Ingeniero Civil Químico / El presente trabajo de título tuvo como objetivo realizar una evaluación técnica y ambiental, a nivel de prefactibilidad, de una planta de extracción de tierras raras en Chile. Para ello se llevó a cabo una revisión del estado del arte de las tecnologías utilizadas en el procesamiento de los distintos minerales de tierras raras, escogiendo el mineral de tipo arcilloso como fuente de los elementos, debido a la presencia de estos yacimientos en Chile y su alto contenido de tierras raras de tipo pesadas. El proceso analizado se encuentra basado en lixiviación en reactores y extraccion por solvente para purificación y separación de los elementos de interés. Se fijó una producción anual de 2.500 toneladas de óxidos de tierras raras, en una operación continua de 96 horas semanales, obteniendo 3 productos comercializables de mezclas de óxidos de tierras raras: uno de tipo ligero con contenido importante de lantano y neodimio, otro con alto contenido de itrio y el último del tipo pesado con alto contenido de disprosio e iterbio. Para alcanzar la producción fijada, se requieren procesar 220 [t h-1] de mineral arcilloso con 0,3% en peso de elementos de tierras raras. Se dimensionaron los equipos requeridos según el proceso planteado, el cual incluye dos reactores de lixiviación de 280 m3, 24 mezcladores-decantadores para 2 etapas de extracción por solventes junto a sus etapas de reextracción (con volúmenes de 8 a 46 m3 para los mezcladores y 4,5 a 9,5 m3 para los decantadores), 5 reactores de precipitación (con volúmenes de 20 a 50 m3), 5 hornos de calcinación (con largos de 28 a 54 m y diámetros internos de 0,85 a 1,6 m), 5 filtros de tipo rotatorio (con diámetros entre 4 y 9,5 m y áreas de filtrado de 10 a 70 m2), y las bombas necesarias para realizar el transporte de líquidos en el proceso. De los resultados de diseño obtenidos se observó que en etapas posteriores de ingeniería se debe optimizar el uso de recursos hídricos en el proceso, el cual presenta según las tecnologías escogidas una demanda aproximada de 600 t h-1 de agua, además de un estudio de la integración energética del proceso para disminuir el consumo actual de 50,2 GJ para la producción de una tonelada de óxidos de tierras raras. Considerando el inherente impacto ambiental reportado para este tipo de minería, se realizó una inspección de la normativa ambiental asociada a esta, concluyendo la pertinencia de un estudio de impacto ambiental junto a la selección de variables y parámetros relevantes en las etapas de construcción y operación del proyecto, como por ejemplo composición de los residuos, su temperatura y pH. Con respecto a lo anterior, se determinó que los residuos líquidos de la planta requieren un pretratamiento antes de su descarga para asegurar que se cumplan las normas establecidas referentes a contaminantes, pH y temperatura. Además, las emisiones gaseosas requieren ser tratadas en un reactor catalítico que aseguren un baja emisión de monóxido de carbono, para cumplir la norma chilena y prevenir impactos en la salud de personas vinculadas a la planta.

