Memoria para optar al título de Ingeniero Civil de Minas / Hoy en día se ha hecho énfasis en el tratamiento de elementos y compuestos nocivos para la salud humana, como lo es el sulfato, arsénico entre otros. Otro metal pesado de interés el tratamiento de aguas es el manganeso, segundo metal pesado más abundante en el planeta, polivalente, cuya química compleja puede provocar que este metal no disminuya su concentración en aguas tratadas, provocando un impacto ambiental grave tanto para la flora y fauna (Schuster, 2017) y los seres humanos (Lucchini et al., 2009). Cabe mencionar que la norma chilena de calidad y muestreo de agua potable NCh 409 muestra que la concentración de manganeso en el agua de descarte no debe exceder 0.1 mg/L en solución. El objetivo principal de este trabajo es determinar la factibilidad técnico-económica con énfasis en la evaluación de capacidad de adsorción máxima y cinética de adsorción de manganeso (II) disuelto desde soluciones acuosas, utilizando procesos de adsorción, con la adición de sustratos eficientes y de bajo costo. Para el desarrollo del trabajo se eligió la tecnología de adsorción, por sobre otros procesos, como precipitación, osmosis reverse entre otros, debido a su bajo costo de implementación y operación. Por otro lado, se seleccionaron como como sustratos de estudio, las zeolitas, fly ash y oxi-hidróxidos férricos, por su eficiencia en la remoción de metales pesados en aguas residuales bajo procesos de adsorción. Se realizaron experimentos de adsorción de manganeso (II) termodinámico y cinético, durante 90 min, bajo concentraciones del metal de 100 mg/L, 50 mg/L ,25 mg/L y 10 mg/L. Se utilizó un porcentaje de solido en peso de 20% como condición base de trabajo, a un pH 7 y temperatura ambiente de 25ºC. Los resultados de capacidad de adsorción máxima muestran que el mejor sustrato utilizado para las diferentes concentraciones iniciales de manganeso (II), fue la zeolita seguido por el fly ash y por último el oxi-hidróxido férrico, con 0.247 mg/g, 0.247 mg/g y 0.239 mg/g respectivamente. En la evaluación técnico-económica, la implementación del uso de zeolitas posee el menor costo total asociado, siendo un 0.8% menor comparado al uso de fly ash y un 18% menor que el uso de oxi-hidróxidos férricos. Con un costo total para 10 toneladas de 35,200 US$, 35,500 US$ y 40,115 US$ respectivamente. Se concluye que, bajo el escenario anterior, el mejor sustrato para el tratamiento de Mn son las zeolitas, debido a que entregan un resultado por debajo de la norma NCh 409 y además es de fácil acceso y disponibilidad en todo el territorio nacional.

Memoria para optar al título de Ingeniera Civil Química / SQM, empresa productora más grande de litio en Chile, se encuentra desarrollando pruebas de flotación de espodumeno (LiAl (SiO_3 )_2 ), utilizando agua de sitio y ácido oleico (AO) como colector. El agua de sitio se caracteriza por ser altamente salina, llegando a contener casi el doble de iones que el agua de mar. Ya que es probable que la química del agua de sitio tenga un efecto significativo en el rendimiento de flotación, se hace necesario conocer y entender los efectos sinérgicos o nocivos que manifiestan los iones con el surfactante. El presente trabajo tiene como objetivo determinar la influencia que tienen los cationes Na^+,Mg^(2+) y Ca^(2+)sobre el ácido oleico en su rol como colector del proceso de flotación de espodumeno. En específico, se estudia el efecto de los cationes en la agregación del ácido oleico mediante la determinación de la concentración micelar crítica (CMC) de este tensoactivo y los efectos de los iones en la adsorción del colector en el tiempo. Además de pruebas de potencial Z, mediante el método de potencial de flujo, para evaluar los cambios en la carga de la superficie del mineral con el pH de la pulpa y espectroscopia FTIR para determinar la interacción de los grupos funcionales del ácido oleico con el espodumeno en condiciones de distinta carga iónica. Se encontró que la conductividad es un método efectivo para determinar la CMC del ácido oleico. Por lo demás, se evidenció una disminución en la CMC al aumentar la concentración de iones, explicada por la disminución