Repositorio Institucional de CIDETEQ (Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico en Electroquímica)
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Síntesis de zeolita sapo-34 a partir de residuos y su evaluación en la permeabilidad y selectividad de CO2/CH4
Get PDFEn el presente trabajo se estudió la obtención de SAPO-34 desde la preparación de Al(OH)3 y SiO2 como fuentes de aluminio y silicio a partir de la valorización de residuos. Se analizó el efecto de la incorporación in situ de cationes alcalinos Li+ y Na+ para determinar el efecto de la concentración de estos cationes en la cristalización de SAPO-34. Finalmente, se evaluó el crecimiento de SAPO-34 en diferentes soportes como pumita, malla 500 de acero inoxidable y pastillas de zeolita que fueron caracterizadas para determinar su permeabilidad y selectividad de CO2/CH4. Se obtuvo una permeabilidad de 5.4 x10-7 mol/m2sPa y una selectividad del CO2 de 47.55 al evaluar SAPO-34 soportado en Malla 500. Las muestras de Pumita/SAPO-34 mostraron una permeabilidad de 4.28 5.4 x10-6 mol/m2sPa y una selectividad de 4.22, con esto se muestra la capacidad del uso de soportes de pumita para la separación de gases.
In this work, the obtaining of SAPO-34 from the preparation of Al(OH)3 and SiO2 as sources of aluminum and silicon from waste recovery was studied. The effect of the in situ incorporation of alkaline cations Li+ and Na+ was analyzed to determine the effect of the concentration of these cations on the crystallization of SAPO-34. Finally, the growth of SAPO-34 was evaluated on different supports such as pumice, 500 mesh stainless steel, and zeolite pellets, which were characterized to determine their permeability and CO2/CH4 selectivity. A permeability of 5.4 x10-7 mol/m2sPa and CO2 selectivity of 47.55 were obtained when evaluating SAPO-34 supported on Mesh 500. The Pumita/SAPO-34 samples showed a permeability of 4.28 5.4 x10-6 mol/m2sPa and a selectivity of 4.22, with this the capacity of the use of pumice supports for the separation of gases is shown.
PALABRAS CLAVE: Carbon Dioxide, Recycling, SAPO-34, Permeabilida
Tecnologías electroquímicas microbianas para la degradación de sulfametoxazol presente en efluentes industriales
No full textLa presencia de los contaminantes emergentes en aguas residuales va en aumento, debido a las características de persistencia, bioacumulación y toxicidad causando efectos negativos al ecosistema y a la salud humana. Los antibióticos presentes en aguas residuales tienden acumulándose en sus lodos los cuales entran en contacto con microorganismos, lo cual les permite adaptarse a los contaminantes. Se han reportado que existen microrganismos capaces de degradar fármacos. Una alternativa prometedora para tal efecto son las tecnologías electroquímicas microbianas (TEM) sistemas que, mediante un arreglo de electrodos inmersos en un contenedor con aguas residuales, pueden degradar a los contaminantes con ayuda de microorganismos llamados electrogénicos, generando energía al consumir diversos contaminantes entre ellos los fármacos. El presente trabajo propone a las celdas de electrolisis microbianas, un tipo de TEM, para la degradación de sulfametoxazol, utilizando consorcios microbianos extraídos de lodos activados de una planta tratadora de agua residual (PTAR). Para este trabajo se utilizó una celda analítica de 3 electrodos y técnicas de análisis electroquímico de voltamperometría cíclica (CV) y cronoamperometría (CA). Como electrodo de trabajo se utilizó tela de carbono, el electrodo de referencia fue Ag|AgCl y el contraelectrodo acero inoxidable. Como electrolito se utilizó medio Luria Bertani con 20 ppm de SMX. Los estudios de CV se realizaron a diferentes velocidades de barrido y 5 ciclos de barridos cíclicos. La colonización comenzó con la preparación de un inoculo del consorcio microbiano en caldo LB, incubado con una agitación de 150 rpm y 30°C durante 12 horas. Una vez acondicionado el consorcio microbiano, se procedió a la medición de las técnicas entre el consorcio y el electrodo de tela de carbono. La corriente media máxima registrada fue de ~2.95± 0.50 μA. La cuantificación de sulfametoxazol se llevó a cabo mediante cromatografía de líquidos (HPLC) en donde se obtuvo la remoción de 85%. Demostrando que las TEM inoculadas con lodos de una PTAR como biocatalizador favorece la remoción de contaminantes emergentes como el sulfametoxazol.
