come from liana and tree censuses conducted in 2008 and 2002−2003, respectively, in an area of 20 m × 500 m (1 ha) in the permanent vegetation plot of 50 ha in Yasuní National Park. Independent analyses were performed at the taxonomic level of tree species, genera and families, and also with different diameter classes of both lianas and trees. To assess the effect of different diameter classes on the quality of a model, different diameter classes for lianas (≥1.0, ≥1.5, ≥2.0 y ≥2.5 cm) and trees (≥1.0, ≥2.0, ≥3.0, ≥4.0, ≥5.0, ≥6.0, ≥7.0, ≥8.0, ≥9.0 y ≥10.0 cm) were combined in different models, resulting in 40 models per taxonomic level (total 120 models). Each model was evaluated by two indices that measure model performance: the Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) and the Akaike Information Criterion (AIC). In addition, a Spearman correlation was used to assess to what extent the results of a model can be correlated with liana prevalence data as observed in the field and reported in the literature (18 studies between 1984 and 2020). To select the most optimal model from the 40 models run for each taxonomic level of trees, the level of significance of the ρ coefficient of the Spearman correlation was used as a criterion. At the species level, Spearman correlations were not significant because only a few Yasuní tree species were found with liana prevalence data reported in the literature. At the genus level, the models of the tree diameter class ≥7 cm were the only that produced highly significant correlations, in particular the model that resulted when the diameter class of lianas ≥1 cm was considered (ρ = 0.718, P = 0.017). At the family level, the model with the most significant correlation was the one for the diameter class of trees ≥7 cm and the diameter class of lianas ≥2 cm (ρ = 0.628, P = 0.006). In these two models, selected for their resemblance to real liana prevalence data, estimates of the parameter θ_t, designated as θ ̂_t, were calculated for each tree taxon and their statistical significance under H0: θ_t= 0 was assessed. This estimate indicates whether a taxon shows a tendency to be or not surrounded by lianas (θ ̂_t0 to indicate association of the individuals of the tree taxon with lianas). The anatomical characteristics of those taxa with a θ ̂_t significantly different from zero were evaluated in order to explain the possible ecological mechanisms behind the statistical results. In general, it was observed that those tree taxa with θ ̂_t0 (statistically significant) do indeed display features that may facilitate liana colonization.Se desarrollaron diferentes modelos espaciales de Poisson no estacionarios con el fin de buscar los modelos más óptimos que expliquen la distribución espacial de lianas en base a las distribuciones espaciales de taxones de árboles (como covariables). Los datos utilizados provienen de los censos de lianas y árboles realizados en 2008 y 2002−2003, respectivamente, en un área de 20 m × 500 m (1 ha) en la parcela permanente de vegetación de 50 ha en el Parque Nacional Yasuní. Se realizaron análisis independientes a nivel taxonómico de especies, géneros y familias de árboles, y también con diferentes clases diamétricas tanto de lianas como de árboles. Para evaluar el efecto de diferentes clases diamétricas sobre la calidad de un modelo, se combinaron diferentes clases diamétricas para lianas (≥1.0, ≥1.5, ≥2.0 y ≥2.5 cm), y para árboles (≥1.0, ≥2.0, ≥3.0, ≥4.0, ≥5.0, ≥6.0, ≥7.0, ≥8.0, ≥9.0 y ≥10.0 cm), dando como resultado 40 modelos por nivel taxonómico (total 120 modelos). Cada modelo fue evaluado por dos índices que miden su desempeño: la Eficiencia de Nash-Sutcliffe (NSE, por sus siglas en inglés) y el Criterio de Información de Akaike (AIC, por sus siglas en inglés). Además, se utilizó una correlación