Desarrollo de un método de purificación de agua para zonas rurales basado en hidrogeles sintéticos y carbones activados preparados a partir de frutos amazónicos

En el presente proyecto nos proponemos estudiar el uso de nuevos carbones activados y de hidrogeles para la remoción de metales pesados: plomo, cadmio y cromo, contenidos en el agua del río Huaycoloro (Lima), con el objetivo de reducir su concentración hasta alcanzar niveles permisibles, mejorando de esta manera la calidad del agua del río. Los carbones activados se obtendrán a partir de frutos amazónicos, utilizando una activación química. Se trabajará con pepas de aguaje (subproducto de la agricultura), las cuales se perfilan como buen precursor de carbón activado dada su semejanza con la pepa del níspero, material que ha sido empleado con éxito en la adsorción de fenol en estudios anteriores. Los hidrogeles contendrán grupos funcionales principalmente de tipo amino y eventualmente de tipo ácido carboxílico, los cuales son capaces de acomplejar iones de metales pesados. El estudio se completará con el diseño de un prototipo que permita la captación y el tratamiento del agua para su posterior uso doméstico y en la agricultura. El sistema con que se trabajará a nivel laboratorio, estará dividido en cuatro etapas: (1) floculación/coagulación; (2) adsorción con carbones activados e hidrogeles; (3) desinfección y cloración y (4) Análisis estadísticos y matemáticos que se realizarán a lo largo de toda la investigación.

Estudio de la adsorción de fenol utilizando nanoestructuras de carbono a través de un diseño experimental factorial

En este trabajo se estudió la adsorción de fenol utilizando como adsorbentes: nanoesferas de carbono (CNS), nanofibras de carbono (CNF) y nanoesferas de carbono dopadas con nitrógeno (CNS-N) obtenidas a partir de la pirólisis distintos hidrocarburos precursores. Las nanoestructuras fueron caracterizadas por adsorción-desorción de N2, microscopía de transmisión electrónica (TEM), microscopía electrónica de barrido (SEM) y análisis de difracción de rayos X (XRD). Se aplicó un diseño experimental factorial de Box-Wilson de dos y tres niveles que permitió estudiar en simultáneo el efecto de las siguientes variables: pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato. A partir de los ensayos se modelaron funciones de segundo grado de dos y tres variables con el objetivo de predecir las condiciones más favorables para la remoción de fenol. En todos los casos se observó que la adsorción de fenol está favorecida por condiciones ácidas (pH < 7), debido posiblemente, a una mayor la repulsión electrónica entre los iones fenolato y los electrones ¿π¿ de los anillos aromáticos en la superficie de grafeno. De similar modo, se encontró una mayor adsorción de fenol a mayor cantidad de electrolito (NaCl) en la solución, lo que favorece la interacción adsorbato-adsorbente (mayor adsorción) por el efecto de salting out.

Estudio de la adsorción de nitrofenoles utilizando nanofibras de carbono. Aplicación de un diseño experimental factorial

La presencia de contaminantes orgánicos en agua es de creciente interés debido a su alta toxicidad e impacto negativo en personas y ecosistemas. Los nitrofenoles (o-nitrofenol y p-nitrofenol) son un ejemplo de estos, ya que se encuentran presentes en residuos de muchas industrias: insecticidas, pesticidas y las refinerías de petróleo [1] y están catalogados como contaminantes tóxicos por la Agencia para la Protección Ambiental (EPA) de EE.UU. [2]. A lo largo de los últimos años se han desarrollado diferentes materiales que como adsorbentes pueden remover estos contaminantes del agua, entre los que destacan el carbón activado [1,3], las zeolitas [4], las fibras de carbón activado [5] y los nanotubos de carbono [6]. La adsorción de nitrofenoles con nanoestructuras de carbono es todavía incipiente [6]. Por otro lado, todo proceso de adsorción involucra necesariamente la obtención de las isotermas de adsorción, que relacionan la capacidad de adsorción con la concentración en el equilibrio, pero su determinación requiere de muchos ensayos experimentales. Además, su principal inconveniencia radica en que no permite el estudio de varios parámetros simultáneamente. En este trabajo se desarrolló un estudio experimental factorial (de 2 y 3 niveles) para describir la adsorción de p-nitrofenol y o-nitrofenol con nanofibras de carbono (CNF), analizando la influencia de tres parámetros: pH, fuerza iónica y concentración inicial de adsorbato en forma simultánea y en base al modelo factorial de Box-Wilson [7,8]. Previamente a los ensayos se realizó un estudio de la cinética de la adsorción de los dos adsorbatos, ajustándose ambos procesos a modelos de pseudo-segundo orden. Adicionalmente, también se llevó a cabo la caracterización físico química de las CNF mediante adsorción-desorción de N2, microscopía de transmisión electrónica (TEM), espectroscopía infrarroja de transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía infrarroja de reflactancia total atenuada (ATR), análisis de difra

PREPARACION DE ADSORBENTES A PARTIR DE ARCILLAS NATURALES

Preparación y aplicación de nanopartículas de Fe dopados con Pd como sensores para la detección de propano

Modificar las propiedades químicas y eléctricas del semiconductor Fe2O3 mediante dopaje con Pd, preparados por los métodos de co-precipitación y sol-gel. Estudiar la influencia del contenido del material dopante así como del método de preparación de las nanopartículas de óxido de Fe en relación con la capacidad detectora (sensibilidad) del sistema alfa-Fe2O3 dopado con Pd Este proyecto persigue sintetizar sensores basados en nanopartículas de óxido de Fe dopados con Pd en cantidades menores al 5% con el propósito de modificar las propiedades químicas y electrónicas del óxido para su aplicación como sensores de gases reductores como propano, hidrocarburo de amplia difusión en la industria de petróleo. En los últimos años, la investigación de sensores de gases basados en semiconductores se ha incrementado con particular interés en el área de ingeniería de nuevos materiales. Nanomateriales basados en óxidos de Fe han atraído mucha atención por sus propiedades magnéticas y semiconductoras, como catalizadores de oxidación-reducción, sensores ambientales y adsorbentes. Como sensores, en fase alfa-hematita, han encontrado aplicación para la detección de gases como CO, NO2, etanol, acetona en fase vapor, H2S, entre otros. Las altas temperaturas de operación (mayores a 200°C) de los sensores tienden a segregar las nanopartículas, disminuyendo su estabilidad. Sin embargo, La presencia de dopantes (Ag, Pt, Cu) y en particular de Pd podría mitigar la tendencia a la sinterización. La interacción del material dopante con la estructura del óxido crea, además, condiciones favorables para su aplicación como sensor de gases reductores en lo concerniente a la estabilidad y selectividad. El monitoreo de gases mediante sensores basados en nanopartículas de óxido metálicos es un importante aporte de los materiales en escala nano para el control ambiental de gases en escala industrial, así como su detección para controlar la calidad de los alimentos y del aire en ambiente laborales.

SINTESIS Y EVALUACION DE ARCILLAS NACIONALES ACTIVADAS Y PILAREADAS COMO ADSORBENTES EN EL TRATAMIEN