Síntesis y aplicación de materiales nanoestructurados de carbono (nanofibras y nanoesferas) y su aplicación como material adsorbente de compuestos fenólicos: fenol y nitrofenoles

Las nanoestructuras de carbono (nanofibras y nanoesferas) empleados en este proyecto fueron sintetizados a partir de la pirólisis catalítica de dos hidrocarburos bases: acetileno y benceno, respectivamente. La caracterización de estas nanoestructuras de carbono se realizó mediante las técnicas de adsorción-desorción de N2, DRX, TEM y TGA. Se estudió el efecto del pH y de la fuerza iónica en el proceso de adsorción de fenol y nitrofenoles (4-nitrofenol y 2-nitrofenol). El efecto del pH en la adsorción fue analizado a valores de pH = 3, 7 y 11 con cada uno de los compuestos fenólicos en un rango de concentración de 20-200 mgL-1. Para el estudio de la fuerza iónica se evaluó la capacidad de adsorción de cada solución fenólica en presencia de NaCl, siendo la concentración de la sal de 0, 10 y 40% (w/v), respectivamente. Las nanoestructuras de carbono presentaron un mecanismo de adsorción específico competitivo y se obtuvieron isotermas de adsorción no lineales con todos los compuestos fenólicos estudiados. En todos los casos se encontró una mayor adsorción del fenol y nitrofenoles en un medio ácido (pH=3) y conforme se aumentaba la cantidad de sal iónica disuelta en solución. Los mejores resultados se obtuvieron con el 4-nitrofenol, siguiendo el siguiente orden descendente: 4-nitrofenol > 2-nitrofenol > fenol, con porcentajes de adsorción máximo de 32%.

Síntesis y aplicación de materiales nanoestructurados para la combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles (COVs) Etilmetilcetona y n-hexano

Desarrollar nuevos materiales basados en arcillas nanoestructuradas pilaradas con Al y Ti dopadas con Fe-Mn para aplicarlos en la reacción de combustión catalítica de compuestos orgánicos volátiles (COVs). En este trabajo se prepararon catalizadores basados en óxido de Fe para la combustión de n-hexano y etilmetilcetona. La síntesis de nanopartículas de óxido de Fe se realizó mediante el método sol-gel a partir de precursores a base de sales de nitrato. Para estudiar el efecto cooperativo del Mn, se han preparado catalizadores de FeMn equimolar soportados en Al-PILC (FeMn/Al-PILC), Ti-PILC (FeMn/Ti-PILC) y Fe-PILC (Mn/Fe-PILC). Los análisis XRD de las muestras pilaradas evidenciaron la formación de pilares estables con excepción del Fe-PILC que presentó una estructura delaminada. Con relación al área superficial, el orden decreciente de los materiales pilareados fue: Ti-PILC > Fe-PILC > Al-PILC. La incorporación de la fase activa Fe-Mn en los soportes de Ti-PILC y Al-PILC produjo en todas las muestras una reducción de la superficie total y una disminución de los espaciados basales d001, sin alterar la matriz estructural de la arcilla de partida. La fase mixta Fe-Mn soportada sobre las arcillas pilaradas mostró mayor actividad catalítica que Fe-PILC, que se evidenció por el efecto cooperativo del Mn. Este efecto podría asociarse con las propiedades redox del Mn y la facilidad de movilidad del oxígeno superficial.

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

Síntesis, caracterización de materiales nanoestructurados de carbono (nanotubos y nanoesferas) y su aplicación como material adsorbente de compuestos fenólicos: fenol y nitrofenoles.

Los compuestos fenólicos (fenol y nitrofenoles en este caso), son generados como residuos por diversas industrias químicas tales como la petroquímica, la papelera, la farmacéutica, por citar algunos ejemplos. Estos compuestos presentan toxicidad en el organismo humano (siendo su límite permisible de 1 mg/L en agua potable), además de presentar un impacto ambiental de considerable envergadura, por lo que en la actualidad se buscan nuevos métodos que permitan la reducción de estas sustancias, teniendo en cuenta también la parte económica. Existen en la actualidad métodos que permiten reducir la concentración de los compuestos fenólicos, tales como tratamientos biológicos, la incineración, la adsorción y la oxidación electroquímica, siendo las dos últimas las más empleadas. La parte más importante en todo proceso de adsorción es el material adsorbente, el cual debe tener una alta área superficial, porosidad adecuada y gran capacidad de retención de la sustancia problema. Recientes estudios han mostrado las adecuadas propiedades de adsorción hacia ciertos compuestos orgánicos volátiles, como el tolueno, de materiales nanoestructurados de carbono (nanotubos, nanofibras y nanoesferas), tanto por su elevada superficie específica como por las excepcionales propiedades superficiales derivadas de la especial ordenación de los átomos de carbono que las conforman. El presente proyecto plantea la síntesis, caracterización y utilización de materiales nanoestructurados de carbono (nanotubos y nanoesferas) como materiales adsorbentes de compuestos fenólicos: fenol y nitrofenoles. Los resultados de este proyecto constituirán un aporte en el área de la Nanotecnología y Ciencia de los Materiales en nuestro país y contribuirá finalmente en la obtención de tecnologías limpias redundando en un impacto socio-económico positivo de la sociedad en su conjunto. Palabras claves: nanoestructuras de carbono, adsorción, fenol y nitrofenoles

Tratamiento de emisiones gaseosas industriales de disolventes para la protección ambiental

Síntesis de catalizadores y adsorbentes para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles: tolueno, etanol, acetaldehido. Desarrollo a nivel laboratorio y planta piloto

Tratamiento electrolítico de compuestos orgánicos en medio acuoso

La creciente escasez y contaminación de las fuentes naturales de agua obligan a recurrir a diversos procesos y tratamientos sostenibles del agua residual. Entre ellos, los métodos electroquímicos ofrecen la posibilidad de tratar efluentes de origen natural así como los que provienen de diversas industrias como, por ejemplo, la metal-mecánica y la metalurgia extractiva, las textiles, de curtiembres y papelería, alimentarias y agropecuarias, etc. En este proyecto estudiamos la degradación electrolítica de especies orgánicas (sales de imidazolio, colorantes azo, productos farmaceuticos, etc.) en mezclas acuosas sintéticas, con el fin de mejorar algunos parámetros de calidad del agua (como disminución de su turbidez, contenido de especies químicas contaminantes, color y olores). Los métodos electroquímicos también brindan la posibilidad de recuperar algunos componentes de valor del medio acuoso, lo cual puede compensar parcialmente los costos en la aplicación del proceso. Este proyecto es financiado por el Fondo Concursable (Escuela de Posgrado - PUCP) para el Desarrollo de Líneas de Investigación, 2012-2013.