de Spearman para evaluar hasta qué punto los resultados de un modelo pueden correlacionarse con los datos reales de prevalencia de lianas reportados en la literatura (18 estudios entre 1984 y 2020). Para escoger el modelo más óptimo de entre los 40 modelos corridos por cada nivel taxonómico de árboles, se utilizó como criterio el nivel de significancia del coeficiente ρ de la correlación de Spearman. A nivel de especie, las correlaciones de Spearman no fueron significativas porque solo se encontraron pocas especies de árboles de Yasuní con datos de prevalencia de lianas reportados en la literatura. A nivel de género, los modelos de la clase diamétrica de árboles ≥7 cm fueron los únicos que produjeron correlaciones altamente significativas, en particular el modelo que resultó cuando la clase diamétrica de lianas ≥1 cm fue considerada (ρ = 0.718, P = 0.017). A nivel de familia, el modelo con la correlación más altamente significativa fue el de la clase diamétrica de árboles ≥7 cm y la clase diamétrica de lianas ≥2 cm (ρ = 0.628, P = 0.006). En estos dos modelos, seleccionados por su cercanía a los datos reales de prevalencia de lianas, se calcularon los estimados del parámetro θ_t, denominado θ ̂_t, para cada taxón de árboles y su significancia estadística bajo la H0: θ_t= 0. Este estimado indica si un taxón muestra tendencia a estar o no rodeado de lianas (θ ̂_t0 para indicar asociación con lianas de los individuos del taxón del árbol). Las características anatómicas de aquellos taxones con un θ ̂_t significativamente diferente de cero fueron evaluadas con el fin de explicar los posibles mecanismos ecológicos detrás de los resultados estadísticos. En general, se observó que aquellos taxones de árboles con θ ̂_t0 (estadísticamente significativos) en efecto muestran características que pueden facilitar la colonización de lianas.Biólogo/
Evaluation of adsorbent capacity of magnetite-chitosan nanocomposites hydrogels against environmental pollutant compounds
No full textIn this study, magnetic chitosan (CS)-based hydrogel nanocomposites were characterized via SEM, TEM, XPS, FTIR for the samples' morphological, structural, and compositional analysis, and swelling tests for the analysis of the maximum swelling degree. Magnetic CS-based hydrogel nanocomposites resulted in having a regular and well-defined porous structure, with spherical magnetic nanoparticles embedded in the chitosan matrix. Deconvolution peaks obtained by XPS analyses and stretching vibrations in the FTIR studied spectra on magnetic CS-based hydrogel nanocomposites confirm chelate formations between iron ions and amino and hydroxyl groups from chitosan. On the other hand, swelling experiments resulted in swelling percentage values between 600 % to 1300 % approximately at pH 7 and room temperature for two hours, depending on external condition variations (pH, temperature). Finally, the obtained adsorption experiments concluded a 1.811 µmol/mg maximum adsorption quantity of Chromium (Cr6+) at standard conditions (pH 7, Temp 25 °C) for 24 hr in the magnetic CS-based hydrogel nanocomposites. Adsorption follows a pseudo-second-order kinetic and a Redlich-Peterson isotherm model with a predominance behavior of the Langmuir model, showing that the adsorption type follows non-ideal monolayer adsorption. The results demonstrated a good performance of magnetic CS-based hydrogels nanocomposites on the adsorption of chromium metal ions from aqueous solutions and their potential uses for waste-water treatment.En este estudio, los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en quitosano (CS) se caracterizaron mediante SEM, TEM, XPS, FTIR para el análisis morfológico, estructural y de composición de las muestras, y mediante pruebas de hinchamiento para el análisis del grado máximo de hinchamiento. Los