Ingeniería Química

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https://hdl.handle.net/10893/4031

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Análisis cinético del proceso de combustión de un carbón antracita tratado térmicamente
(Universidad del Valle, 2026) Moncayo Riascos, Ana Cristina; Hernández Cuasmayán, María Teresa; Guerrero Pérez, Juan Sebastián
Este estudio analizó el efecto del tratamiento térmico sobre la estructura y la reactividad de un carbón antracita colombiano crudo y tratado térmicamente, con el propósito de comprender su comportamiento cinético frente a la combustión. Para ello, se realizaron ensayos de recocido a distintas temperaturas y tiempos de residencia, complementados con análisis de espectroscopía Raman y termogravimetría (TGA). El procesamiento de datos incluyó la deconvolución de los espectros Raman con la función de Lorentz y los termogramas mediante la función FraserSuzuki, cuya evaluación cinética se realizó a través del método integral de Coats–Redfern (modelo A2, nucleación y crecimiento bidimensional). Los resultados del tratamiento térmico evidenciaron que la temperatura es el factor de control dominante, con un efecto más de tres veces superior al tiempo de residencia sobre el rendimiento másico. A 1600 °C se registró una pérdida de masa cercana al 12%, asociada a la eliminación de volátiles, mientras que a 800 °C se observaron rendimientos altos, superiores al 100%. El análisis TGA evidenció principalmente transiciones asociadas a procesos de oxidación y fenómenos difusivos del oxígeno, reflejados en las variaciones de masa y en la aparición de diferentes etapas de reacción. Estos cambios térmicos y químicos fueron complementados con los resultados de espectroscopía Raman, que mostraron la evolución de la estructura carbonosa: una disminución relativa de los defectos (banda D) y un incremento en la intensidad de la banda G, lo que sugiere una reorganización hacia dominios de hibridación sp².
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Análisis de la ozonización catalítica en el tratamiento de aguas residuales mediante bibliometría y mapeo sistemático de patentes
(Universidad del Valle, 2022) Ángel Ospina, Astrid Carolina; Machuca-Martínez, Fiderman
En esta tesis se realizó un análisis bibliométrico y un análisis de patentes para estimar el nivel de madurez científica y tecnológica de la ozonización catalítica en el tratamiento de aguas residuales. Debido a que existen diversas formas de abordar estos análisis, se realizó un compendio de los indicadores más importantes hallados en la literatura y se consolidaron para estimar el ciclo de madurez tecnológica. Los análisis se realizaron a partir de publicaciones de la base de datos Scopus y patentes de Questel-Orbit. Los datos se trataron mediante el software Orbit Intellixir de la empresa Questel-Orbit para analítica de datos. Se evidenció que China es el país con mayor número de publicaciones y patentes, sin embargo, su impacto (cuantificado a través de las citaciones de los documentos producidos) es menor en relación con otros países con menos documentos, como España, Portugal y Estados Unidos. El análisis de conceptos y palabras clave permitió determinar que, si bien la ozonización catalítica se viene investigando desde los años 70s, todavía existen importantes inconsistencias en los mecanismos de reacción propuestos, lo que ha dificultado su adopción a escala industrial como tecnología de tratamiento de aguas residuales. Finalmente, se estimó que la ozonización catalítica como campo de estudio científico y tecnología se encuentra en un nivel de madurez científica del 24%, lo cual corresponde con la etapa de crecimiento según el TLC y de madurez tecnológica del 50%, que corresponde con una etapa de madurez temprana. Esto indica que la tecnología todavía es atractiva y posee un rango de tiempo amplio para la investigación y desarrollo, tanto por parte de investigadores y académicos, como industriales.