de la doble capa eléctrica y procesos cada vez más espontáneos de micelización. La disminución en la CMC del AO es la más significativa en presencia de Mg^(2+) (64%) y menor en el caso de Na^+ (28%) entre los iones en estudio. La concentración de ácido oleico se determinó por pruebas de carbono orgánico total y absorción UV VIS. El aumento en la concentración de iones, muestra una disminución en la velocidad de adsorción que sigue la secuencia: V_salmuera<V_(MgCl_2 )<V_(CaCl_(2 ) )<V_NaCl<V_(Agua destilada), coherente con la serie de Hofmeister, es decir, con la capacidad de hidratación de los iones en solución. La espectroscopia FTIR del AO-Mineral y agua, muestra picos asociados a la adsorción de los grupos CH_2,-CH_3 y COOH del ácido oleico, mientras que, en salmuera, no es visible el pico del grupo carboxilo. Como principal conclusión se tiene que los resultados relacionados a la adsorción fueron negativamente afectados por estos cationes. Esto puede deberse a una condición en la que la concentración de 〖Ca〗^(2+) y/o 〖Mg〗^(2+) supera la de los oleatos de calcio o magnesio que se puedan estar formando, lo que provoca la precipitación del colector y, por lo tanto, la depresión del mineral, afectando la flotación del espodumeno. Se recomienda realizar pruebas de pruebas de temperatura Krafft del surfactante, con el objetivo de determinar la solubilidad de este en distintas soluciones. Por otro lado, se propone estudiar la eficiencia de una mezcla de colectores aniónicos y catiónicos, dada la sinergia reportada en bibliografía entre ambos. Finalmente, en el caso de que se deba trabajar con el mismo colector, contemplar la posibilidad de precipitar los iones 〖Ca〗^(2+) y 〖Mg〗^(2+) antes de que entren en contacto con el ácido oleico. / SQM S.A

Ingeniero Civil Químico / Actualmente existen graves problemas debido a deficiencias de acceso del agua tanto para la población como su uso industrial. Asegurar la disponibilidad de agua de buena calidad es menester, por lo que se deben generar nuevas opciones para el tratamiento de efluentes y recuperación de agua. Recientemente se ha entregado relevancia al uso de óxidos de grafeno (GO) en procesos de tratamiento de agua, debido a su capacidad de modificar fácilmente las propiedades estructurales y fisicoquímicas de éste. Este trabajo de título tiene como principal objetivo comparar la capacidad de dos óxidos de grafeno con diferente grado de oxidación sobre la remoción de contaminantes solubles y particulados con diferente carga. Para llevar a cabo el trabajo se sintetizan dos GO y se caracterizaron mediante XRD, FTIR y potencial Z. Se obtienen GO con diferente presencia de grupos funcionales y valores de potencial Z, lo que se traduce como diferentes grados de oxidación. Se define GOA como GO de alto grado de oxidación y GOB como GO de bajo grado de oxidación. La capacidad máxima de adsorción azul de metileno (catiónico) es de 476,2 mg/g para GOA y 312,5 mg/g para GOB, lo que se traduce en un incremento de 52% entre GOA y GOB. En cuanto al naranjo de metilo (aniónico) la capacidad de adsorción es de 105,3 mg/g para GOA mientras que para GOB fue de 263,2 mg/g, siendo en este caso la capacidad de GOB un 150% mayor que GOA. Se realiza la remoción de goethita (carga positiva a pH 4,5) obteniéndose transmitancias de hasta 81% al utilizar GOA, mientras que para GOB el valor es de 33%. En ambos casos la floculación se genera mediante neutralización de carga. En cuanto a la arcilla caolín (carga negativa a pH 7,0) se realiza la floculación con GOA aumentándose la transmitancia hasta un 17% con respecto al sistema original mediante puentes de hidrógeno. Al utilizar GOB no se generan interacciones entre arcilla y óxido de grafeno, por lo que no se promueve la sedimentación. Como principal conclusión se obtiene que un aumento del grado de oxidación del óxido de grafeno significa en un incremento en la capacidad de remoción de contaminantes catiónicos solubles y particulados. Por otra parte, el aumento posee un efecto negativo con respecto a los contaminantes aniónicos solubles, mientras que para los contaminantes particulados el efecto es positivo debido a la mayor presencia de grupos carboxilo.