En la presente tesis se evalúan las propiedades ópticas y las características de emisión de luz de películas delgadas amorfas de AlN, SiN y SiC:H dopadas con Tb. La caracterización óptica se centra en la determinación del ancho de banda, la energía de Urbach y el foco de Urbach a partir de mediciones ópticas. Se desarrolla un modelo, basado en fluctuaciones térmicas de la banda, para describir la absorción fundamental sobrepuesta con las colas de Urbach. Luego, se realiza un análisis de la existencia y significado del foco de Urbach y se contrasta con modelo anterior. Uno de los principales resultados en esta parte es la capacidad del modelo antes mencionado para distinguir las regiones de Urbach y Tauc del coeficiente de absorción. En este caso, películas delgadas de a-SiC:H depositadas en distintas condiciones de dilución de hidrógeno exhibieron un ancho de banda no correlacionado con la energía de Urbach al usar este modelo, en contraste a lo que se observa típicamente después de utilizar el modelo de Tauc. El análisis de características de emisión de luz se centra al proceso de activación térmica que sufren los iones de tierras raras cuando se calientan las muestras. El efecto de la temperatura de recocido, temperatura de la muestra y concentración de tierras raras en la intensidad de la emisión de luz se evalúa bajo fuentes de excitación de fotones y electrones. Se utiliza un modelo de tasa de transiciones para ajustar la intensidad de luz global asociada al Tb en películas delgadas de a-SiC:H:Tb3+ frente a la concentración de Tb después de diferentes temperaturas de recocido. Se recupera una energía de activación asociada a la activación térmica. Finalmente, en el caso de a-SiC: H: Tb3+, se observa una disminución del efecto de enfriamiento de la concentración, lo que sugiere un mecanismo adicional para aumentar la intensidad de emisión de luz relacionada con Tb. / In the present thesis the optical properties and light emission features of Tb-doped amorphous AlN, SiN and SiC:H thin films are assessed. The optical characterization is focused in the determination of the bandgap, Urbach energy and Urbach focus from optical measurements. A model, based on thermal band-fluctuations, to describe the fundamental absorption overlapped with Urbach tails is developed. Thenceforth, an analysis of the existence and meaning of the Urbach focus is performed and contrasted with the latter model. One of the main results in this part is the capability of aforementioned model to distinguish the Urbach and Tauc regions of the absorption coefficient. In this matter, a-SiC:H thin films grown with distinct hydrogen dilution conditions exhibited an uncorrelated bandgap with the Urbach energy when using this model, contrary to what is typically observed after applying the Tauc model. The light emission features analysis is concerned with the thermal activation process that rare earth ions suffer when annealing the samples. The effect of the annealing temperature, sample temperature and rare earth concentration on the light emission intensity is assessed under photon and electron excitation sources. A rate equation model is used to fit the overall Tb-related intensity of a-SiC:H:Tb3+ versus the Tb concentration after different annealing temperatures. An activation energy associated to the thermal activation is recovered. Finally, in the case of a-SiC:H:Tb3+ a diminution of the concentration quenching effect is observed suggesting an additional mechanism to enhance the Tb-related light emission intensity. / In dieser Arbeit werden die optischen Eigenschaften und die Lichtemission der dünnen amorphen Schichten AlN, SiN und SiC:H dotiert mit Tb untersucht. Die optische Charakterisierung beschränkt sich auf die Bestimmung der Bandlücke, der Urbachenergie und den Urbachfokus. Basierend auf thermischen Fluktuationen der Bandlücke wird ein Modell entwickelt, welches die fundamentale Absorption in Überlapp mit den Urbachausläufern beschreibt. Es wird die Existenz und die Bedeutung des Urbachfokus analysiert und mit dem vorher entwickelten Modell verglichen. Eine der wichtigsten Ergebnisse dieser Untersuchungen ist die Fähigkeit dieses Modells, den Urbach-Bereich von dem Tauc-Bereich des Abrorptionskoeffizienten zu trennen. Zum Beispiel zeigen dünne Filme aus SiC:H abgeschieden mit unterschiedlichen Wasserstoffflüssen unter Verwendung dieses Modells eine Bandlücke, die nicht mit der Urbach-Energie korreliert ist. Dies unterscheidet sich typischerweise