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Análisis de reactividad de ilmenita y olivino como posibles transportadores sólidos de oxígeno en el proceso chemical looping combustion (CLC)
(Universidad del Valle, 2015) Mejía Paredes, Andrés Felipe; Jaramillo Romero, Claudia; Forero Amortegui, Carmen Rosa
En el marco del Programa de Investigación e innovación en sistemas de combustión avanzada de uso industrial adelantado por la Unión Temporal ¿Incombustión¿, la Universidad del Valle está a cargo del proyecto ¿Combustión con captura de CO2 mediante transportadores sólidos de oxígeno (Chemical Looping Combustion), cuyo objetivo general es analizar el comportamiento de minerales y residuos procedentes de la industria del acero y la producción de alúmina como potenciales transportadores de oxígeno (TSO) en el proceso ¿Chemical looping Combustion¿ (CLC). Para el presente estudio se sometieron diferentes muestras de olivino e ilmenita a un proceso de reducción-oxidación, característico de la tecnología CLC en un equipo de análisis termogravimétrico (TGA). Las pruebas se realizaron a 750,850 y 950°C para verificar el efecto de la temperatura en la conversión de cada material. También se puso a prueba el tamaño de partícula utilizando muestras de 100-300 ¿m y 300-500 ¿m. Las condiciones de la etapa de reducción se establecieron en una concentración en flujo (%vol) de 25% metano y 75% N2, y para la oxidación 21% O2 (aire). A partir de los datos entregados por el equipo de medición, se determinó el comportamiento de la conversión en cada uno de los ciclos de reducción y oxidación a lo largo del tiempo para los dos materiales. Por otra parte, se determinó la capacidad de transporte experimental y la capacidad teórica de transporte a partir las posibles reacciones que tienen lugar en el proceso. La ilmenita presentó una capacidad de transporte experimental de 13.3%, la cual resulta relevante si se compara a las reportadas en anteriores estudios que están alrededor del 5%. Cuando se trabajó con una concentración de 10% en vapor de agua para el flujo de entrada, se obtuvo una capacidad de transporte menor al 1%. Las conversiones que alcanzó la ilmenita superaron el límite teórico planteado inicialmente. Además, su comportamiento a lo largo de los ciclos evidenció la activación que caracteriza a este mineral. En cuanto a la otra variable de estudio, se lograron mayores conversiones al aumentar temperatura, aunque se presentaron signos de aglomeración de las muestras a 950ºC. El comportamiento del olivino confirma su naturaleza de soporte. Se obtuvo para este material una capacidad de transporte de 0.1%, que se logró mejorar de manera poco significativa hasta un valor de 0.3% después de calcinar el mineral. Las conversiones obtenidas con el olivino en reducción fueron cercanas al 0% mientras en oxidación fueron del orden de 40%. No se evidenció una relación efectiva de la conversión con la temperatura para el olivino. De igual forma, los resultados no mostraron una influencia relevante del tamaño de partícula en el proceso. Después de someter el olivino a calcinación, se obtuvo una mejora en su desempeño, aunque esta no fue muy significativa. De los materiales de estudio, solamente la ilmenita demostró ser viable respecto a su uso en la tecnología CLC.
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Análisis del efecto cuantitativo del pH de jugo encalado y el tipo y dosificación de floculante en la clarificación de los jugos de azúcar de caña en Riopaila Castilla S.A.
(Universidad del Valle, 2015) Alarcón Pulistar, Natalia; Reif Acherman, Simón; Posso Trujillo, Vivian Alexandra
En Riopaila Castilla S.A, planta Castilla, se realizaron inicialmente 27 pruebas de laboratorio con 3 floculantes, 3 dosificaciones y 3 valores de pH de jugo encalado con dos propósitos: (1) determinar cuantitativamente el efecto del tipo de floculante, su dosificación y la variación en el pH del jugo encalado, sobre el color, turbidez, pH, brix y pol del jugo clarificado y a su vez establecer la incidencia de estas variables en la eficiencia de la clarificación, y (2) encontrar el conjunto de características con las cuales podrían obtenerse mejores resultados en las variables respuesta del proceso. Tras las pruebas preliminares se concluyó que con 7 ppm del floculante Flopam An 934 PWG VHM dosificado a un jugo encalado con un pH de 7.4 se obtenían jugos clarificados con características fisicoquímicas que se mantenían en los rangos establecidos por la norma y la empresa, por lo cual se procedió con la realización de una serie de ensayos en planta, inicialmente manteniendo las condiciones normales de proceso y posteriormente modificando algunos parámetros con el fin de validar los resultados a nivel laboratorio. El seguimiento constante de la operación permitió observar que el pH fue la variable más influyente del proceso y por tanto la que exigía mayor control, por lo cual mientras se mantuviera el pH en un valor de 7.4 la cantidad de polímero dosificado, era independiente y tenía la misma incidencia en el proceso. Finalmente se documentaron las condiciones apropiadas de operación y la importancia de cada una de las variables controladas y medidas en la operación.