KW: Bioelectrochemical Systems (BESs), Antibiotics, Water Treatment Plants, Biodegradatio
Evaluación electroquímica de Tequila 100% agave en sus diferentes clases: Hacia el desarrollo de sensores electroquímicos útiles para la evaluación de la calidad de la bebida
Get PDFEl Tequila es una bebida alcohólica derivada de las cabezas de agave de la especie tequilana Weber variedad azul la cual solo puede ser cultivada en los territorios correspondientes a los que la legislación vigente señale la Norma Oficial Mexicana NOM-006-SCFI-2012. Dentro de esto, el tequila se clasifica de acuerdo con su tiempo de maduración siendo blanco, joven u oro, reposado, añejo y extra-añejo dentro de los cuales adquiere características relacionadas a este proceso. En el presente trabajo de investigación se realizó la caracterización fisicoquímica y electroquímica de diferentes bebidas de interés para obtener información fundamental que permita diseñar electrodos específicos útiles como sensores electroquímicos para evaluar la calidad de las bebidas alcohólicas. La caracterización fisicoquímica consistió en cromatografía de gases y líquidos, espectrometría de masas de relaciones isotópicas y espectroscopia de absorción atómica. Se observó que los parámetros cromatográficos declarados por las normas oficiales mexicanas vigentes deben complementarse con otra técnica analítica para discriminar entre Tequila y muestras problema. Los resultados anteriores se relacionan satisfactoriamente con los estudios electroquímicos. Los voltamperogramas de pulso diferencial de las muestras de Tequila 100% agave en sus diferentes clases mostraron tres señales características: i) -0.05 V vs. Ag/AgCl(sat) atribuible a la reducción de Cu2+ a Cu0 presente en la muestra; ii) 0.34 V vs. Ag/AgCl(sat) relacionado con la fracción polifenólica que tiene actividad antioxidante; por tanto a la oxidación de compuestos orgánicos que contienen el grupo catecol, y iii) 0.50 V vs. Ag/AgCl(sat) debido a la oxidación del grupo flavonoide presente en la muestra debido al proceso de maduración; con estos resultados se determinó el índice electroquímico de color para Tequila 100% agave, muestras problemas y bebidas alcohólicas provenientes de otras especies de agave.
Tequila is an alcoholic beverage derived from the agave heads of tequilana Weber blue variety which can only be cultivated in the corresponding territories to which the current legislation indicates the Official Mexican Standard NOM-006-SCFI-2012. Within this, tequila is classified according to its maturation time such as silver, gold, aged, extra-aged, and ultra-aged...
KW:Electrochemical Detection, Electrochemical Sensors, Tequila 100% agave, Electrochemical color inde
Sistemas multicapa de barrera continua e inhibidor de corrosión obtenidos mediante jet de plasma a presión atmosférica para la protección de aluminio
Get PDFEl desarrollo de recubrimientos capaces de proteger a los metales de la corrosión es una necesidad siempre latente y en constante mejora debido a los altos costos que la corrosión representa en el mantenimiento o reemplazo de componentes metálicos. En este proyecto se desarrollaron novedosos recubrimientos por la técnica de jet de plasma a presión atmosférica para la protección de la corrosión del aluminio 3003. El proyecto comienza con la caracterización de las variables más importantes del sistema de jet de plasma a presión atmosférica (APPJ) acoplado al brazo robótico automatizado, este sistema será utilizado para la obtención de recubrimientos. Esto se realizó para conocer el efecto de cada variable y buscar la obtención de recubrimientos continuos de óxido de silicio. Los recubrimientos obtenidos en este capítulo fueron particulados, por lo que se decidió probar el cabezal Plasma Clean®. A partir del sistema APPJ fue posible obtener recubrimientos continuos de óxido de silicio, estos tienen propiedades que los hacen viables para usarlos como barrera protectora contra la corrosión. Se caracterizaron y evaluaron electroquímicamente los recubrimientos obtenidos por ambos cabezales del plasma a presión atmosférica. El resultado fue que los depósitos son capaces de proteger contra la corrosión al sustrato de aluminio. Se realizó el estudio del cerio como inhibidor de corrosión en película única. Se consideraron dos métodos para depositar especies de cerio, el primero es un método de inmersión y el segundo método es APPJ. El método de plasma demostró ser una excelente opción para la aplicación de inhibidor de corrosión ya que es capaz de depositar Cerio (III) en altas concentraciones, los resultados muestran que estas especies de cerio son capaces de oxidarse durante la corrosión y tener un efecto de inhibición. El samario fue probado como inhibidor de corrosión. Se aplicó el deposito continuo obtenido en el Capítulo 5 sobre una película de especies de samario, se caracterizó y evaluó en corrosión. Los resultados mostraron una mejora contra la corrosión y se demostró que el principio de inhibición de corrosión por parte del samario es similar al de cerio. Se obtuvo un novedoso recubrimiento de óxido de grafeno obtenido por jet de plasma a presión atmosférica y se evaluó como película única buscando características de una barrera protectora.