von der Beobachtung der Bandlückenvariation unter Verwendung des Tauc-Modells. Die Untersuchung der Lichtemission konzentriert sich auf den Prozess der thermischen Aktivierung, welchen die Seltenerdionen bei Ausheilung der Proben erleiden. Der Effekt der Ausheiltemperatur, der Probentemperatur und der Konzentration der Seltenen Erden auf die Intensität der Lichtemission wird mit Anregung von Photonen und Elektronen untersucht. Es wird ein Änderungsratenmodell der Übergänge verwendet, um die globale mit Tb assoziierte Lichtemission der dünnen a-SiC:H:Tb3+, Schichten in Abhängigkeit von der Konzentration by verschiedenen Ausheiltemperaturen zu modellieren. Es konnte eine Aktivierungsenergie der thermischen Aktivierung bestimmt werden. Zuletzt beobachtet man im Falle von a-SiC:H:Tb3+ eine Verminderung der Unterdrückung der Konzentration, welches ein Hinweis darauf ist, dass ein zusätzlicher Mechanismus für die Erhöhung der Lichtemission mit der Tb Konzentration verantwortlich ist. / Tesis

Memoria para optar al título de Químico / En esta memoria de título se estudió la síntesis de nanopartículas de magnetita funcionalizadas con extractantes organofosforados y la evaluación de su efectividad en la extracción de iones lantánidos en solución acuosa. En primera instancia se realizó el estudio de cómo influyen los factores de síntesis en la obtención de nanopartículas de magnetita (NPM) y magnetita estabilizada con ácido oleico (NPMs). En el caso de las NPM se determinó el valor de pH 9 como óptimo de precipitación para la obtención de nanopartículas de tamaños pequeños y con valores de magnetización de saturación cercanos a los 62 emu/g. En la etapa de estabilización con ácido oleico se obtuvieron NPMs con tamaños menores a los 30 nm determinados mediante DLS y cercanos a 10 nm mediante TEM, mientras que los valores de magnetización de saturación fueron cercanos a los 55 emu/g, llegando a cumplir de esta manera las características superparamagnéticas adecuadas para su efectiva utilización en la extracción de metales. Para obtener las micrografías SEM y TEM se requiere que las muestras estén secas, mientras que por la técnica DLS las mediciones se hacen en suspensión acuosa. La diferencia entre ambas técnicas permite determinar que en suspensión acuosa, tanto la magnetita como la magnetita estabilizada, conllevan algún grado de aglomeración. Una vez definidas las condiciones óptimas de síntesis se procedió a funcionalizar las nanopartículas estabilizadas con ácido oleico con los extractantes CYANEX 272, CYANEX 301 y D2EHPA, obteniendo las nanopartículas funcionalizadas NPMs-Cy 272, NPMs-Cy 301 y NPMs-D2EHPA, respectivamente. Con el objetivo de corroborar la presencia del ácido oleico y los extractantes adheridos a las nanopartículas se procedió a realizar la caracterización física, química y magnética de las nanopartículas funcionalizadas. La caracterización física y morfológica de las nanopartículas funcionalizadas obtenida por las técnicas SEM y TEM reveló que presentan una forma de tendencia esférica y un tamaño en el rango de los 10-13 nm. La caracterización química, mediante FTIR-ATR y TGA, dio cuenta de la presencia de los extractantes adsorbidos en las nanopartículas, los cuales constituyen aproximadamente el 10% de su masa total. Finalmente, en la caracterización magnética de las nanopartículas se observó que la magnetización de saturación disminuye hasta un 24% de su valor inicial a medida que se realizan recubrimientos con ácido oleico y extractantes. Luego de obtener las nanopartículas funcionalizadas se procedió a realizar los experimentos de extracción de los iones lantánidos La+3, Nd+3, Pr+3 y Ce+3, obteniéndose un mayor %E en la extracción de los iones La+3, Pr+3 y Ce+3 mediante las NPMs-Cy 301, mientras que los menores %E se alcanzaron con las NPMs-D2EHPA para los iones La+3 y Ce+3, respectivamente. Además se obtuvo un valor máximo de capacidad de carga (q) de 14,4 mg/g en la extracción de La+3 mediante nanopartículas funcionalizadas con el extractante CYANEX 272. Este valor es comparable con los entregados en la literatura para otros materiales adsorbentes. Finalmente, se probaron modelos cinéticos de pseudo primer y segundo orden para la extracción-adsorción del La+3 mediante NPMs-Cy 272, resultando ambos modelos efectivos para entender el comportamiento de la extracción, indicando la complejidad del mecanismo del proceso. Todos los resultados obtenidos mediante este estudio permiten dar cumplimiento al