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Automatización de un evaporador de doble efecto
(Universidad del Valle, 2016) Hurtado Giraldo, Jaime Andrés; Machuca-Martínez, Fiderman
El evaporador de doble efecto ubicado en la planta piloto de la escuela de Ingeniería Química de la Universidad de Valle es uno de los equipos disponibles para el aprendizaje y práctica de la comunidad universitaria. Debido a fallas del sistema electrónico y modificaciones mecánicas previas, ésta valiosa herramienta se encontraba con poca funcionalidad. Con el fin de recuperar este equipo, en el presente proyecto, basándose en un inventario y diagnostico iniciales, se propuso e implementó un nuevo sistema de control que ahora permite la operación del evaporador en modo automático y manual. Para lograr esto, dado que no se encontró documentación, fue necesario empezar con la identificación y la búsqueda de especificaciones y manuales de los componentes del sistema, así como realizar el levantamiento de planos eléctricos y mecánicos. Después, se propuso un nuevo sistema de control mediante la elaboración de diagramas P&ID para la operación del evaporador de doble efecto en paralelo y contracorriente. En este punto, se hizo un análisis de los equipos faltantes y las modificaciones eléctricas y mecánicas necesarias para la puesta en marcha del sistema de control propuesto. Basándose en esta información, se efectuó la adquisición de los materiales y equipos requeridos y se iniciaron los trabajos necesarios para la implementación física del nuevo diseño. Finalmente, se procedió a la programación del PLC y la HMI, haciendo un adecuado manejo de las señales provenientes de la instrumentación de campo, tomando como base un algoritmo desarrollado y haciendo pruebas del sistema con el fin de observar y corregir posibles errores en el programa. De esta implementación se destaca el control automático de Brix (Porcentaje peso a peso de azúcar en una solución acuosa) en el producto, para el cual fue necesario diseñar un sistema de medición basándose en la adquisición de datos de presión y temperatura.
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Biofiltración de vapores de alcohol isoamílico procedentes de un proceso industrial de fragancias y saborizantes
(Universidad del Valle, 2012) Silva Mota, Jean Paul; Villaquirán Reina, Joan Manuel; Silva Vinasco, Juan Pablo; Serna Valencia, Alberto
En ésta investigación se comparó el comportamiento de dos tipos de biofiltros empleados en la remoción de vapores de alcohol isoamílico (AI). Uno de estos biofiltros (B1) se empacó con una mezcla de compost-pellets de polipropileno-lodo activado (50:40:10 % en volumen), mientras el otro (B2) se empacó con compost-pellets de polipropileno (60:40 % en volumen). Ambos equipos tuvieron 1,27 m de altura y 0,23 m de diámetro, y fueron divididos en dos secciones de 0,4 m de altura efectiva cada una. Los biofiltros se estudiaron durante 10 semanas, con carga superficial constante de 30 m3/ m2h y humedad de lecho entre 45 y 50 % en base húmeda. La concentración de AI en la corriente de entrada a cada lecho presentó fluctuaciones entre 0,007 a 0,956 g/m3. La alimentación de AI a los biofiltros fue discontinua debido a que esta sustancia se tomó de corrientes gaseosas residuales de un proceso industrial tipo bacth, donde el horario de trabajo fue de 9 horas diarias y 5 días a la semana. En los periodos de discontinuidad (periodos de no uso) se alimentaron 3 L/min de aire sin AI. La eficiencia de remoción para B1 estuvo entre 49,95 y 99,99 %, y para B2 se mantuvo entre 42,6 y 99,98 %. La mayor capacidad de eliminación registrada fue 27,98 g/m3h para B1 y 26,98 g/m3h para B2. Adicionalmente se encontró que en ambos lechos hubo un crecimiento de Pseudomonas de un orden de magnitud y menos de un orden de magnitud para bacterias heterotróficas, lo que sugiere que hubo actividad microbiológica en los bioreactores. Estos resultados indican que en este experimento no hubo diferencias en la remoción de AI entre B1 y B2. Además los resultados también mostraron que las fluctuaciones en eficiencia de remoción tienen mayor posibilidad de ser originadas por variaciones de la concentración de entrada que por los periodos de no uso. En general se puede afirmar que ambos biofiltros son aptos para tratar este tipo de gas en las mismas condiciones de operación del experimento, ya que ninguno emitió vapores que sobrepasaran la concentración máxima permitida de AI en aire, la cual es 0,36 g/m3.
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Caracterización de materiales sólidos como posibles transportadores de oxígeno para un sistema de combustión avanzada
(Universidad del Valle, 2014) Herrera Vivas, Gustavo Adolfo; Forero Amortegui, Carmen Rosa; Acuña Polanco, Jaime José
En los últimos años se han venido desarrollando tecnologías que contribuyen a que se minimice el llamado efecto de gases invernadero responsables del cambio climático actual (Edenhofer et al., 2014), gases que en su mayoría son productos de operaciones para la obtención de energía mediante la incineración de combustibles fósiles en contacto con aire. El sistema de combustión con transportadores sólidos conocido como ChemicalLooping Combustion o CLC por sus siglas en inglés, la cual se distingue por su facilidad para separar y capturar el dióxido de carbono presente en las emisiones resultantes del proceso, sin necesidad de una etapa costosa posterior de separación del CO2 de la corriente de gases de combustión obtenida (Adánez et al., 2012a). El proceso CLC consiste en llevar a cabo la reacción de combustión mediante el uso de materiales sólidos transportadores de oxígeno (TO) en remplazo del aire en la combustión convencional, los cuales están compuestos de óxidos metálicos y un inerte que actúa como soporte con el objetivo de aumentar la resistencia mecánica del transportador de oxígeno para luego ser reformados en otra cámara (Dufour y Rodríguez, 2011), donde la selección del transportador sólido es considerada como una parte esencial del diseño y funcionamiento del proceso(Hossain y de Lasa, 2008). Entre otros factores importantes en la elección del transportador se considera su costo y su impacto medioambiental, actualmente se considera prometedor el uso de minerales naturales y desechos de la industria (Adánez et al., 2012a) como es el caso de la Ilmenita (Cuadrat, 2012). En este proyecto se planteó la obtención de minerales en Colombia y la realización de su caracterización para la implementación en el proceso CLC, los estudios constaron en la distribución granulométrica por tamizaje, análisis de resistencia a la rotura, análisis semicuantitativo elemental y de morfología por medio del uso del microscopio electrónico MEB/EDS, la identificación de fases cristalinas mediante la difracción de rayos X o DRX y por último el análisis de área superficial y tamaño de poros mediante el método BrunauerEmmett-Teller a las muestras obtenidas.