Memoria para optar al Título Profesional de Químico / El copolímero en bloque de estireno-etileno-butileno-estireno (SEBS) se caracteriza, entre otros aspectos, por ser un elastómero dieléctrico (ED). Los EDs se han empleado en el desarrollo de dispositivos capaces de imitar el comportamiento de músculos y estructuras biológicas. Estos dispositivos en base de ED, conocidos como actuadores, son capaces de exhibir cambio de forma como respuesta a una descarga eléctrica. Para que estos actuadores puedan exhibir eficientemente este cambio de forma, los ED que los constituyen deben ser flexibles y tener alta constante dieléctrica. En esta tesis se estudió el uso de nanopartículas del tipo perovskita de alta constante dieléctrica como material de relleno en SEBS y su influencia sobre las propiedades dieléctricas y mecánicas de los nanocompositos resultantes. Las nanopartículas utilizadas fueron titanato de bario (BaTiO3), titanato de estroncio (SrTiO3) o titanato de bario y estroncio (BaTiO3-SrTiO3). Asimismo, se preparó SEBS injertado con ácido itacónico (SEBS-g-AI), alcanzando un porcentaje de injerto de ácido itacónico (AI) de 2.06 % en peso. Se empleó SEBS-g-AI para facilitar la dispersión homogénea de nanopartículas tipo perovskita en la matriz del SEBS. Asimismo, se evaluó el uso de dioctilftalato, dioctilsebacato y trifenilfosfato como plastificantes de SEBS para modular las propiedades mecánicas de los nanocompositos. El uso de dioctilftalato como plastificante permitió prevenir el aumento drástico de la rigidez promovido por el uso de las nanopartículas del tipo perovskita. Por ejemplo, el nanocomposito que contiene 20 phr (partes por 100 de polímero) de dioctiftalato y 10 phr de nanopartículas de SrTiO3 presentó menor rigidez que el SEBS, donde el módulo de Young disminuyó 11%. El módulo de Young del nanocomposito con 30 phr de BaTiO3 aumentó 35 % comparado con SEBS sin afectar la elongación a la rotura del composito. Por otro lado, la adición de nanopartículas del tipo perovskita al SEBS promovió cambios discretos de las propiedades dieléctricas. Se observó que la adición de 30 phr de BaTiO3-SrTiO3 aumentó en 19 % la constante dieléctrica y en 2.6 % la pérdida dieléctrica del nanocomposito comparado con SEBS / The styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS) is characterized, among other aspects, as being a dielectric elastomer (ED). The EDs have been used in the development of devices capable of imitating the behavior of muscles and biological structures. These ED-based devices, known as actuators, are capable of exhibiting shape change in response to an applied electric current. In order for these actuators to efficiently exhibit this shape change, the EDs that constitute them must be flexible and have a high dielectric constant. In this thesis different perovskite-type nanoparticles of high dielectric constants were used as filler materials in SEBS and their influence on the dielectric and mechanical properties of the resulting nanocomposites was studied. The nanoparticles used were barium titanate (BaTiO3), strontium titanate (SrTiO3) or barium and strontium titanate (BaTiO3-SrTiO3). Likewise, SEBS grafted with itaconic acid (SEBS-g-AI) was prepared, reaching a maximum of 2.06 % by weight of grafted itaconic acid (IA). SEBS-g-AI was used to facilitate the homogeneous dispersion of perovskite type nanoparticles in the SEBS matrix. Likewise, the use of dioctyl phthalate, dioctylsebacate and triphenyl phosphate as plasticizers for SEBS was evaluated to modulate the mechanical properties of the nanocomposites. The use of dioctylphthalate as plasticizer allowed to prevent the drastic increase of rigidity of the SEBS promoted by the use of the perovskite type nanoparticles. The nanocomposite containing 20 phr (parts per 100 polymer) of dioctiftalate and 10 phr of SrTiO3 nanoparticles presented lower stiffness than SEBS, where the Young's modulus decreased by 11%. However, the Young's modulus of the nanocomposite with 30 phr of BaTiO3, increased by 35% compared with that of SEBS but without affecting the elongation at breakage of the composite

