Con el objetivo de determinar el efecto de la aplicación de estiércol de lombriz en la disponibilidad de cromo y arsénico en el cultivo de maíz de la variedad amiláceo (Zea mays L.) INIA-606 “Choclero Prolífico” en suelos agrícolas del distrito de Orcotuna, se realizó un estudio de intervención con un diseño completamente al azar (DCA); en bolsas de plástico, distribuido en 3 bloques, con 5 tratamientos, haciendo un total de 15 unidades experimentales; en cada bolsa de plástico, se colocó 2 kg de sustrato (suelo + % de estiércol de lombriz), el porcentaje de estiércol de lombriz fue de 5%, 10%, 15% y 20% más un testigo, se dejó que las plantas se desarrollen por un periodo de 62 días y luego se analizó la presencia de, cromo y arsénico en la parte aérea de las plantas de maíz; se encontró que la aplicación de estiércol de lombriz reduce la disponibilidad de cromo en la parte aérea de la planta del maíz y aumenta la disponibilidad del arsénico en las partes aéreas evaluadas en suelos agrícolas con presencia de metales pesados.

Los métodos convencionales para la remoción de Arsénico solo pueden remover concentraciones bajas, pero no lo suficiente para ciertos rangos de concentración. Por lo que el tratamiento en aguas industriales se realiza en varias etapas, la reducción de arsénico a valores por debajo del recomendado por la legislación ambiental peruana, o más aun a valores por debajo de lo recomendado por la OMS, solo se logran mediante métodos avanzados de tratamiento. Por lo tanto, nos hemos planteado el siguiente objetivo; “Determinar la capacidad de adsorción de Arsénico en arena verde mediante prueba rápida en una columna a pequeña escala (RSSCT) como tratamiento complementario a la oxidación - coagulación y sedimentación en aguas decantadas de una presa de relaves”. Del desarrollo del presente estudio se llegó a las siguientes conclusiones: El análisis estadístico determinó la existencia de una relación lineal para la isoterma de Freundlich con datos experimentales para 1 g y 0,1 g de arena verde. En las pruebas de laboratorio para determinar la capacidad de adsorción de la arena verde, mediante el uso de la columna (RSSCT) para tiempo de contacto de 8 minutos y 4 minutos, se determinó que por cada volumen de lecho los porcentajes de remoción para un tiempo de contacto de 8 minutos son mayores. Se usó el modelo de Clark debido a que se ajusta mejor a la isoterma de Freundlich. Se utilizó las constates de Freundlich para ajustar los datos al modelo de Clark, a partir del cual se realizó el escalamiento con datos experimentales para encontrar los parámetros de diseño de una columna a escala completa con un caudal de 25,92 L/s (93,312 (m3/h). La columna a escala completa diseñada con la información proporcionada por la curva de rompimiento y los datos experimentales tiene un EBCT de 8 min, una altura de 7,2 m, un diámetro de 1,28 m, se requiere una masa de arena verde de 4980 kg, con estas características esta columna sería capaz de tratar 18924 m3, en 8,45 días, después de la cual se tiene que realizar una regeneración de la arena verde.