principal objetivo planteado en esta memoria de título, referido a la factibilidad de la obtención de nanopartículas funcionalizadas con los extractantes propuestos y su efectividad de extracción-adsorción de elementos lantánidos. Este hecho confirma la posibilidad de que la adsorción de estos iones mediante nanopartículas magnéticas pueda plantearse como una alternativa viable a la extracción por solventes convencional / In this work the synthesis of magnetite nanoparticles with funcionalizated organophosphorus extractant and their evaluation of extraction effectivity for lanthanide ions in aqueous solution were studied. At first, the study of how the synthesis factors affect the obtained magnetite nanoparticles (NPM) and stabilized magnetite with oleic acid (NPMs) was performed. In the case of NPM, it was determined at pH 9 as optimum to precipitate the nanoparticles with smaller sizes and higher values of saturation magnetization close to 62 emu/g. In the stabilization step of magnetite nanoparticles by oleic acid it were obtained NPMs with sizes lesser than 30 nm by the DLS and close to 10 nm by TEM techniques, being reached values of saturation magnetization near to 55 emu/g, achieving this way appropriate superparamagnetic characteristics for their effective use in the extraction of metals. The obtainment of SEM and TEM micrographs is required that the samples must be dried, while for DLS technique, the measurements are made in aqueous suspension. The difference between the two techniques allows to determine if both the magnetite and the stabilized magnetite in aqueous suspension present a degree of agglomeration. Once the optimum synthesis conditions were defined, it was study the functionalizing of stabilized nanoparticles using oleic acid by the extractants Cyanex 272, Cyanex 301, and D2EHPA. Consequently the functionalized nanoparticles NPMs-Cy 272, NPMs-Cy 301, and NPMs-D2EHPA were obtained. In order to verify the presence of oleic acid and the attachment extractants onto the surface of nanoparticles, the physical, chemical and magnetic characterizations of the functionalized nanoparticles were conducted. The physical and morphological characteristics obtained by SEM and TEM techniques revealed that the functionalized nanoparticles have a spherical shape and a size in the range of 10 to 13 nm. The chemical characterization by FTIR-ATR and TGA reported the presence of the extractants adsorbed onto nanoparticles, which constitute 10% of the total mass, approximately. Finally, by means of the magnetic characterization of nanoparticles, it was observed that the saturation magnetization decreases a 24% from its initial value due to the coatings with oleic acid and extractant. Afterwards the functionalized nanoparticles were obtained it were conducted extraction experiments of lanthanide ions La+3, Nd+3, Pr+3 and Ce+3, yielding a higher %E for the extraction of La+3, Pr+3 and Ce+3 ions by the NPMS-Cy 301, while the lowest %E were achieved by the NPMs-D2EHPA for La+3 and Ce+3 ions , respectively. In addition, a maximum loading capacity (q) of 14.4 mg/g was measured in the case of extraction of La+3 by nanoparticles functionalized with the Cyanex 272 extractant. This value is comparable to those given in the literature for other adsorbent materials. Finally, pseudo-first and pseudo-second-order kinetic-models for the extraction-adsorption of La+3 by NPMs-Cy 272 were tested, resulting both effective to understand the behavior of the extraction, which evidences the complexity of the mechanism of the process. All the obtained results from this study allow us to fulfill the main goal set out in the work, pointed out to the feasibility of the obtainment of functionalized nanoparticles with the proposed extractants addressed to the extraction-adsorption on lanthanide elements. This fact supports the possibility that the adsorption of these ions onto magnetic nanoparticles might become a feasible alternative to conventional solvent extraction