hidrogeles nanocompuestos magneticos basados en CS resultaron tener una estructura porosa regular y bien definida, con nanopartículas magnéticas esféricas incrustadas en una matriz de quitosano. Los picos de deconvolución obtenidos por los análisis XPS y las vibraciones de estiramiento en los espectros estudiados de FTIR en los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en CS confirman la formación de quelatos dado entre los iones de hierro y los grupos amino e hidroxilo del quitosano. Por otra parte, los experimentos de hinchamiento dieron como resultado valores de porcentaje de hinchamiento entre el 600 % y el 1300 % aproximadamente a pH 7 y temperatura ambiente durante dos horas, dependiendo de las variaciones de las condiciones externas (pH, temperatura). Por último, los experimentos de adsorción realizados concluyen que la cantidad máxima de adsorción de cromo (Cr6+) por los hidrogeles nanocompuestos magnéticos basados en CS, es de aproximadamente 1,811 µmol/mg en condiciones estándar (pH 7, temperatura 25 °C) durante 24 horas. La adsorción sigue una cinética de pseudo-segundo orden y un modelo de isoterma de Redlich-Peterson con un comportamiento predominante del modelo de Langmuir, mostrando que el tipo de adsorción sigue una adsorción monocapa no ideal. Los resultados demostraron un buen rendimiento de los hidrogeles nanocompuestos magnéticos a base de CS en la adsorción de iones metálicos de cromo a partir de soluciones acuosas y sus usos potenciales para el tratamiento de aguas residuales.Ingeniero/a de Polímero
Baseflow characterization on selected river catchments in the Northern Andean of Ecuador
No full textThe baseflow is essential for water yield in river basins. Despite its importance, few studies focus on the baseflow, especially in the transect of northern Ecuador, which includes the provinces: Esmeraldas, Carchi, Imbabura, and Sucumbíos. In general, identifying its characteristics and the factors that influence its generation can lead us to understand the water balance of these basins. In this study, the WETSPRO digital filter separated the baseflow from the streamflow in 12 catchments north of Ecuador. Twelve baseflow signatures were used to evaluate the hydrological behavior of the baseflow. These signatures include two firms of the magnitude of flow events, one rate of change in flow events, five distribution firms, and three signatures of baseflow dynamics.
Through the analysis, it was possible to find: 1. that the baseflow increases and remains large after the rainy seasons, even in summer (dry season). 2. that the variation of the baseflow is influenced by elevation, slope, and mainly by the lithology of each region. 3. that the rocks and the sedimentary deposits dominate the study region. 4. Also, the factors that capture more baseflow in the bedrock are the rocks of volcanic origin, which are more minor extensions than sedimentary origin. 5. Qb1 Qb33, Qb66 Qb99 CI, and SBDC were good predictors for understanding baseflow variability in the quarters: DJF, MAM, and JJA.El flujo base es esencial para el rendimiento del agua en las cuencas de los ríos. A pesar de su importancia, pocos estudios se enfocan en el flujo base, especialmente en el transecto de la región norte de Ecuador, que incluye las provincias: Esmeraldas, Carchi, Imbabura y Sucumbíos. En general, identificar sus características y los factores que influyen en su generación puede llevarnos a comprender el balance hídrico de estas cuencas. En este estudio, el filtro digital WETSPRO separó el caudal base de 12 cuencas al norte de Ecuador. Se utilizaron doce firmas de flujo base para evaluar el comportamiento hidrológico. Estas firmas incluyen: dos firmas de la magnitud, una correspondiente a la tasa de cambio, cinco firmas de distribución y tres firmas dinámicas.