KEYWORDS: Coatings, Jet de Plasma a Presión Atmosférica, Corrosion inhibition, Aluminio, Recubrimientos, Corrosió
Nanoalambres de silicio modificados con nanopartículas de cobre y su aplicación en fotoelectrocatálisis para la decoloración de agua y reducción de Co2
No full textEn este trabajo se muestran los resultados del estudio realizado con nanoalambres de silicio modificados con nanopartículas de cobre (SiNWs−CuNPs) por desplazamiento galvánico así como con cobre−óxido de grafeno (SiNWs−CuNPs−GO) mediante plasma a presión atmosférica. Estas nanoestructuras se aplicaron en la fotoelectrocatálisis tanto en la remoción de color del agua como en la reducción de CO2. Las nanoestructuras fueron caracterizadas por técnicas microscópicas, espectroscópicas y electroquímicas; se encontró evidencia del estado de oxidación del cobre así como de la exitosa deposición de óxido de grafeno (GO) mediante plasma. Los nanoalambres de silicio sin modificar (SiNWs) así como los modificados con GO (SiNWs−GO), SiNWs−CuNPs y SiNWs−CuNPs−GO se emplearon en la fotoelectrocatálisis con luz visible para la remoción del color con naranja de metilo, demostrando los SiNWs−CuNPs−GO la eficiencia más elevada entre estos cuatro. Los SiNWs−CuNPs se emplearon como fotoelectrocatalizador con irradiación visible para la reducción de CO2 en medio acuoso, demostrando ser capaces de reducir este gas hasta etanol. Los hallazgos aquí reportados implican que la modificación de los nanoalambres realizada mediante plasma genera superficies oxidadas con actividad fotoelectrocatalítica aplicables en la eliminación de color en agua y que los SiNWs−CuNPs fueron capaces de reducir el CO2 hasta etanol en el sistema electroquímico estudiado.
PALABRAS CLAVE: Nanocatalyst, Carbon Dioxide, Nanoalambres de silicio, Reducción de CO2 ; silicon nanowires, photoelectrocatalysis, copper, graphene oxide, methylorange, CO2 reduction
Síntesis verde de puntos cuánticos de carbono (CQDs) y su incorporación en una matriz polimérica para la fabricación de recubrimientos antibacterianos y antivirales.
Get PDFDescribe la síntesis y caracterización de puntos cuánticos de carbono (CQDs) obtenidos a partir de síntesis verde y su incorporación en una matriz polimérica, con el objetivo de fabricar nanomateriales con capacidad antibacteriana y antiviral. Se realizó la síntesis hidrotermal de los CQDs utilizando precursores de origen natural: sábila como fuente de carbono, jugo de limón y té verde como portadores de los heteroátomos necesarios para funcionalizar los CQDs (grupos hidroxilo, carboxilo y aminas). La caracterización estructural (HRTEM) demostró que mediante la síntesis verde de CQDs es posible obtener estructuras grafíticas de entre 6 y 25 nm, con morfología semiesférica, confirmando su tamaño nanométrico por DLS. El análisis químico de los CQDs demostró que el uso de fuentes naturales aporta la presencia de grupos de nitrógeno y oxígeno en la superficie del material, evaluado mediante XPS y FTIR. Para corroborar el comportamiento óptico de los CQDs, se realizó el análisis por medio de UV-Vis y espectroscopia de fluorescencia, en donde se determinó que los CQDs emiten en color azul al ser excitados con luz ultravioleta, además de poseer potenciales zeta negativos. Los CQDs obtenidos demostraron un 99.9 % de actividad antibacteriana al contacto con las bacterias P. aeruginosa y S. aureus en función de la concentración y el tiempo de contacto. Se demostró la actividad antiviral de los CQDs contra el virus del herpes simple 1 (HSV1) utilizado células Vero para su infección, mostrando un 99.9% de efecto viricida. Los CQDs obtenidos con diferente composición química fueron incorporados en una matriz de alcohol polivinílico (PVA)/ poliácido acrílico (PAA), con el objetivo de fabricar nanocompositos