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Realiza una prospección en Cerro Antival para identificar pegmatitas con mineralización de tierras raras y conceptualizar geológicamente estas ocurrencias para proponer criterios de prospección en otros terrenos de geología similar. Describe la mineralogía de las pegmatitas de Cerro Antival. Define la clasificación de las pegmatitas según los criterios actuales. Estima macroscópicamente el potencial de Tierras Raras en Cerro Antival. Reconoce el control geológico de las pegmatitas en Cerro Antival. Define criterios de prospección de pegmatitas en Cerro Antival. Plantea como hipótesis que las pegmatitas que ocurren en Cerro Antival tienen un porcentaje de alanita que lo convierten en un depósito de tierras raras con potencial para ser considerado un prospecto minero, además estas ocurrencias son una evidencia ejemplar de la cual se extraerán principios aplicables para su prospección en otros terrenos de geología similar. / Tesis

En esta tesis se abordó el estudio de la protección de las propiedades luminiscentes de complejos de terbio (III) y Europio (III) con ligantes Cromóforos sensibles a estos lantánidos como la 2,2 Bipiridina y la 1,10 Fenantrolina; por medio de la intercalación de estos complejos en matrices laminares como la Bentonita natural y la Hectorita sintética. El proceso de intercalación en los espacios interlaminares de dichas matrices se efectuó mediante dos técnicas diferentes: intercambio en solución acuosa de los complejos disueltos en etanol con la matriz suspendida en etanol - agua (1:1),y mediante condiciones de vacío a la fusión de los ligantes con la matriz intercambiada con el lantánido previamente. Se discute el efecto que tiene en las propiedades luminiscentes de los complejos la intercalación por una u otra técnica. Se discute también el rol que desempeña la matriz en la protección de las propiedades luminiscentes de los complejos de lantánidos. La protección de las propiedades luminiscentes de los sistemas intercalados se midió en términos de rendimiento cuántico del proceso de emisión, permitiendo evaluar la potencialidad de los productos para alguna aplicación de interés en dispositivos ópticos. Se evaluó la estabilidad de las propiedades luminiscentes de los compuestos intercalados en agua, lo cual es un factor crucial por ser ésta un agente desactivador muy eficiente de la luminiscencia. También se evaluó la estabilidad de las propiedades de los productos en el tiempo por exposición al aire. Se comparan las propiedades luminiscentes de los sistemas intercalados estudiados en cuanto al centro metálico (lantánido), lo que permitió determinar cuál de ellos es más eficiente o cuál tiene mayor estabilidad como sistema emisor de luz.

Doctor en Química / Se estudiaron complejos macrocíclicos con ligandos [2+2] derivados de 2-hidroxi-5-metil- 1,3-benzenodicarbaldehido y di-aminas alifáticas y aromáticas, y con distintos centros metálicos, CuII, ZnII, EuIII, DyIII e YbIII. Estos complejos fueron intercalados en la fase MnPS3 y sus compositos fueron caracterizados por métodos espectroscópicos y magnéticos. Los estudios ópticos se centraron en espectroscopia UV-visible de absorción y emisión. Los complejos de ZnII con aminas aromáticas presentan un mayor rendimiento cuántico que los complejos con aminas alifáticas, con la banda de emisión a mayores longitudes de onda que las de complejos con aminas alifáticas. Por otra parte, los centros de CuII reducen la emisión, a diferencia de los centros de ZnII. Para los complejos con iones de metales de transición la emisión observada corresponde a una emisión intraligando. Para los complejos con iones lantánidos y macrociclos derivados de aminas alifáticas es posible observar la emisión del ion metálico; no así para el complejo macrocíclico, derivado de la 1,2-fenilendiamina, cuya emisión es mas intensa y solapa la del ion lantánido. La energía del borde de absorción de los espectros de reflectancia difusa de los compositos intercalados con complejos macrocíclicos de iones de metales de transición presenta una relación inversa con la cantidad de complejo intercalado. En cuanto a las propiedades magnéticas, se logró determinar a través de susceptibilidad dc que los compositos derivados de complejos con centros paramagnéticos de CuII presentan dos máximos de magnetización espontánea en 13 y 27 K, a diferencia de los compositos derivados de complejos con centros diamagnéticos de ZnII, los cuales presentan un máximo asimétrico cerca de los 30 K. Los datos de susceptibilidad ac permitieron asignar estos resultados a fenómenos de “spin canting” en las fases. Además, se prepararon, por una reacción asistida por microondas, fases bimetálicas M0,2Mn0,8PS3∙0,25H2O (M = ZnII y CuII), donde se destaca la primera fase bimetálica de la familia MPS3 que contiene centros de CuII / Complexes with [2+2] macrocyclic ligands, derived from 2-hydroxy-5-methyl-1,3- benzenedicarbaldehyde and aliphatic or