Cartas al editor

Tesis por compendio / [ES] El estudio de la materia sometida a condiciones extremas de presión y/o temperatura nos permite ampliar nuestros conocimientos sobre sus propiedades estructurales, elásticas, vibracionales, ópticas, eléctricas y magnéticas; comprender y predecir su comportamiento frente a estas condiciones; y valorar su aplicabilidad en ámbitos tan dispares como la computación cuántica, los semiconductores, la ciencia de materiales, la medicina o la farmacología. La presión es una variable termodinámica relativamente rápida y fácil de modificar que nos permite avanzar en la comprensión del comportamiento de la materia en función de las múltiples propiedades que la definen. Cuando las propiedades de un material no estable en condiciones ambientales mejoran bajo presión, y se prevé que su utilización pueda desarrollar aplicaciones novedosas o mejorar las ya existentes, se puede estudiar la posibilidad de sintetizar este nuevo material a presión ambiente aprovechándonos de las barreras cinéticas entre las transiciones de fase. El desarrollo tecnológico de las técnicas de caracterización de las propiedades de los materiales, así como de los modelos teóricos que permiten realizar cálculos ab initio, junto con la aplicación de altas presiones, han facilitado la consecución de los objetivos de análisis y comprensión de las propiedades estructurales, mecánicas, electrónicas y vibracionales de los compuestos de tipo As2X3 (sesquióxidos y sesquicalcogenuros de arsénico) de esta tesis doctoral. Con este fin se recoge en la presente tesis el compendio de los trabajos realizados en varios compuestos de tipo As2X3, en concreto los compuestos estudiados han sido la arsenolita pura (As4O6), el compuesto resultante al medir la arsenolita con He como medio transmisor de presión (MTP) a altas presiones (As4O6.2He), el oropimente (alfa-As2S3) y el telururo de arsénico (alfa-As2Te3). El análisis y la comprensión de las propiedades de estos compuestos ha supuesto un avance en el estudio de los sesquióxidos y sesquicalcogenuros del grupo 15, y allana el camino para diseñar nuevos sesquicalcogenuros del grupo 15 y compuestos relacionados con propiedades termoeléctricas o aislantes topológicas, tanto a presión ambiente como en condiciones extremas. / [CA] L'estudi de la matèria sotmesa a condicions extremes de pressió i/o temperatura ens permet ampliar els nostres coneiximents sobre les seus propietats estructurals, elàstiques, vibracionals, òptiques, eléctriques i magnétiques; comprendre i predir el seu comportament front a aquestes condicions; i valorar la seua aplicabilitat en àmbits tan dispars com la computació cuántica, els semiconductors, la ciència de materials, la medicina o la farmacologia. La pressió és una variable termodinàmica relativament ràpida i fàcil de modificar que ens permet avançar en la comprensió del comportament de la matèria en funció de les múltiples propietats que la defineixen. Quan les propietats d'un material no estable en condicions ambientals milloren sota pressió, i es preveu que la seua utilització puga desenvolupar aplicacions novedoses o millorar les ja existents, es pot estudiar la posibilitat de sintetitzar aquest nou material a pressió ambient aprofitant-nos de les barreres cinètiques entre les transicions de fase. El desenvolupament tecnològic de les técniques de caracterització de les propietats dels materials, així com dels models teòrics que permeten realitzar càlculs ab initio, junt amb l'aplicació d'altes pressions, han facilitat la consecució dels objectius d'análisi i comprensió de les propietats estructurals, mecàniques, electròniques i vibracionals dels compostos de tipus As2X3 (sesquiòxids i sesquicalcogenurs de arsenic) d'aquesta tesi doctoral. Amb aquest fi s'arreplega en la present tesi un compendi dels treballs realitzats a varios compostos de tipus As2X3, en concret els compostos estudiats han segut l'arsenolita pura (As4O6), el compost resultant de mesurar l'arsenolita amb He com a mitjà transmisor de pressió (MTP) a altes pressions (As4O6.2He), l'oropiment (alfa-As2S3) i el telurur d'arsenic (alfa-As2Te3). L'anàlisi i la comprensió de les propietats d'aquestos compostos ha suposat un avanç a l'estudi dels sesquiòxids i sesquicalcogenurs del grup 15, i aplana el camí per a disenyar nous sesquicalcogenurs del grup 15 i compostos relacionats amb propietats termoelèctriques o de aillants topològics, tant a pressió ambient com en condicions extremes. / [EN] The study of matter under extreme conditions of pressure and/or temperature allows us to extend our knowledge about their structural, mechanical, vibrational, electrical, optical and magnetic properties; understand and predict their behaviour under these extreme conditions; and