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Caracterización fisicoquímica de un compuesto nanoestructurado poroso de Rutilo-titanato de Sodio
(Universidad del Valle, 2017) Avila Certuche, Leidy Margarita; Camargo Amado, Rubén de Jesús; Triviño Bolaños, Diego Fernando
En el presente proyecto de investigación se llevó a cabo la caracterización fisicoquímica de un compuesto nanoestructurado poroso de TiO2 rutilo-titanato de sodio para aplicaciones biomédicas, utilizando las técnicas de microindentación Vickers HV0.2, difracción de rayos X (DRX) y microscopia electrónica de barrido (SEM). Así mismo se evaluó el efecto de la variación de los parámetros de temperatura de sinterización (1100 °C y 1200°C), tiempo de sinterización (4 h y 8 h) y porcentaje de material porogénico (15 % y 30% NaHCO3), en la dureza, porosidad del material y fases cristalinas presentes. Se obtuvieron estructuras porosas de TiO2 en fase rutilo, titanato de sodio (Na0.8Ti4O8) y hexatitanato de sodio (Na2Ti6O13) en diferentes composiciones (wt%). Así mismo estructuras con diferentes tamaños de poro, porosidad y niveles de dureza. Los resultados muestran niveles de dureza en un intervalo de (255,72-908,99 HV0,2), tamaño de poros máximos y mínimos en un rango de (107,74- 377,58 µm y 12,11-17,28 µm) respectivamente y una porosidad entre (1,28-10,77%) aproximadamente. Como conclusión se tiene que el tamaño de poro, la porosidad y la dureza aumentan con el incremento de la temperatura y el tiempo de sinterización ya que estos factores pueden solidificar las muestras por desplazamiento y disminución de los espacios porosos en las muestras, igualmente, a mayor porcentaje de material porogénico, menor nivel de dureza debido a mayor tamaño de poro y porosidad, esto conlleva a que haya una menor densidad y por lo tanto menor resistencia a la penetración del indentador. El material nanoestructurado poroso de TiO2 (rutilo), titanato de sodio (Na0.8Ti4O8) y hexatitanato de sodio (Na2Ti6O13) obtenido, es adecuado para aplicaciones biomédicas como material para dispositivos o macrodispositivos celulares como soporte mecánico ya que los valores obtenidos de dureza son aptos para otorgar buena resistencia al implante y los tamaños de poro y porosidad son convenientes para dispositivos que permitan la vascularización, promoviendo la invasión celular y del tejido.
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Caracterización mecánica por nanoindentación y microindentación de películas de PVA-H3PO2-NAFION y de PVA-H3PO2-TIO2
(Universidad del Valle, 2012) Rojas Hernández, Laura Marcela; Camargo Amado, Rubén de Jesús
La nanoindentación y la microindentación son técnicas utilizada para medir la dureza y el módulo de elasticidad en una amplia gama de materiales que por características morfológicas o de proceso no pueden ser medidas por medios convencionales, por tal motivo se realizó un estudio de las propiedades mecánicas (dureza, módulo de elasticidad, porcentaje de deformación, energías plástica y elástica) de películas de PVA, PVA-H3PO2, PVA-H3PO2-Nafión con variación en la concentración de Nafión y películas de PVA-H3PO2-TiO2 con variación de la concentración de TiO2. Este estudio arrojó que las películas de PVA-H3PO2- Nafión al 50% de concentración de Nafión presenta las mejores propiedades mecánicas en comparación con todas las muestras analizadas.