aromatic amines, and different metallic centers, CuII, ZnII, EuIII, DyIII and YbIII have been studied. These complexes were intercalated in the MnPS3 phase, and their composites were characterized by spectroscopic and magnetic methods. The optical studies were centered on UV-visible absorption and emission spectroscopy. The ZnII complexes with aromatic amines have a higher quantum yield and their emission band is at higher wavelengths than for the ones derived from aliphatic amines. On the other hand, CuII centers reduce the emission of the complexes, in contrast to those with ZnII centers. In both cases the origin of the emission is intraligand. The solid state spectra of the complexes with lanthanide ions and macrocyclic ligands, derived from aliphatic amines, show the lanthanide center emission. In the complexes derived from aromatic amine the emission of the ligand is so intense that it superimposes over the lanthanide ion emission. The energy of the absorption edge in the diffuse reflectance spectra of the intercalated composites with the complexes of the studied transition metal ions shows an inverse relationship with the amount of intercalated complex. For the CuII derived composites the magnetic properties obtained from the dc susceptibility data, show two maxima of magnetization at 11 and 27K. In contrast, the ZnII derived composites present only one asymmetric maximum at 30 K. The ac susceptibility data allow to infer that these results correspond to a spin canting phenomenon. In addition, M0.2Mn0.8PS3∙0.25H2O (M = ZnII y CuII) bimetallic phases were obtained by a microwave assisted reaction. It is important to remark that the first CuII bimetallic phase of the MPS3 family was obtained by this method / Conicyt, Fondecyt, CEDENNA

Memoria para optar al título de Químico / En esta memoria de título se estudió la síntesis y caracterización de nanopartículas de magnetita funcionalizadas con los extractantes CYANEX 272 Y LIX 860 con el objeto de estudiar su comportamiento como material adsorbente de iones lantánidos livianos y cobre, respectivamente. En primera instancia se realizó la síntesis de nanopartículas de magnetita, mediante el método de co-precipitación, y su posterior recubrimiento con ácido oleico. Luego se llevó a cabo el proceso de funcionalización, que consistió en contactar las nanopartículas oleato-recubiertas, previamente dispersas en un solvente, con el extractante saponificado, bajo una alta agitación, permitiendo la interacción de las cadenas hidrocarbonadas entre el oleato y el extractante utilizado. Todo este proceso se realizó en condiciones experimentales que permiten la evaporación de la fase dispersante, la cual se reemplaza posteriormente por una fase acuosa. La elección de la fase dispersante resultó del estudio de 5 solventes, que fueron probados en este proceso, considerando sus constantes dieléctricas, punto de ebullición y solubilidad en agua, observando rendimiento de síntesis y comportamiento de dispersión en fase acuosa. Los resultados indicaron que el solvente más adecuado era el metanol. La dispersión del producto obtenido en la fase acuosa es un aspecto muy relevante ya que se busca una nanopartícula que sea capaz de mantenerse estabilizada en fase acuosa, para que posteriormente pueda actuar como material adsorbente de iones lantánidos y cobre. Por este motivo, se realizó un estudio de la estabilidad mediante la determinación del potencial zeta de las nanopartículas funcionalizadas con CYANEX 272 y con LIX 860, a distintos valores pH y concentraciones de NaNO3. Los resultados indicaron que utilizando una fase acuosa de concentración 0,01 M de NaNO3 a pH 4 se logra una buena estabilidad y dispersión de ambas NPM funcionalizadas. Una vez generados los dos tipos de nanopartículas funcionalizadas, una con el extractante CYANEX 272 y otra con el LIX 860, se procedió a su caracterización mediante las técnicas de IR, TGA, SEM, TEM, VSM y titulación potenciométrica. Los resultados indicaron una morfología de tendencia esférica de 10 a 12 nm de diámetro, aproximadamente, mientras que el porcentaje en masa de recubrimiento orgánico sobre las nanopartículas fue cercano al 20%. Además, se confirmó la presencia de los enlaces químicos propios del oleato quimiadsorbido y de los extractantes CYANEX 272 y LIX 860 adheridos a la superficie de las nanopartículas, indicando el recubrimiento efectivo de ellas. Mediante la obtención de las curvas de histéresis y de los valores de saturación magnética