Memoria para optar al título profesional de Ingeniero Agrónomo / Utilizando los datos de dos instalaciones con sondas Hydra Probe para la medición del contenido de agua del suelo y conductividad eléctrica de la masa de suelo, instaladas en la región de Atacama, se desarrolló un software para facilitar la visualización y análisis de éstos con el objetivo de transformar los datos en información relevante que facilite la toma de decisiones para la gestión del riego. El software desarrollado, Hydra Plot, permitió visualizar los datos de las sondas en el tiempo y facilitó la extracción de información más allá de los mismos valores numéricos capturados por los instrumentos. Mediante observación de los datos en un gráfico interactivo en el tiempo, es posible determinar el contenido de agua en el suelo para el perfil donde están los sensores, el contenido de agua en el suelo por cada profundidad de sensor, la conductividad eléctrica de la masa de suelo, la duración aproximada de un evento de riego, la profundidad de suelo que moja un evento de riego y el tiempo transcurrido entre eventos de riego. / Using data from two facilities with Hydra Probe soil water content and bulk soil electric conductivity probes installed in Atacama region, a software was developed in order to facilitate visualization and analysis of the probes’ data, with the aim of transforming it into relevant information with the purpose of making irrigation decision taking, easier. The developed software, Hydra Plot, allowed the visualization of probes’ data over time, thus, facilitating information extraction beyond the numeric values captured by the instruments. Through the observation of data on an interactive graphic over time, it is possible to determine the soil water content for the profile where the sensors are, the soil water content for each sensor depth, the electric conductivity of the bulk soil, the estimated length of an irrigation event, soil depth reached by an irrigation event and elapsed time between irrigation events.

Tesis para optar al grado de Doctora en Ciencias de la Ingeniería, Mención Ciencia de los Materiales / La contaminación del agua por arsénico (As) es un problema grave en los países en desarrollo. En agua contaminadas de forma natural con As, están presentes dos tipos de especies As (V) y As (III), siendo la última la más tóxica. En este trabajo, se preparó un innovador adsorbente basado en nanopartículas de CaTiO3 (CTO) mediante la técnica sol-gel para la eliminación de As (III) de soluciones acuosas. Esta forma de abatimiento de As es importante ya que permite simultáneamente adsorber y oxidar el As(III), sobre las perovskitas mediante procesos fotocatalíticos hasta con radiación visible. En tal sentido, con el presente trabajo se pretende estudiar las propiedades estructurales, ópticas y fotocatalíticas de nanopartículas de CaTiO3 y CaCu3Ti4O12, puras y dopadas. La tesis presentada está dividida en tres etapas, en la primera etapa se determinaron los parámetros de síntesis y la ruta de obtención de perovskitas puras y dopadas. Se propusieron dos métodos de síntesis sol-gel e hidrotermal. Con el método sol-gel, la introducción del agente reticulante en la síntesis, inhibió el crecimiento de los cristalitos de las perovskitas y en base a los resultados de la estructura cristalina y resultados calorimétricos, se logró obtener perovskitas a nivel nanométrico. El área superficial de las perovskitas fue afectada negativamente por los dopantes. En el caso de la síntesis hidrotermal, se estudió la influencia del tipo y concentración del mineralizador, temperatura y tiempo de reacción, para el caso de CaTiO3 se lograron partículas de forma poliédrica y tamaño entre 1 