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Carbón activado para la adsorción de oro de soluciones cianuradas a partir de carbones minerales
(Universidad del Valle, 2017) Morales Cabrera, Katherine Johana; Barraza Burgos, Juan Manuel; Martínez Mendoza, Karen Lorena
Se prepararon carbones activados por método físico a partir de carbones minerales de tres regiones colombianas, Costa Atlántica, Boyacá y Cundinamarca. El proceso se dividió en cuatro etapas; preparación y caracterización inicial de los carbones minerales, activación (carbonización y activación), caracterización de los carbones activados obtenidos y pruebas de adsorción. Para el proceso de activación se utilizó un sistema de seis reactores de lecho fijo con distribución de gases. La carbonización se definió como una etapa constate para todas las pruebas a una temperatura de 850°C y un tiempo de residencia de 2 horas y un flujo constante de nitrógeno de 650 mL/min a una presión de salida de 40 psi. La activación se realizó a 2 niveles de temperatura: 700 y 850°C y dos niveles de tiempo de residencia: 1.5 y 2.5 horas, con una entrada de un flujo constante de vapor de agua de 27. 46 L/min La adsorción de oro se realizó con agitación constante a 250 rpm durante 8 horas en una solución artificial de Au(CN)2 en medio básico de NaOH a un pH de 11.9. La caracterización de los carbones activados se realizó en el equipo ASAP 2020 por adsorción de N2 y mediante la aplicación de la teoría BET. El carbón de Cundinamarca presentó las mejores características físicas de carbono fijo (52,33%), cenizas (4,08%) y materia volátil (39,64%) con respecto a los carbones de Costa atlántica y Cerrejón. El mejor número de yodo obtenido (919 mg I2/g) se produjo a partir de carbón de Cundinamarca a una temperatura de activación de 850°C y un tiempo de residencia de 2.5 horas. Sin embargo el carbón activado que presentó la mayor capacidad de carga de oro (9.74 mg Au/ g CS) se produjo a partir de carbón de Cundinamarca a una temperatura de 850°C y un tiempo de residencia de 1.5 horas.
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Catalytic effect of boric acid in CO2 absorption
(Universidad del Valle, 2018) Ramírez Quintero, Adriana; Herrera Marín, Ana María; Marriaga-Cabrales, Nilson; Ramirez-Malule, Howard
As a consequence of the accelerated industrial growth, the problem involved in the treatment of gases emitted into the atmosphere by the industrial sector, especially carbon dioxide, takes on greater relevance. Therefore, the development and exploration of new technologies for the capture of CO2 must always be under investigation. This study employed a pilot-scale absorption unit to investigate the capacity of the absorption of carbon dioxide using an aqueous solution of sodium hydroxide and boric acid as catalyst. The evaluated parameters included two different concentrations of absorbent, operating temperature, and the kinetic effect due to the presence of boric acid. The results showed that when the concentration of the absorbent was increased, the removal of CO2 is highly favored. Also, the kinetic effect was favored when the operating temperature was stepped up, and the presence of boric acid improves the CO2 kinetic rate.
Acceso abierto
Combustión de metano en un lecho fluidizado discontinuo con minerales basados en óxidos de hierro y manganeso como transportadores sólidos de oxígeno
(Universidad del Valle, 2017) Montenegro Rosero, Andrea Lizeth; Narváez Legarda, Maira Alejandra; Forero Amortegui, Carmen Rosa
La combustión con transportadores sólidos de oxígeno CLC es una tecnología que utiliza óxidos metálicos capaces de aportar oxígeno en la combustión, produciendo una corriente concentrada de CO2 y H2O fácil de separar para su captura. Esta tecnología consta de un reactor de oxidación (RO) y otro de reducción (RR). Se realizó el estudio de minerales a base de Fe y Mn en un reactor de lecho fluidizado con el fin de identificar si son viables como TSO en la tecnología CLC, exponiéndolos a 30 ciclos de reducción-oxidación utilizando CH4 (20 %vol diluido en N2) como gas reductor y aire como gas oxidante a 750, 850 y 950ºC. Se estudió el comportamiento de los minerales con respecto a los productos gaseosos de las reacciones, eficacia de combustión, deposición de carbono, conversión del mineral durante la reducción, velocidad de atrición, aglomeración y su caracterización antes y después de los experimentos multiciclo. En los experimentos multiciclo el CH4 no reaccionó por completo a las tres temperaturas de operación, obteniendo la eficacia de combustión más alta de 81% a 950°C y 72% a 850°C para FEMA011 y OXMN010 respectivamente. La conversión de reducción más alta fue 16% a 950°C para FEMA011 y 28% a 850°C para OXMN010. La velocidad de atrición con respecto al tiempo presentó un comportamiento similar a las