A través del análisis, fue posible encontrar: 1. que el caudal base aumenta y se mantiene grande después de las estaciones lluviosas, incluso en verano (temporada seca). 2. que la variación del caudal base está influenciado por la elevación, la pendiente y principalmente por la litología de cada región. 3. que las rocas y los depósitos sedimentarios dominan la región de estudio. 4. Así mismo, los factores que captan mayor caudal base en el lecho rocoso son las rocas de origen volcánico que se extienden geográficamente en menor cantidad; en comparación con las de origen sedimentario. 5. Qb1 Qb33, Qb66 Qb99 CI y SBDC fueron buenos predictores para comprender la variabilidad del caudal base en los trimestres: DJF, MAM y JJA.Geólogo/
Development and implementation of a universal quantum simulator using the Qiskit platform
No full textQuantum Computers are of great interest for understanding quantum systems due to their advantages in tackling problems that classical computers could not because of their computational differences. Thus, one of the most promising research lines within this field is quantum simulation. In this thesis work, we develop and implement a Universal Quantum Simulator (UQS) in the Qiskit platform capable of implementing the quantum circuit of any physical system, which is represented as a sum of local contribution potentials. To test the feasibility of the UQS, we have implemented two well-studied physical systems: Quantum Harmonic Oscillator and the Double Well Potential; and compared their final circuit implementation, state evolution, and circuit depth with previous research work. All these systems were executed by the state vector simulator, noiseless simulator, and then run by real quantum computers: ibmq-quito and ibmq-lima, provided by IBM-Q. The experimental state positions obtained from real quantum chips were compared with the noiseless simulator to verify the states' fidelities using the classical definition. As a result, we obtained that due to the Walsh Functions approximation, Trotterization process, and experimental coherence time of each gate, there exists a considerable amount of noise that does not allow us to notice the system evolution as in the noiseless simulator.Las computadoras cuánticas son de gran interés para entender los sistemas cuánticos debido a sus ventajas para abordar problemas que las computadoras clásicas no podrían debido a sus diferencias computacionales. Así, una de las líneas de investigación más prometedoras dentro de este campo es la simulación cuántica. En este trabajo de tesis desarrollamos e implementamos un Simulador Cuántico Universal (UQS) en la plataforma Qiskit capaz de implementar el circuito cuántico de cualquier sistema físico, el cual se representa como una suma de potenciales de contribución local. Para probar la viabilidad del UQS, hemos implementado dos sistemas físicos bien estudiados: el Oscilador Armónico Cuántico y el Potencial de Doble Pozo; se comparó la implementación de los circuitos finales, la evolución de sus estados y la profundidad de sus circuitos con trabajos de investigación anteriores. Todos estos sistemas fueron ejecutados en el simulador statevector, simulador sin ruido, y luego ejecutados por computadoras cuánticas reales: ibmq_quito e ibmq_lima, proporcionadas por IBM-Q. Las posiciones de estado experimentales obtenidas de chips cuánticos reales se compararon con el simulador silencioso para verificar la fidelidad de los estados utilizando su definición clásica. Como resultado obtuvimos que debido a la aproximación de las funciones de Walsh, el proceso de trotterización y el tiempo de coherencia experimental de cada puerta, existe una cantidad considerable de ruido que no permite notar la evolución del sistema como en el simulador sin ruido.Físico/
Implementation of MPC and PID Control Algorithms to the Artificial Pancreas for Diabetes Mellitus Type 1: Diabetes diary calculator (DDC) web application
No full textDiabetes is a chronic disease that occurs when the pancreas does not produce enough insulin or when the body cannot use insulin effectively. Type 1 Diabetes Mellitus (T1DM) is considered a chronic autoimmune disease that occurs when pancreatic beta cells are destroyed and the body does not produce enough insulin to maintain glycemic homeostasis, so the person lives with the need for insulin replacement for life.
The therapies available for T1DM patients can be divided into open loop and closed loop therapies. In an open-loop therapy, patients need to self-administer exogenous insulin based on blood glucose concentration measurements and estimation of the carbohydrate content in their meals. Closed-loop control (CLC) therapies or Arti- ficial Pancreas (AP) comprise a continuous subcutaneous insulin infusion pump, a continuous glucose monitor (CGM) sensor and a CLC algorithm that automatically adjusts insulin infusion in real time, functioning as a healthy pancreas would regulate glucose levels through the administration of hormones with little or no user input. The CLC algorithms widely used for AP development are Model Predictive Control (MPC) and Proportional-Integral-Derivative (PID) control have been modified in order to help TD1M patients to regulate their blood glucose levels (BGLs).