validate their possible application in several fields such as quantum computing, semiconductors, material science or pharmacology. Pressure is a thermodynamic variable easy to modify which allows us to advance in the comprehension of the behaviour of the multiple properties of the matter. When the properties of a material unstable at ambient conditions show a significant progress, this material can be postulated as a possible candidate to develop novel properties or improve those already existing; then, the synthesis of this metastable compound can be studied by the application of pressure and temperature and taking advantage of the kinetic barriers that stabilize high pressure phases. The technical development suffered by the characterization techniques, which are used to analyse the properties of materials, together with the theoretical models that allows to perform ab initio calculations, have facilitated to reach the objective of the analysis and understanding of the structural, mechanical, electronic and vibrational properties of the compounds belonging to the As2X3 family (arsenic sesquioxides and sesquichalcogenides) studied in this PhD thesis. To this aim, the present PhD thesis collects a compendium of the works done about several As2X3 compounds. In particular, the compounds studied here have been: pure arsenolite (As4O6), the resulting material from expose the arsenolite with helium as pressure transmitting medium at extreme conditions of pressure (As4O6.2He), orpiment (alpha-As2S3) and arsenic telluride (alpha-As2Te3). The analysis and comprehension of the properties of these compounds have provided a significant advance in the study of sesquioxides and sesquichalcogenides belonging to the group 15, and pave the way to design new sesquichalcogenides of the same group and related compounds with thermoelectric or topological insulating properties, at ambient or under extreme conditions. / Cuenca Gotor, VP. (2019). Estudio de compuestos As2X3 bajo presión [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/125699 / Compendio

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Metalurgia Extractiva / Ingeniero Civil de Minas / Se ha investigado y desarrollado un nuevo proceso pirometalúrgico, para eliminar arsénico y antimonio de una mata de cobre compleja rica en impurezas, producida a partir de concentrados de cobre sulfurados. Para asentar las bases de esta tecnología se investigaron las relaciones de fases y la distribución de elementos entre las fases en equilibrio en el sistema Cu-Fe-S-As-Sb saturado con carbón. La investigación se llevó a cabo mediante la realización de una serie de pruebas a escala de laboratorio, evaluando cuatro niveles de impureza de 3, 6, 9 y 12 %másico total de carga (RAs/Sb = 1), en un horno eléctrico experimental a una temperatura de 1473 K, bajo un ambiente altamente reductor. Esto, seguido por un método de enfriamiento rápido por agua, permite que se formen tres fases condensadas distintas en el equilibrio termodinámico; una mata de cobre, una aleación rica en cobre y otra aleación rica en fierro. Las muestras obtenidas de los experimentos fueron analizadas mediante técnicas de análisis de plasma inducido (ICP), espectroscopia de absorción atómica (AAS), espectroscopia infrarroja (CIS) y gravimetría. Los resultados fueron comparados con los datos termodinámicos obtenidos de los sistemas Cu-Fe-S-X-C (X= As, Sb) y se discutieron sobre la base de los coeficientes de actividad de Raoult para el arsénico y el antimonio en la fase de mata para cinco distintos contenidos de cobre. Los modelos matemáticos que gobiernan dichos coeficientes de actividad se basan en los parámetros de interacción para los compuestos menores de la fase de aleación rica en hierro generada en la línea de la brecha de miscibilidad donde coexisten tres fases, y se expresan como: ln[γAs]= -6 + 13 NAs + 7.3 NCu + 9.7 NC + 23.3 NS + 38.1 NSb ln[γSb]= -1.4 + 3 NSb + 23.1 NCu + 18.3 NC - 348.6 NS + 99.8 NAs Donde γX es el coeficiente de actividad para el elemento X = As, Sb y NY es la fracción molar del elemento Y = As, Sb, Cu, C, S. Mediante el análisis de los datos obtenidos se realizaron cálculos de balances de masa relativos al tratamiento de limpieza de una mata de cobre rica en arsénico y antimonio por medio de la adición de arrabio. Los resultados indicaron que, al utilizar una técnica de separación de fases, es factible limpiar hasta un 60% del contenido de As y Sb en una mata de cobre compleja, recuperar cobre valorable tanto en la mata como en la fase de aleación rica en cobre, la eliminación de hierro, arsénico y una aceptable cantidad de antimonio hacia la fase rica en hierro, la cual se podría descartar como un desecho inofensivo y ambientalmente estable.