tres temperaturas, 0,09, 0,05 y 0,08 %p/h a 750, 850 y 950°C para FEMA011; así como 0,02, 2E-3 y 7E-3 %p/h a 750, 850 y 950 °C para OXMN010. Las muestras usadas de los minerales no presentaron una variación de tamaño o forma importante con respecto a las frescas, pero se evidencia que sufrieron desgaste, característica que fue más evidente conforme se incrementó la temperatura. La deposición de carbono fue baja para la FEMA011 a las tres temperaturas y el OXMN010 a 950°C lo afectó su reactividad y se presentó una leve aglomeración para el OXMN010 a 950°C. Se concluye que sólo el mineral OXMN010 es un TSO viable para la tecnología CLC y se recomienda realizar un tratamiento previo de impregnación a la FEMA011 para mejorar su comportamiento en LFd
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Comparación entre fotocatálisis con TIO2 y foto-fenton para la degradación del fenol en un reactor solar de placa plana
(Universidad del Valle, 2012) Tipaz Tipaz, Edith Amanda; Morales Gómez, Yarith; Arce Sarria, Augusto; Machuca Martínez, Fiderman
En este estudio se evaluó la degradación de una solución artificial de fenol en dos niveles de concentración (60ppm y 120 ppm de fenol), utilizando fotocatálisis con TiO2 y fotoFenton en un reactor solar de placa plana. En la fotocatálisis con TiO2 se varió la concentración del catalizador y el pH inicial en dos niveles; en foto-Fenton se varió la concentración del peróxido de hidrógeno [H2O2] y la relación de [H2O2]/ [Fe+2]. Para el análisis del efecto de cada una de las tres variables sobre el porcentaje de remoción de carbono orgánico total (COT), la demanda química de oxigeno (DQO)y la remoción de fenoles totales en los dos tratamientos, se utilizó el valor P del análisis de varianza con un 95% de confianza. También se evaluó Fenton a las mismas condiciones experimentales de foto-Fenton confirmándose la teoría que indica que se obtiene una mayor mineralización cuando se expone la reacción Fenton a la radiación solar. Los máximos porcentajes de degradación obtenidos en las condiciones evaluadas para la fotocatálisis con TiO2 fueron de 46,39% de remoción de COT, 59% de remoción de DQO y 74,61% de degradación de fenol con una concentración inicial 60 ppm de fenol, pH inicial de 3,5 y 1g/L de TiO2; en cambio para foto-Fenton se obtuvo un 95,80% de remoción de COT, 89,28% de remoción de DQO y 99,9% de degradación de fenol con una concentración inicial de 120 ppm de fenol, 0,05 mol/L de peróxido de hidrógeno y una relación de [H2O2]/ [Fe+2] igual a 15. Se realizaron comparaciones entre fotocatálisis con TiO2 y foto-Fenton cuando se alcanzó en cada caso el 90% de remoción de COT.
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Comportamiento de los elementos mayores en la combustión de residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar carbonizados hidrotérmicamente
(Universidad del Valle, 2024) Fuertes Bucheli, Richard Francisco; Barraza Burgos, Juan Manuel
Esta investigación evaluó el proceso de carbonización hidrotérmica como una alternativa para mejorar las características de los residuos agrícolas de cosecha de caña de azúcar (RAC) y reducir la formación de depósitos y la corrosión durante la combustión. Los resultados mostraron que las muestras de RAC sometidas a carbonización hidrotérmica entre 200 y 300 °C, con una relación másica agua/RAC de 5 y 10, presentaron una reducción significativa en la cantidad de elementos mayores. En particular, las condiciones de operación seleccionadas para la etapa experimental (300 °C y una relación másica agua/RAC de 5) no solo lograron una alta reducción de estos elementos, sino que también permitieron la eliminación del 100% del cloro presente en el RAC. La evaluación de los efectos de la carbonización hidrotérmica en la reducción de elementos mayores y su comportamiento durante la combustión del RAC hidrocarbonizado reveló que su uso como combustible favorece la partición diferenciada de los elementos mayores entre las cenizas y los gases de combustión. Las cenizas, compuestas por un 87.4% de silicio, contenían hierro (6.0%) y calcio (4.8%) en concentraciones significativas. El potasio y el azufre mostraron concentraciones menores, del 1.1% y 0.6% respectivamente, mientras que el manganeso se encontró en cantidades traza. Por otro lado, los gases de combustión contenían hierro (56.4%), silicio (18.8%), calcio (14.4%) y potasio (8.6%) en concentraciones significativas, con azufre (1.5%) y manganeso (0.2%) en bajas concentraciones. En resumen, la investigación mostró que la carbonización hidrotérmica redujo el contenido de elementos mayores presentes en el RAC, y que el uso del hidrocarbonizado obtenido contribuirá a reducir la formación de depósitos y la corrosión durante la combustión, debido a la disminución o eliminación de los elementos que provocan estos efectos.