de las nanopartículas funcionalizadas, se comprobó el carácter superparamagnético y su respuesta adecuada a un campo magnético ejercido por un imán externo. Finalmente, se realizaron diferentes pruebas experimentales de adsorción de los elementos La, Ce, Pr, Nd y Sm con las NPM-CYANEX 272 y de cobre con las NPM-LIX 860. El estudio consideró la realización de pruebas cinéticas con el objeto de determinar a qué tipo de orden de reacción siguen, de pseudo primer orden (Lagergren) o de pseudo segundo orden. Además, se consideró un estudio de equilibrio de adsorción aplicando los modelos teóricos de equilibrio de Langmuir y Freundlich. Los resultados indicaron que en ambos casos el modelo de pseudo segundo orden es el que mejor representa el comportamiento cinético de adsorción. En cuanto a los equilibrios de adsorción, se determinó que los elementos cerio y lantano son interpretados de manera más apropiada por la isoterma de adsorción de Langmuir, mientras que para neodimio y praseodimio, lo más apropiado es Freundlich. En el caso de la adsorción de cobre no se logró identificar, de manera clara, el tipo de adsorción llevado a cabo en las NPM-LIX 860. Las capacidades de carga máxima logradas fueron de 4 mgLn+3/gNPM en el caso de la adsorción de elementos lantánidos con NPM-CYANEX 272 y de 6 mgCu+2/gNPM en el de la adsorción de cobre con NPM-LIX 860. Los resultados obtenidos mediante este estudio permitieron dar cumplimiento al principal objetivo planteado en esta memoria de título, referido a la síntesis de nanopartículas funcionalizadas y su uso como material adsorbente de iones lantánidos livianos y cobre / In this work, the synthesis and characterization of magnetite nanoparticles functionalized with CYANEX 272 and LIX 860 were studied in order to understand their behavior as sorbent material of light lanthanide ions and copper, respectively. At first, the synthesis of magnetite nanoparticles by co-precipitation method and subsequent coating with oleic acid was performed. Then the functionalization process was carried out, which consist in contacting the previously coated nanoparticles dispersed in a solvent with the saponified extractant, under fast agitation, allowing interaction of the hydrocarbon chains between oleate and the respective extractant. All this process was done in experimental conditions allowing the evaporation of the dispersing phase, which is then replaced by an aqueous phase. Considering their dielectric constants, boiling point and solubility in water, five solvents were tested as dispersing phase, being observed the yield of synthesis and its dispersion behavior in aqueous phase. The results indicated that the most suitable solvent was methanol. Dispersion of the obtained product in aqueous phase is a very important aspect, because is needed a nanoparticle that be able to keep stabilized in aqueous phase, by this way the can act as sorbent for lanthanide ions and copper. For this reason, a study of stability was conducted by determining the zeta potential of functionalized nanoparticles with CYANEX 272 and LIX 860 at different pH values and concentrations of NaNO3. The results indicated that using an aqueous phase of 0.01 M NaNO3 at pH 4 a good stability and dispersion for both functionalized NMP are achieved. Once both types of functionalized nanoparticles are generated, one with the extractant CYANEX 272 and the other one with LIX 860, their characterization by the techniques IR, TGA, SEM, TEM, VSM and potentiometric titration were conducted. The results indicated a spherical morphology with a 10 to 12 nm in diameter, while the weight percentage of organic coating on the nanoparticles was close to 20%. Moreover, the presence of chemical bonds on chemisorbed oleate and CYANEX 272 and LIX 860 extractants attached to the surface of the nanoparticles is confirmed, indicating their effective coating. By obtaining hysteresis curves and magnetic saturation values of the functionalized nanoparticles, the superparamagnetic character and a suitable response to a magnetic field exerted by an external magnet was verified. Finally, several adsorption tests of the elements La, Ce, Pr, Nd and Sm with NPM-CYANEX 272 and copper with NPM-LIX 860 were made. The study considered performing of kinetic tests in order to determine what kind of reaction order model is followed, pseudo first order (Lagergren) or pseudo second order. It was also considered a study of adsorption equilibrium using the theoretical models