Los procesos más eficientes de remoción de arsénico remueven en mayor cantidad el arsénico en forma de arseniato (As(V)) en comparación al arsenito (As(III)), debido a ello, el tratamiento de remoción de arsénico debe incluir una etapa de pre oxidación para convertir el arsenito en arseniato. Es por ello que en la presente tesis, se desarrolla y evalúa un electrodo de fieltro de grafito modificado con óxido de manganeso-cobalto para así aplicarlo en la oxidación de arsénico (III) a arsénico (V) en sistemas acuosos. La preparación de los electrodos se realiza mediante electrodeposición anódica evaluando parámetros como la relación molar Mn/Co, pH, potencial y tiempo de deposición. Se determinó que los parámetros de deposición más favorables para la oxidación de arsénico (III) a arsénico (V) son a 60 min, pH=3, 1,5 V y relación molar de Mn/Co de 5:1. El electrodo modificado es caracterizado mediante voltametría cíclica, espectrofotometría UV-visible por reflectancia difusa, microscopia electrónica de barrido, difracción de rayos X y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier de reflectancia total atenuada. En la evaluación de las condiciones experimentales (pH y potencial de trabajo) para favorecer la oxidación del As(III) a As(V) se determinó que en medios de pH ácidos se favorece la oxidación del As(III) y se encontró menores tiempos de oxidación del As(III) a potenciales de trabajo de 2,5 V. Además, el fieltro de grafito modificado con óxidos mixtos de Mn-Co mostró una mayor efectividad en la oxidación del As(III) a As(V) respecto al fieltro de grafito modificado solo con óxidos de manganeso. / Tesis

La presente investigación tiene como objetivo principal el estudio de la adsorción de arsénico empleando materiales adsorbentes a base de quitosano modificado. La importancia de este estudio radica en la creciente preocupación por el impacto ambiental y el efecto negativo a la salud generada por este contaminante debido su alta toxicidad a bajas concentraciones y a su capacidad de bioacumulación. Los materiales adsorbentes se obtienen a partir del material precursor quitosano (QUI). Con posteriores modificaciones realizadas al precursor, como la incorporación del grupo carboxilo (COOH) formando el carboximetilquitosano (CMQ), la funcionalización con Fe por impregnación mediante el método de oxidación in situ con un post tratamiento tanto para el QUI como para el CMQ, se obtienen como materiales resultantes Fe-QUI y Fe-CMQ. Los materiales adsorbentes son caracterizados mediante diferentes técnicas instrumentales: RMN, FTIR, DRX, SEM, EDX, valoración potenciométrica, titulación Boehm y pHPZC La estabilidad y el porcentaje de hierro impregnado también son evaluados. Los resultados del estudio de adsorción muestran que los adsorbentes obedecen al siguiente orden: Fe-CMQ > Fe-QUI > QUI >> CMQ, en base a la mayor capacidad de adsorción obtenida tanto para la retención del As (III) y As (V). La evaluación de parámetros de adsorción (pH y masa de adsorbente), demuestra que la adsorción de As (III) se favorece a pH 9 con una masa de 30 mg de adsorbente, en tanto que para el As (V) la adsorción se favorece a pH 4 y con una masa de 20 mg, debido a la especiación que sufren ambos adsorbatos. Todos los resultados cinéticos se correlacionan mejor con el modelo de pseudo segundo orden, evidenciando una interacción adsorbato-adsorbente en base a la disponibilidad de sitios activos (interacción ácido/base y electrostática). Así mismo, las isotermas de adsorción y los resultados en general muestran que la adsorción se produce en centros activos con una superficie heterogénea y con una distribución homogénea de energía. / The main objective of the present investigation is the study of the adsorption of arsenic with adsorbent materials based on modified chitosan. The importance of this study lies in the growing concern about the environmental impact and the negative effect on the health generated by this pollutant due to its high toxicity at low concentrations and its bioaccumulation capacity. The adsorbent materials are obtained from the precursor material chitosan (QUI). Subsequent modifications made