The development of APs has to consider disturbances such as meal intake and physical activity. These disturbances can be unannounced which can bring blood glucose levels down and cause hypoglycemia. Therefore, in this work, two control algorithms are compared facing meal intake and exercise in order to compensate the effects of exercise and food and avoid hypoglycemia. In addition, a mobile application is developed with the purpose of integrating this analysis and help Type 1 Diabetes Mellitus patients carry a better control of blood glucose levels.La diabetes es una enfermedad crónica que se produce cuando el cuerpo no produce suficiente insulina o no puede utilizar la insulina eficazmente. La Diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) se considera una enfermedad autoinmune que ocurre cuando las células beta pancreáticas se destruyen y no se produce suficiente insulina para mantener la homeostasis glucémica, por lo que, el paciente vive con la necesidad de reemplazo de insulina de por vida.
Las terapias disponibles para pacientes de DMT1 se pueden dividir en terapias de lazo abierto y de lazo cerrado. En una terapia de lazo abierto, los pacientes deben auto-administrarse insulina exógena según las mediciones de la concentración de glucosa en sangre y la estimación del contenido de carbohidratos en sus comidas. Las terapias de control de lazo cerrado o páncreas artificial (PA) comprenden una bomba de infusión de insulina subcutánea continua y un sensor de monitorización continua de glucosa con un algoritmo que ajusta automáticamente la infusión de insulina en tiempo real, funcionando como un páncreas sano con poca o ninguna intervención del usuario. Los algoritmos ampliamente utilizados para el desarrollo de PA son el Control Predictivo por Modelo (MPC por sus siglas en inglés) y el control proporcional-integral-derivado (PID por sus siglas en inglés) que se han modificado para ayudar a los pacientes con DMT1 a regular sus niveles de glucosa en sangre.
El desarrollo de PA debe considerar otros parámetros como la ingesta de alimentos y la actividad física. Estos parámetros son alteraciones que pueden ocurrir sin previo aviso, lo que puede reducir los niveles de glucosa en sangre y causar hipoglucemia. Por lo tanto, en este trabajo se comparan dos algoritmos de control (MPC y PID) ingresando parámetros como la glucosa, insulina, ingesta y ejercicio para comprender principalmente como se puede compensar los efectos del ejercicio y la comida para evitar la hipoglucemia. Además, se realiza una aplicación móvil con el propósito de integrar este análisis y ayudar a llevar un mejor control de los pacientes con DMT1.Ingeniero/a Biomédico/
Luminescent polymers
No full textPolymers are well known and widely used materials that are made of repetitive small molecules called monomer. Their characteristics and properties are particular, depending on the kind of monomers that are bonded and also the way they are linked to each other. Polymer’s presence is very wide in contemporary life, because there is a great variety of them, and one the main classifications of polymers is based on natural and synthetic polymers [1]. On the other side, luminescence is the emission of light waves that produce some bodies when they are at moderate temperatures, then that it is not consequence of heat exposition, that is the reason that kind of light emission is called cold light[2].
The present work is an extensive review of all the phenomena that are associated with the luminescence that some polymers present such as: The review start with de phenomena of luminescence by itself, then the classification of luminescent polymers with several kinds of polymers it is going to be presented. Also it is going to be review the importance of luminescent polymers and their broad range of applications. This includes which kind of polymers have been used in different fields, from the well know organic-emitting light diodes (OLEDS) used in screens for the develop of electronic devices, to applications in energy industries by solar cells, and also in the field of medicine by bioimaging applications[3]. And finally, it will be revised the aggregation induced luminescence or aggregation-induced emission (AIE) and why these phenomena occur in some materials.
The objective of this review is to develop a wide and general overview that of the types of luminescent polymers applications, the reasons of the occurring phenomena and also why they can become important in different fields and applications.Los polímeros son materiales bien conocidos y ampliamente utilizados que están hechos de repetitivas de pequeñas moléculas denominadas monómeros. Sus características y propiedades son particulares, dependiendo del tipo de monómeros que están unidos y también de la forma en que se unen entre sí. La presencia de los polímeros es muy amplia en la vida contemporánea, porque existe una gran variedad de ellos, y una de las principal clasificaciones de polímeros de polímeros se basa en polímeros de origen natural y polímeros sintéticos [1]. Por otro lado, el fenómeno de luminiscencia, consiste es la emisión de ondas de luz que producen unos cuerpos que se encuentran a temperaturas moderadas, lo cual significa que no es consecuencia del calor y esta es la razón por la que ese tipo de emisión de luz se llama luz fría [2].