of Langmuir and Freundlich. The results indicate that in both cases the pseudo-second order model represents in best way the adsorption kinetic behavior. Regarding the adsorption equilibrium, it was determined that for cerium and lanthanum elements, a Langmuir adsorption isotherm fitted better the experimental results, whereas for neodymium and praseodymium, was the Freundlich model. In the case of copper adsorption, a clear type of adsorption carried out with NPM-LIX 860 was not identified. The achieved maximum load capacities were 4 mgLn3+/gMNP in the case of adsorption of lanthanide elements with MNP-CYANEX 272 and 6 mgCu2+/gMNP of copper ions with MNP-LIX 860. The obtained results through this study allowed to accomplish the main objective proposed in this work, based on the synthesis of functionalized nanoparticles and their use as sorbent material for light lanthanide ions and copper

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Las variedades litológicas predominantes en las rocas plutónicas son las monzonita, granodiorita, tonalita y en los volcánicos andesita/traquiandesita, dacita/traquidacita y riolitas. Geoquímicamente, se pueden diferenciar tres series graníticas principales en granitoides máficos, intermedios y félsicos. La relación SiO2 vs Sm/Yb permite determinar que los volcánicos félsicos de Toquepala son más antiguos seguido por las Superunidades de Yarabamba y Challaviento, siendo más joven el grupo Barroso. Esta característica es corroborada, en la mayoría de los casos, por las edades radiométricas obtenidas en las muestras de las series de rocas ígneas. Las cuatro unidades geológicas tienen firmas calcoalcalinas de alto potasio con un carácter metaluminoso con excepción del grupo Toquepala que es peraluminoso. Los diagramas de variación tipo Harker presentan correlaciones negativas con respecto a la sílice para la mayoría de los óxidos con excepción del Na y K que tienen correlaciones positivas. Además la presencia de la anomalía negativa de Eu. Estas tendencias lineales son consistentes con procesos de cristalización fraccionada de los magmas. Aplicando los diagramas de discriminación tectonomagmática Y vs. Nb, (Y+Nb) vs Nb, (Y+Nb) vs Rb, todos los granitoides caen en el campo de granitos de arco volcánico. Los elementos traza y tierras raras también muestran características típicas de rocas asociadas a subducción con un enriquecimiento de los elementos LILE (<100) y TRL con respecto a los elementos HFSE (<10) y TRP. Además de anomalías negativas de Nb y anomalías positivas de Th y Ce que indican que están relacionadas al marco tectónico de subducción de placas. Con respecto a la relación con la mineralización en concordancia con las relaciones de la alúmina y Eu nos muestran que las unidades geológicas provienen de magmas húmedos y con tendencia metaluminosa. Las relaciones de Eu/Eu* vs FeO total muestran que todas las unidades geológicas caen en el campo de la corteza continental o primitiva y de los granitos tipo “I” y de la serie de la magnetita y su relación con la mineralización, el grupo Toquepala cae en el campo de Cu-Mo y polimetálicos, el Barroso con el campo Cu-Mo y Challaviento con Cu-Au y polimetálicos y Yarabamba no muestra relación alguna con algún campo de mineralización. / Tesis

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La Cuenca de los ríos Chancay-Lambayeque, se ubica entre los departamentos de Lambayeque y Cajamarca entre los 6º 20' - 6º 56' de latitud sur y 78º 38' - 80º 00' de longitud oeste, perteneciente a la vertiente del Océano Pacífico. Afloran en el curso medio de la cuenca unidades volcánico sedimentarias de Jurásico inferior, como es el caso de la Fm. La Leche; unidades volcánicas con intercalación de niveles sedimentarios al norte de la localidad de Tres Tomas, correspondiente a los volcánicos Oyotún; unidades marino continentales del Cretáceo inferior y unidades carbonatadas del Cretáceo, en el primer caso corresponden al Grupo Goyllarisquizga y en el segundo caso a las formaciones Inca, Chúlec, Pariatambo, los grupos Pulluicana, Quilquiñan y las formaciones Cajamarca y Celendín, toda esta secuencia cretácica aflora entre las localidades de Chancay Baños, Chugur, en las sub-cuencas del río La Succha y las quebradas Chiriquipe y Montero. Los afloramientos del Paleógeno están conformados por los volcánicos del Grupo Calipuy y los Neógenos por los volcánicos Huambos. Los volcánicos del Paleógeno y Neógeno afloran en casi toda la cuenca alta y media.