a 9 µm, para la obtención del CaCu3Ti4O12 por este método es necesario adicionar un proceso de calcinación para la obtención de la fase esperada, lo que implicó en el aumento del tamaño de partícula. En la segunda etapa, se evaluó el comportamiento en la remoción de As del agua con las perovskitas, destacando en eficiencia a la remoción de As el CaTiO3 sobre todas las perovskitas, mediante modelos matemáticos siguen un comportamiento de pseudo segundo orden, que resultó en un ajuste para la muestra a pH 3 fue de 0,99, alcanzando una capacidad máxima de adsorción de 11,12 mgg-1. Se demostró, que la coexistencia de otros iones no afecta considerablemente la remoción de As, también que la perovskita CaTiO3 puede reutilizarse hasta en cuatro ciclos de adsorción/desorción y en que en condiciones ácidas y básicas está perovskita mantiene su fase mineralógica. Se verificó que el As(III) está adsorbido en la superficie del CaTiO3 mediante XPS. En la tercera etapa se estudió en comportamiento fotocatalítico de las perovskitas puras y dopadas, sobre la oxidación de As(III) y la generación de As(V). Se demostró que al incrementar el dopaje en el CaTiO3 disminuye la brecha de energía prohibida. Se logró oxidar As(III) a As(V) hasta 55%, utilizando radiación UV con nanopartículas de CaTiO3 y con radiación visible se logró generar 40% de As(V) mediante CTO dopadas con 10% de Cu. Se evidenció que, en la superficie de las perovskitas fotocatalizadas están presentes las especies de As(III) y As(V), sin formar nuevos enlaces de ligadura, lo que indicaría que el As está fisisorbido en el CaTiO3.

Memoria para optar al título de química / En este estudio se evaluaron residuos lignocelulósicos provenientes de la industria vitivinícola como posibles biosorbentes de ion plomo (II) presente en aguas residuales. Para este fin, los residuos de dos variedades de uva, tinta y blanca, fueron tratados químicamente para incrementar su capacidad sorbente de metales. Se evaluaron dos tratamientos, uno de estos fue la hidrólisis alcalina, en la cual se probaron diferentes concentraciones de NaOH, seleccionando aquellas más efectivas para ambos materiales. El otro tratamiento correspondió a la incorporación de un agente quelante de metales, en este caso ácido cítrico, el cual también se evaluó en diferentes concentraciones con posterior alcalinización del material. Para la hidrólisis alcalina, se seleccionaron los tratamientos con 0,4 y 0,6 mol L-1 de NaOH para los residuos de uva tinta y blanca, respectivamente. En el caso del agente quelante, se eligieron los tratamientos con 0,6 y 0,8 mol L-1 de ácido cítrico con alcalinización para los residuos de uva tinta y blanca, respectivamente. Los materiales seleccionados, crudos y tratados, fueron caracterizados mediante diferentes técnicas, donde se determinaron: los grupos ácidos, punto de carga cero, capacidad de intercambio catiónico, contenido de polifenoles, grupos funcionales por espectroscopia IR y metales, entre otros. Mediante estudios en batch se obtuvieron las cinéticas e isotermas de sorción del metal sobre los diferentes materiales. En todos los casos, la cinética de sorción se ajustó al modelo de pseudo-segundo orden, mientras que los resultados experimentales de las isotermas de sorción se ajustaron bien al modelo de Langmuir para los residuos de uva tinta alcalinizada y uva tinta y blanca tratados con ácido cítrico. Por su parte, la sorción del metal sobre los residuos crudos de uva tinta y blanca y uva blanca alcalinizada se ajustaron bien al modelo de Sips. La mayor capacidad de adsorción de plomo se obtuvo con el residuo de uva blanca tratada con ácido cítrico y alcalinización con una capacidad máxima de 116 g kg-1. En el proceso de sorción continua, el material de uva tinta tratado con ácido cítrico y alcalinización, fue efectivo para disminuir la concentración de plomo al valor señalado por la norma chilena para aguas