En este trabajo se hace una revisión extensa y detallada de los fenómenos que se asocian a la luminiscencia que presentan algunos polímeros tales como: La luminiscencia inducida por agregación o emisión inducida por agregación (AIE) y por qué estos fenómenos ocurren en algunos materiales. También se mencionan y revisas la importancia de los polímeros luminiscentes en un amplio abanico de aplicaciones, en las que este tipo de polímeros se han utilizado en diferentes campos, desde los conocidos diodos LED emisores orgánicos (OLED) utilizados en pantallas para el desarrollo de dispositivos electrónicos, hasta aplicaciones en industrias energéticas mediante células solares, y también en el campo de la medicina mediante aplicaciones de bioimagen [3].
El objetivo de este artículo de revisión es desarrollar una visión amplia y general de los tipos de aplicaciones de polímeros luminiscentes, las razones de los fenómenos que ocurren y también por qué pueden llegar a ser importantes en diferentes campos y aplicaciones.Ingeniero/a en Nanotecnologí
Physicochemical characterization of biopolymer extracted from the biodiversity of Ecuador as potential adsorbent for removal of heavy metals ions from wastewater
No full textHeavy metals water contamination from various anthropogenic sources is a major concern in the globally community due to its negative impact on human and aquatic systems. Cellulose-based adsorbents have attracted attention as alternative materials due to their non-toxic and biodegradable characteristic. Among the water treatment methods, adsorption has gained interest due it is simplistic procedure, low-cost, and sustainable alternative technology for removing heavy metal traces. In this context, the present study evaluates the adsorption properties of the eight unmodified cellulose isolated from the ecuadorian biodiversity as a potential heavy metals ions decontaminant. The isolated samples were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), Scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analysis (TGA), and Brunauer-Emmett-Teller (BET) methods to understand the physicochemical properties. Heavy metals adsorption test using 2mM, and 10mM of the copper solution, demonstrates that the unmodified cellulose can adsorb Cu2+ ions effectively, achieving 88,75±2,49% and 54,96±2,51, at respective concentrations. Additionally, adsorption isotherms studies reveal that F25 fits better to Langmuir and OP fit to Freundlich models, reaching the maximum adsorption capacity of 40 mg Cu per gram and 60 mg Cu per gram of adsorbate. These results indicate that the cellulose-based sorbent from a natural source can be a potential eco-friendly solution to water treatment from heavy metals ions.El agua contaminada por metales pesados de diversas fuentes antropogénicas es una gran preocupación en la comunidad mundial, debido a su impacto en el ser humano y medios acuáticos. Los materiales adsorbentes a base de celulosa son de gran interés por su característica biodegradable y no tóxica. Entre los métodos de tratamiento de agua, la adsorción es de gran importancia por ser un proceso simple, de bajo costo y ser una tecnología alternativa sostenible para remover trazas de metales pesados. En este contexto, el presente estudio evalúa las propiedades de adsorción de ocho muestras de celulosa no modificadas aisladas de la biodiversidad del Ecuador, como un potencial adsorbente de iones metálicos presentes en el agua. Las muestras aisladas se caracterizaron utilizando las técnicas de espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), análisis termogravimétrico (TGA) y Brunauer-Emmett-Teller (BET) para comprender las propiedades fisicoquímicas. La prueba de adsorción de metales pesados utilizando 2 mM y 10 mM de solución de cobre demuestra que la celulosa no modificada puede adsorber iones de Cu2+ de manera efectiva, logrando una capacidad de reducción de 88,75±2,49% y 54,96±2,5, respectivamente. Además, los estudios de isotermas de adsorción revelan que F25 se ajusta mejor al modelo de Langmuir y OP al modelo de Freundlich. La máxima capacidad de adsorción fue 40 mg/g utilizando F25 y 60 mg/g usando OP. Estos resultados indican que el adsorbente a base de celulosa de una fuente natural puede ser una posible solución ecológica para el tratamiento del agua por contaminación de iones metálicos.Ingeniero/a Biomédico/