to the precursor, such as the incorporation of the carboxyl group (COOH) to form the carboxymethylchitosan (CMQ), the functionalization with iron by impregnation and in situ oxidation method with a post treatment for both QUI and CMQ, resulted in the materials Fe-QUI and Fe-CMQ. The adsorbent materials are characterized by different instrumental techniques: NMR, FTIR, XRD, SEM, EDX, potentiometric titration, Boehm titration and pHPZC. Stability and percentage of iron impregnated are also evaluated. The adsorption study results indicate that materials obey the following order: Fe-CMQ> Fe-QUI> QUI >> CMQ, based on the higher adsorption capacity obtained for both retention of As (III) and As (V). The evaluation of adsorption parameters (pH and adsorbent mass), shows that the adsorption of As (III) is favored at pH 9 with a mass of 30 mg of adsorbent, whereas for As (V) the adsorption is favored at pH 4 and with a mass of 20 mg, due to the adsorbates speciation. All kinetic results are better correlated with the pseudo second order model, evidencing an adsorbate-adsorbent interaction based on the availability of active sites (acid / base and electrostatic interaction). Also, the adsorption isotherms results in general show that the adsorption occurs in active centers with a heterogeneous surface and with a homogenous distribution of energy. / Tesis

Ingeniero Civil / Recientemente, los sistemas de tratamiento natural conocidos como humedales artificiales se han convertido en una alternativa real para el tratamiento de aguas contaminadas con arsénico, con menores costos y de manera más sustentable que los sistemas tradicionales. Sin embargo, al ser una aplicación relativamente nueva, es necesario ampliar el conocimiento general del funcionamiento de estos sistemas. Diversos estudios hablan de la importancia de conocer y caracterizar el régimen hidráulico en un humedal, lo que permite mejorar los diseños y las tasas de remoción de contaminantes. El objetivo del estudio es determinar el efecto que tienen la carga superficial y la presencia de vegetación en la distribución de tiempos de retención y la remoción de arsénico en un sistema de humedales construidos a escala de laboratorio. Se construyó una instalación experimental con seis celdas de acrílico de 60x20x20 cm (largo, ancho y alto) que emplean zeolita clinoptitolita como medio de soporte. Para determinar el efecto de la vegetación tres son plantadas con Phragmites Australis. Se desarrolla un procedimiento que permite realizar una prueba de trazador midiendo la conductividad eléctrica del efluente, la complejidad de ésta radica en que la zeolita es un medio reactivo. De esta prueba se obtienen parámetros hidrodinámicos que permiten realizar comparaciones entre experimentos (velocidad media, distribución de tiempos de retención, coeficiente de dispersión, Pe y Re). Posteriormente, se hace circular por las celdas agua contaminada con una calidad representativa del Río Azufre (XV Región, Chile), y se miden parámetros in situ (pH, OD, ORP y conductividad eléctrica) y concentraciones de As y Fe disueltos en el efluente. Los resultados indican que las celdas presentan un tiempo de retención medido mayor al nominal, indicativo de ineficiencia hidráulica. La presencia de vegetación provoca tiempos de retención promedio 31% menores y mayor dispersión hidrodinámica respecto a una celda sin plantas. También se verificó que mayores cargas hidráulicas generan una mayor diferencia entre tiempos de retención real y nominal, por ejemplo, al usar una carga de 20 mm=d los tiempos observados son un 21% menores que al usar una carga de 80 mm=d. Respecto de la remoción de contaminantes, se observó que el As y Fe son removidos eficientemente del agua, teniendo concentraciones, en prácticamente todos los casos, menores a los límites de detección. No se hall´o influencia de la vegetación en la remoción de As y Fe. Finalmente se midió y estudió el efecto de la evaporación y evapotranspiración, encontrándose que considerar estos factores ambientales afecta de manera importante los cálculos de tiempos de retención y en menor medida las tasas de remoción de contaminantes.