empleando suspensiones de CQDs como solvente, mediante el proceso de electrohilado. A partir de ello, se logró la obtención de fibras uniformes de 140 nm de diámetro, que disminuyeron su tamaño en función de la concentración de los CQDs en el material. Se determinó la capacidad antibacteriana de las membranas obtenidas en donde se obtuvo la completa inhibición de crecimiento al contacto con P. aeruginosa y S. aureus, después de 3 y 24 horas de contacto. Aunado a ello, la membrana CQDs10 demostró inactivar el 99 % del virus HS1V, después de 1 hora de contacto. De acuerdo con los resultados obtenidos, la incorporación de heteroátomos en la superficie de los CQDs potencializa la capacidad bactericida y viricida de los nanocompuestos obtenidos. KW: Antibacterial activit
Estudio de la interacción entre el fenómeno de cavitación acústica y un campo eléctrico oscilante, en una reacción Electro-Fenton
Get PDFEn el presente trabajo se identificó la naturaleza del efecto que caracteriza la interacción entre un campo eléctrico (E) y el proceso de cavitación sónica (CS). Con este fin se realizaron experimentos de decoloración de azul de metileno empleando el campo eléctrico solo y en combinación con el proceso de cavitación sónica. Los resultados obtenidos revelaron, un fuerte efecto sinérgico en la decoloración del tinte al combinar el E con la cavitación CS. Con el fin de comprender la naturaleza que origina efecto, se realizaron experimentos de espectroscopia de impedancia (EIS). El análisis de los datos ajustados experimentales reveló, por un lado, que el efecto sinérgico observado en la decoloración del tinte podría tener su origen en la agitación localizada generada por los eventos de cavitación, y por el otro lado, que este efecto sucede principalmente en la interfaz electrodo-solución.
Los resultados de este proyecto generaran una nueva aproximación que permitirán entender, dimensionar y cuantificar los fenómenos responsables del incremento en las cinéticas de degradación de contaminantes y del transporte de masa, cuando se combina un campo eléctrico con el proceso de cavitación sónica. Permitiendo así el continuo desarrollo y mejoramiento de tecnologías electro-Fenton asistidas por cavitación.
PALABRAS CLAVE: Advanced Oxidation Processes (AOPs), Electrochemical Impedance Spectroscopy, Procesos de oxodación avanzada, Impedancia electroquímic
Desarrollo de un sistema multietapa para la degradación de tolueno en aire contaminado
Get PDFEn el presente trabajo se evaluaron tres reactores distintos para la remoción de tolueno en fase gaseosa; reactor de adsorción con carbón activado (ACA), reactor para tratamiento electroquímico empleando electrodos de TiO2,nt (TEQ), y tratamiento fotolítico (TF). Inicialmente, se evaluó la eficiencia de cada reactor de manera individual, posteriormente se acopló un sistema multietapa para evluar su eficiencia en conjunto (ACA+TEQ+TF), observando que el sistema multietapa fue más eficiente (99.58%) que los individuales (ACA=50.29%, TEQ=44.38% y TF=52.71%), lo cual genera una nueva propuesta para el tratamiento de aire contaminado con tolueno en exteriores y/o interiores.
In the present work, three different reactors were evaluated for the removal of toluene in the gas phase; an adsorption reactor with activated carbon (ACA), a reactor for electrochemical treatment using TiO2,nt electrodes (TEQ), and a photolytic treatment (TF). Initially, the efficiency of each reactor was evaluated individually, subsequently a multistage system was coupled to evaluate its overall efficiency (ACA+TEQ+TF), resulting in the multistage system being more efficient (99.58%) than the individual ones (ACA =50.29%, TEQ=44.38% and TF=52.71%), which generates a new proposal for the treatment of outdoors and/or indoors polluted air with toluene.