residuales. Considerando esta norma, un kilogramo de material de uva tinta modificada permite tratar 35,4 m3 de agua, en comparación a 12 m3 obtenidos para el material crudo. De este estudio se concluye que los materiales de desecho producidos por las viñas en el proceso de producción de vino en la zona central de Chile, se pueden usar como biosorbentes de bajo costo para la remoción de metales presentes en las aguas residuales. En este estudio se han obtenido resultados promisorios con tratamientos sencillos y de bajo costo, utilizando reactivos de preferencia poco contaminantes, tales como el ácido cítrico y el hidróxido de sodio, logrando así mejorar de manera considerable la capacidad de sorción del biosorbente crudo / In this study, lignocellulosic residues from the wine industry were evaluated as potential biosorbents of lead present in wastewater. To this end, grape stalks from two grape varieties, red and white, were chemically treated to increase their sorbent capacity of metals. Two treatments were evaluated, one of them being the alkaline hydrolysis, in which different concentrations of NaOH were tested, selecting those more effective for both materials. The other treatment corresponded to the incorporation of a metal chelating agent, in this case citric acid, which was also evaluated in different concentrations with subsequent alkalinization of the material. In the case of alkaline hydrolysis, treatments with 0.4 and 0.6 mol L-1 of NaOH were selected for grape stalks of red and white grape, respectively. In the case of the chelating agent, the treatments with 0.6 and 0.8 mol L-1 of citric acid were chosen for the grape stalks of red and white grape, respectively. The selected materials, crude and treated, were characterized by different techniques to determine the acid groups, point of zero charge, cation exchange capacity, polyphenol content, functional groups by IR spectroscopy, metals, among others. Sorption kinetics and sorption isotherms of the metal on the different materials were obtained by batch studies. In all cases, the sorption kinetics were adjusted to the pseudo-second order model, whereas the experimental results of the sorption isotherms were well adjusted to the Langmuir model for alkalized red grape stalks, as well as red and white grape stalks treated with citric acid. On the other hand, the sorption of the metal on the raw grape stalks of red and white grape and alkalized white grapes adjusted well to the Sips model. The highest adsorption capacity of lead was obtained with the white grape stalks treated with citric acid and alkalinization with a maximum capacity of 116 g kg-1. In the continuous sorption process, the red grape stalks treated with citric acid and alkalinization was effective in reducing the lead concentration to the value indicated by the Chilean standard for wastewater. Considering this standard, one kilogram of modified grape stalks allows to treat 35.4 m3 of water, compared to 12 m3 obtained for the raw material. This study concludes that the grape stalks generated in the wine production process in central Chile can be used as low cost biosorbents for the removal of metals present in the wastewater. In this study, promising results have been obtained with simple and low cost treatments using low pollutant reagents such as citric acid and sodium hydroxide, thus achieving a considerable improvement in the sorption capacity of the crude biosorbent