Ingeniera Civil Química. Ingeniera Civil en Biotecnología / La minería en Chile es una actividad clave para el desarrollo del país y actualmente se enfrenta a problemáticas relacionadas a la presencia de elementos contaminantes en sus efluentes que son altamente tóxicos como el arsénico. Las normativas medioambientales existentes, el riesgo para las especies pertenecientes al ecosistema, incluyendo la salud humana, y la penalización en mercados internacionales por la presencia de arsénico en concentrados de cobre exportados, han derivado en la necesidad de desarrollar tecnologías para la recuperación de metales que sean amigables con el medioambiente y económicamente rentables. EcoMetales es una filial de Codelco cuyo objetivo es dar solución a estos problemas y para ello cuenta con su Planta de Abatimiento de Arsénico y Antimonio en la cual utilizan peróxido de hidrógeno para oxidar el arsénico presente en los efluentes de la división Chuquicamata de Codelco. Este elemento oxidado posteriormente precipita en forma de escorodita y es almacenado en depósitos de la empresa. Sin embargo, este proceso posee un alto costo y el peróxido de hidrógeno corresponde al 50% de los gastos asociados a insumos. Además, el nuevo escenario normativo que entra en vigor en 2018 sumado al aumento en las impurezas debido al envejecimiento de los yacimientos pronostican un alza en los costos. Debido a esto EcoMetales ha encargado al ICDB y al CeBiB desarrollar un proyecto para reemplazar el uso de peróxido por microorganismos que oxiden el arsénico. En el marco de este proyecto se encuentra el trabajo desarrollado en esta memoria que consiste en el estudio, dimensionamiento y diseño del biorreactor en el cual se llevará a cabo la oxidación biológica de arsénico junto con la determinación del punto de incorporación y la estimación del CAPEX. La metodología de trabajo consiste en una etapa de investigación bibliográfica, seguida por el diseño y dimensionamiento del sistema para finalmente estimar el CAPEX y realizar un análisis de sensibilidad. Los resultados principales indican que el microorganismo a utilizar es Acidithiobacillus ferroxidans y que se necesitarán dos biorreactores cuyos volúmenes son 51 [m3] y 304 [m3] para reducir el contenido de As+3 de 4 [g⁄L] a 0,002 [g⁄L]. El costo de inversión se estima de US$713.000 y el análisis arroja que el proyecto es altamente sensible a la cinética de crecimiento del microorganismo, mientras que se ve levemente afectado por las variaciones en el contenido de arsénico y presenta una mayor influencia a los cambios en la concentración de hierro. Finalmente, se concluye que el proyecto sería técnica y económicamente factible según el costo de inversión calculado y las dimensiones obtenidas, pero es necesario realizar la estimación de los costos de operación y el balance del flujo de caja para tener mayor seguridad de este resultado.

Introducción: En la zona sur del Perú, las concentraciones de Arsénico en el agua de consumo son elevadas, ya sea por razones geogénicas ó antropogénicas; lo que constituye un riesgo para la salud de sus pobladores. Objetivo: Determinar las concentraciones de Arsénico en orina de pobladores adultos del distrito de Ite. Materiales y métodos: El método utilizado en la presente investigación, para determinar la concentración de Arsénico total (AsTot) en las muestras de orina, fue el de Espectrofotometría de Absorción Atómica con Generación de Hidruros (EAAGH). Se trabajó con 141 muestras; las concentraciones de AsTot, se ajustaron al valor de la creatinina excretada en orina. Resultado: El promedio de la concentración de arsénico obtenido, en orina de pobladores adultos del distrito de Ite, es de 36,4918 µg/g de creatinina. Conclusión: La concentración promedio de arsénico por gramo de creatinina excretada, en orina de pobladores adultos del distrito de Ite, excede el Límite de Tolerancia Biológica establecido para dicho elemento (20µg/g de creatinina). Palabras claves: Arsénico, Límite de tolerancia biológica, creatinina, Espectrofotometría de absorción atómica con generación de hidruros.