Characterization of carbon fibers synthesized from banana stem and decorated with cerium oxide (CeO2) nanoparticles
No full textThe development of carbon fibers composites from biomass precursors have stimulated the interest of scientists due to their unique physical and chemical properties but above all by their biodegradability, availability, lightweight and low cost. Ecuador, as one of the largest exporters of bananas in the world, produces a large amount of agro-industrial waste. In the present study, carbon fibers (CFs) obtained from banana stem are treated by thermally induced chemical decomposition process, denominated pyrolysis, where biomass is converted in its simple constituents by action of heat. In this regard, to enhance interactions of the CFs and add supplementary functionalities for biomedical applications, CFs are functionalized with cerium oxide nanoparticles (CeO2) at concentrations of 3.57 mM and 7.14 mM generating and/or attaching functional groups to the surface. In order to perform a quantitative and qualitative analysis at the surface level, two characterization techniques are used. Scanning electron microscopy (SEM) is applied to elucidate surface morphology, particle size and distribution, as well as quantitative information about the diameters of the fibers. With this analysis, an average of 1.35 µm is registered for fiber diameter and the particle sizes between 0 to 200 nm. In addition, depending on the concentration, different sizes can be evidenced in the agglomerations and the distribution of the particles along the carbon structure. On the other hand, Raman spectroscopy characterization technique supports interpretation of structural information, interactions of functional groups and chemical bonds. The deconvolution analysis of obtained data presents five contributions (D1, D2, D3, D4 and G bands) that exhibit a disordered or amorphous structure. Finally, according to the maximum intensity ratio (ID/IG), the presence of nanoparticles of (CeO2) along the carbon fibers is confirmed.El desarrollo de compuestos de fibras de carbono a partir de precursores de biomasa ha estimulado el interés de los científicos debido a sus propiedades físicas y químicas únicas, pero sobre todo por su biodegradabilidad, disponibilidad, peso ligero y bajo costo. Ecuador como uno de los mayores exportadores de banano del mundo, produce una gran cantidad de residuos agroindustriales. En el presente estudio, las fibras de carbono (CF) obtenidas del tallo del banano se tratan mediante un proceso de descomposición química inducido térmicamente, denominado pirólisis, donde la biomasa se convierte en sus constituyentes simples por acción del calor. En este sentido, con el fin de mejorar las interacciones de las CF y agregar funcionalidades suplementarias para aplicaciones biomédicas, las CF se funcionalizan con nanopartículas de óxido de ceria (CeO2) a concentraciones de 3.57 mM y 7.14 mM generando y/o uniendo grupos funcionales a la superficie. Con la finalidad de realizar un análisis cuantitativo y cualitativo a nivel superficial se utilizan dos técnicas de caracterización. La microscopía electrónica de barrido (SEM) se aplica para dilucidar la morfología de la superficie, el tamaño de las partículas y su distribución, así como la información cuantitativa sobre los diámetros de las fibras. Con este análisis, se registra un promedio de 1.35 µm para el diámetro de la fibra y los tamaños de las partículas se encuentran entre 0 y 200 nm. Además, según la concentración, se puede evidenciar diferentes tamaños en las aglomeraciones y la distribución de las partículas a lo largo de la fibra de carbono. Por otro lado, la técnica de caracterización de espectroscopia Raman apoya la interpretación de la información estructural, las interacciones de los grupos funcionales y los enlaces químicos. El análisis de deconvolución de los datos obtenidos presenta cinco contribuciones (bandas D1, D2, D3, D4 y G) mismas que exhiben una estructura desordenada o amorfa. Finalmente, según la relación de intensidad máxima (ID/IG) se confirma la presencia de nanopartículas de (CeO2) a lo largo de las fibras de carbono.Ingeniero/a Biomédico/