Acceso abierto
Construcción, puesta en marcha y monitoreo de bioreactor con oxígeno limitado para el enriquecimiento de bacterias oxidantes de amonio [recurso electrónico]
(Universidad del Valle, 2011) Jímenez Orta, Julian Andrés; Sanabria, Janeth; Pinzón, María Helena
En la actualidad, la recuperación y tratamiento de las aguas residuales es compromiso fundamental para poder preservar los ecosistemas mundiales, la implementación de procesos de tratamiento y el mejoramiento de los procesos existentes es una necesidad, por esta razón se han generado numerosas investigaciones para un mejoramiento continuo de todos los procesos de tratamiento de aguas residuales. La contaminación generada por el avance industrial y el crecimiento demográfico va desde los desechos sólidos hasta la contaminación de las fuentes hídricas. Existen diversos tipos de tratamientos enfocados a la remoción de contaminantes de las aguas residuales, pero en su mayoría se enfocan en la remoción de la carga orgánica, dejando presentes en altas concentraciones compuestos como el fósforo o el nitrógeno (Ahn, 2006), la presencia de elevadas concentraciones de compuestos nitrogenados además de ser tóxicos, cambian las proporciones de los nutrientes en el cuerpo receptor poniendo en riesgo el equilibrio del ecosistema en el cual se están vertiendo las aguas residuales.
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Curvas de lavabilidad de un carbón usado en la empresa productora de papeles Carvajal Pulpa y Papel S.A. a través de separación gravimétrica
(Universidad del Valle, 2012) Naranjo Primo, Sandra Patricia; Guevara García, Andrés Felipe; Barraza Burgos, Juan Manuel
En el presente trabajo se aplicó como metodología experimental en el beneficio de carbón, la separación gravimétrica por medio denso, permitiendo construir curvas de lavabilidad requeridas para establecer las mejores condiciones de operación que entreguen como resultado altos rendimientos de fracciones másicas de carbón beneficiado con menor cantidad de cenizas. En la metodología experimental se consideraron como componentes fundamentales la densidad del medio y concentración de carbón, evaluando el efecto de estas variables sobre el rendimiento y la calidad del flotado. El proceso de separación gravimétrica se llevó a cabo a diferentes densidades y concentraciones, empleando una muestra de carbón a un tamaño fijo de partícula, el cual fue seleccionado acorde a los resultados obtenidos en la distribución granulométrica de la muestra original. El contenido inicial de cenizas en el carbón alimentado fue de 32% p/p, luego del proceso de beneficio mediante separación gravimétrica por medio denso se obtuvo una reducción en este porcentaje para cada una de las concentraciones trabajadas. Los porcentajes de ceniza de los carbones beneficiados obtenidos estuvieron en el rango de 5 a 7% p/p, para las tres concentraciones de pulpa de 10, 15 y 20% p/p con un rendimiento alrededor del 80% p/p y una densidad específica de separación de aproximadamente 1.38. Esto significa que se encontraron reducciones en los porcentajes de cenizas entre el 78.2 y 84.4 %.
Acceso abierto
Decoloración fotocatalítica de una mezcla de colorantes utilizando dióxido de titanio y peróxido de hidrógeno
(Universidad del Valle, 2013) Cerón Rosada, Oscar Eduardo; Pinta Bustamante, Raquel Estefanía; Machuca Martínez, Fiderman; Arce Sarria, Augusto
Se llevó a cabo el desarrollo experimental para la decoloración fotocatalítica de una mezcla de tintas, procedentes de una industria litográfica, en un colector parabólico compuesto (CPC) al contacto con radiación solar, empleando dióxido de titanio (TiO2) como fotocatalizador y peróxido de Hidrógeno (H2O2) como oxidante. La fotocatálisis heterogénea es considerada como una Tecnología de Oxidación Avanzada (TAO), que promueve una reducción de los contaminantes en los efluentes industriales previamente a un tratamiento biológico. De esta manera se desarrolló un estudio cuya variable de respuesta es el porcentaje de reducción de color (decoloración) para las diferentes proporciones tinta:agua y por consiguiente de su concentración; además se considera los efectos de decoloración causados por: fotocatálisis sin H2O2, adsorción, fotolisis y oxidación causada solo por peróxido. El resultado de este estudio confirma la viabilidad del tratamiento con valores apropiados para la fotodecoloración, para ciertos arreglos de las variables a evaluar, además verifican la importancia de las TAO para este tipo de desechos industriales que no son fácilmente degradables.