KW: Air quality, Titanium Dioxide Nanoparticle, Sisemas multicapa, Toluen
Transesterificación de aceite de reuso para la producción de biodiesel mediante la aplicación de ultrasonido en un reactor semipiloto continuo
Get PDFUno de los métodos de intensificación más empleados en la producción de biodiésel es el ultrasonido. Este es capaz de acelerar la reacción de transesterificación sin requerir sistemas de calentamiento o agitación adicionales debido a un aumento puntual de la temperatura y presión, y por ende, de la energía de activación en la reacción. Por tanto, en el presente trabajo se propone el uso de cavitación ultrasónica en la transesterificación de biodiésel para optimizar el proceso de producción en un sistema semi-piloto continuo mediante un diseño Box-Behnken. Se evaluó el efecto en la conversión a biodiésel de diversos parámetros en la reacción de transesterificación: la concentración de catalizador (% de hidróxido de potasio KOH), la relación molar metanol: aceite y el tiempo de residencia en el reactor. Los resultados obtenidos mostraron que la concentración de catalizador y la relación molar fueron los únicos efectos principales significativos. Las condiciones óptimas de operación fueron 1.75% de hidróxido de potasio (KOH), relación molar de 6.82:1 y un tiempo de residencia de 30 minutos para obtener una conversión a biodiésel de 94.26%. Por otra parte, en una celda de flujo acoplada a un sonotrodo Hielscher de 500 W, se efectuaron un par de pruebas para verificar la operabilidad de la misma para la producción de biodiesel. Los resultados no fueron del todo concluyentes, ya que, dada la viscosidad del aceite, la cavitación ultrasónica no se efectúa de manera idónea para poder realizar un diseño de experimentos adecuado.
One of the most widely used intensification methods in biodiesel production is ultrasound. This is capable of accelerating the transesterification reaction without requiring additional heating or stirring systems due to a specific increase in temperature and pressure, and therefore, in the activation energy in the reaction. Therefore, in the present work the use of ultrasonic cavitation in biodiesel transesterification is proposed to optimize the production process in a continuous semi-pilot system using a Box-Behnken design. The effect on the conversion to biodiesel of various parameters in the transesterification reaction was evaluated: the catalyst concentration (% potassium hydroxide KOH), the methanol:oil molar ratio and the residence time in the reactor. The results obtained showed that the catalyst concentration and the molar ratio were the only significant main effects. The optimal operating conditions were 1.75% potassium hydroxid
Optimización de un reactor para la producción de biodiésel utilizando cavitación hidrodinámica
Get PDFLa aplicación de la cavitación hidrodinámica (CH) para intensificar la síntesis de biodiésel a partir de la reacción de transesterificación ha resultado ser atractiva ya que presenta ventajas tales como de producción, consumo energético y de tiempo con respecto a los sistemas convencionales. Se evaluó el efecto de la aplicación de la CH sobre la síntesis de biodiésel, en un prototipo de cavitación con capacidad máxima de volumen de trabajo de 60 L. La evaluación se llevó a cabo en dos bloques experimentales. En ambos bloques, se emplearon dos diseños de experimentos de tipo Box-Behnken. Además, las condiciones experimentales de presión, flujo y temperatura fueron controladas para obtener un número de cavitación (Cv) entre 0 y 1. Durante todos los experimentos no se aplicó agitación mecánica, ni control de temperatura. El objetivo del primer bloque experimental consistió en la optimización en los consumos de reactivos y tiempo de la reacción de transesterificación, empleando como dispositivo de cavitación un tubo Venturi de 2 mm de contracción. Los reactivos empleados fueron aceite vegetal de soya, metanol e Hidróxido de potasio (KOH) como catalizador. El volumen total de mezcla en cada experimento fue de 20 L. Los factores evaluados fueron: relación molar aceite-metanol, porcentaje de catalizador y tiempo. Las mejores condiciones de operación para la síntesis de biodiésel obtenidas por el ANOVA fueron al aplicar relación molar de 1:5.4, porcentaje de catalizador de 1.5 % m/m, en un tiempo de reacción de 25 min; siendo el porcentaje de catalizador y la relación molar, los factores con mayores efectos significativos. Los máximos porcentajes de conversión a biodiésel observado y estimado fueron de 94% y 94.4%, respectivamente. En el segundo bloque experimental la síntesis de biodiésel se llevó a cabo con aceite vegetal gastado del sector restaurantero, metanol e KOH como catalizador. En el diseño de experimentos (DDE) se tomaron como variables el volumen de mezcla, número de tubos Venturi y tiempo. El ANOVA arrojó que las mejores condiciones de reacción fueron: 3 tubos Venturi, 60 L en volumen de mezcla y en un tiempo de reacción de 29.12 min; siendo el volumen y el tiempo los factores más significativos. Los máximos porcentajes de conversión a biodiésel observado y estimado fueron de 98.14% y 98.59%, respectivamente. El consumo energético mínimo calculado fue de 18.10 Wh/kg, que es inferior en comparación con la producción convenciona