Acceso abierto
Desarrollo de una alternativa alimenticia a partir de la semilla de Jatropha curcas
(Universidad del Valle, 2014) Uribe Ospina, Alejandra; Yépez López, Karen Tatiana; Restrepo Osorio, Jaime; Colmenares de Vélez, Ana Julia; Hincapié Silva, Mario
La Jatropha curcas es un árbol pequeño multipropósito resistente a las sequías. Sus semillas son ricas en aceite y la torta del núcleo de Jatropha obtenido tras la extracción del aceite es rica en proteína. Con el fin de desarrollar una alternativa alimenticia a partir de la torta resultante de la extracción del aceite de las semillas de Jatropha curcas, se realizó un estudio centrado principalmente en el procedimiento para la obtención de la harina de Jatropha curcas considerando todos los procesos adjuntos: se planteó un pretratamiento para la utilización de núcleos de semilla, se llevó a cabo la extracción de aceite con prensa hidráulica, se caracterizó el aceite, se estudió la estabilización de los ácidos grasos libres en la torta residual al someterla a vapor en autoclave variando el tiempo de exposición y se le hizo seguimiento por 23 días, encontrando que el mejor tiempo para estabilizar los ácidos grasos presentes fue 10 minutos a 121ºC. La semilla de Jatropha curcas contiene una sustancia tóxica llamada ésteres de forbol, por lo tanto, fue necesario realizar un procedimiento de detoxificación a la harina obtenida. Se caracterizó los núcleos de semilla en diferentes fases del proceso por análisis proximal, se estudió la implementación del método de detoxificación química con etanol combinado con tratamiento térmico con el cual se alcanzó una disminución del 83% de ésteres de forbol respecto a su contenido inicial, se analizaron dos variedades de semilla con niveles diferentes de ésteres de forbol, encontrando que la considerada no tóxica presentó 37% de ésteres de forbol con respecto a la considerada tóxica. La presencia de este compuesto se realizó por HPLC. La harina tratada con un 20% de proteína bruta, se presenta como una alternativa potencial en alimentación para varios animales, a los que se les puede suministrar una cantidad de harina de Jatropha curcas procesada en menor proporción comparado con el alimento típico sin alterar el contenido de proteína bruta en la dieta. Con el aceite obtenido, se hizo biodiesel con una concentración de 97,9% de ésteres metílicos y un rendimiento de 68,6% w/w respecto al aceite inicial.
Acceso abierto
Descontaminación de lixiviados pretratados, por electrodosificación y floculación, aplicando oxidación fotofenton
(Universidad del Valle, 2012) Franco Montoya, Leidy Carolina; Guiffo Cardona, Laura Marcela; Machuca Martinez, Fiderman; Donneys Victoria, Dayana
Los lixiviados generan una problemática ambiental severa, debido a que podrían contaminar el suelo y las fuentes hídricas. Para minimizar los efectos, los lixiviados deben ser recogidos y posteriormente tratados para poder verterse en algún cuerpo hídrico de acuerdo a las normas de vertimiento, de cada país. En el estudio se evaluó el comportamiento del proceso fotofenton con radiación ultravioleta, aplicado a una muestra del lixiviado producido en el Relleno Sanitario Presidente (Buga, Valle del Cauca), pretratado por electrodosificación y floculación. El efecto de las variables pH inicial y relación peróxido de hidrógeno-hierro(II) (H2O2/Fe2+) fue estudiado con el objetivo de determinar la capacidad de eliminación de parámetros contaminantes como carga orgánica representada como demanda química de oxígeno (DQO), contenido de carbono orgánico disuelto (COD), color, turbiedad, nitrógeno amoniacal y demanda biológica de oxígeno (DBO5). Se encontró que bajo las condiciones: pH 4 y relación molar H2O2/Fe2+ 9, se lograron reducciones de 49% en COD, 41% en DQO, 81% en color, 33 % en DBO5 y 53% turbiedad.
Acceso abierto
Desempeño del proceso electroflox en aguas residuales de tintas
(Universidad del Valle, 2011) Leal Acosta, Julián David; Machuca-Martinez, Fiderman; Marriaga Cabrales, Nilson de Jesús
Se evaluó el desempeño del tratamiento electroquímico ex situ1 de un efluente contaminado con tintas flexográficas desde el punto de vista técnico-económico manipulando las variables de densidad de corriente (j=9.3 A/m2 y j=18.5 A/m2 ) y pH inicial (pH0=1.0 y pH0=3.0) en la etapa de disolución anódica frente al consumo eléctrico, para la etapa de floculación se valoró la incidencia del pH de floculación (pH=7.0, pH=9.0 y pH=11.0) y la cantidad de carga eléctrica específica suministrada (c), expresada en culombios por litro (100 c/ℓ, 200 c/ℓ, y 300 c/ℓ) en la reducción de color y la disminución del COT. Mediante el tratamiento propuesto se logró reducir el color real del efluente en un 100% y el COT en un 97%. Con una cantidad de carga eléctrica específica 10 veces menor a estudios anteriores empleando procesos in situ de electrocoagulación. El costo de los agentes coagulantes para tratamiento planteado se redujo en un 62% frente al costo de agentes coagulantes tradicionales en igual cantidad estequiométrica, sin embargo al incluir el costo de agentes controladores de pH, el valor total del tratamiento por Electroflox ($1 011/m3 ) fue similar a los procesos químicos tradicionales

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