Tesis presentada a la Universidad de Chile para optar al grado de Magíster en Química área de Especialización en Químico Minero Metalúrgico y Memoria para optar al Título de Químico / En esta investigación se estudió la síntesis y caracterización de nuevos adsorbentes de bajo costo correspondientes a dióxido de manganeso con propiedades magnéticas (mag-MnO2) y silicatos de calcio nano-estructurados magnetizados (mag-NanoSCH). Estos adsorbentes fueron aplicados en soluciones acuosas ácidas para remover algunos contaminantes inorgánicos propios de las aguas de mina. La síntesis de mag-MnO2 se logró mediante la reacción química de KMnO4, MnCl2, KOH y la adición de magnetita, la cual le confiere las propiedades magnéticas. Para mag-NanoSCH se realizó empleando Ca(OH)2, una solución acuosa de silicato de sodio (Na2SiO3) y magnetita. En este caso particular, se sintetizaron dos compósitos en dos proporciones, 1:1 y 2:1 en relación NanoSCH/Fe3O4. Las síntesis fueron rápidas, eficientes y reproducibles. Los adsorbentes fueron caracterizados empleando diversas metodologías. Estos resultaron tener un núcleo cristalino formado por la magnetita y una cubierta de características amorfas, con tendencia a la aglomeración de partículas. Presentan además una razonable gran área superficial, conformando una estructura en la cual se disponen de un gran número de sitios activos disponibles para la adsorción. Se evidenció mediante VSM que la saturación magnética para los compósitos adsorbentes es suficientemente alta, lo que asegura una muy eficiente separación de ellos desde el refino acuoso producido. Los adsorbentes presentaron una adecuada estabilidad química al contactarlos con soluciones acuosas ácidas. El adsorbente mag-MnO2, presentó un excelente comportamiento para remover los iones metálicos Pb+2, Cd+2, Cu+2 y Zn+2 a pH superiores a 3,0, mediante un mecanismo de intercambio iónico entre el ion metálico y los H+ existentes en la superficie del adsorbente. Con respecto a las especies aniónicas (molibdatos y arseniatos), estas se favorecen a un pH ≤ 2, mediante un mecanismo de atracción electroestática y formación de pares iónicos. Se realizaron pruebas de equilibrio y de cinética de adsorción con el adsorbente mag-MnO2, para los iones metálicos y los oxianiones. En equilibrio, se obtuvieron valores altos de qmax para la mayoría de los adsorbatos y los resultados experimentales se ajustaron bien al modelo de la isoterma de Langmuir al utilizar soluciones simples mono-elementales. Sin embargo, es posible observar que al utilizar matrices complejas polielementales y reales, los datos experimentales de equilibrio de adsorción se ajustan mejor mediante el modelo de Freundlich. La cinética inicial de adsorción fue rápida para prácticamente todos los contaminantes, siendo sus resultados bien explicados por un modelo de pseudo-segundo-orden. Complementariamente se estudió la posibilidad de reutilizar este compósito en más de un ciclo de adsorción. En ese sentido, se determinó que contactando el adsorbente cargado con los contaminantes removidos con una solución acuosa ácida de pH 2,0, se logra un alto grado de desorción de ellos, posibilitando la reutilización del adsorbente al menos en 4 ciclos de adsorción-desorción, sin pérdida significativa de la capacidad de adsorción de los compósitos sintetizados. El mag-MnO2 fue efectivamente capaz de remover en forma colectiva los iones metálicos y especies aniónicas presentes en soluciones acuosas multicomponentes. Las pruebas hidrometalúrgicas exploratorias utilizando mag-NanoSCH mostraron la gran capacidad de adsorción que presentan estos adsorbentes tanto en relación NanoSCH/Fe3O4 1:1 como 2:1, presentando un comportamiento eficaz para soluciones acuosas de pH entre 1,0 a 6,0, lográndose elevados porcentajes de adsorción y capacidades de carga para todas las especies iónicas estudiadas. El empleo de ambos tipos de adsorbentes (mag-MnO2 y mag-NanoSCH) frente a una matriz acuosa que simula un agua ácida de mina, contenedora de múltiples contaminantes presentes en variadas concentraciones, demostró ser muy eficiente mediante el uso combinado en tándem de mag-NanoSCH/mag-MnO2, logrando obtener refinos con contenidos de los polutantes que están bajo la norma ambiental dictaminada en el decreto supremo 90/2000 de descarga de aguas a cuerpos fluviales / The synthesis and characterization of new low-cost adsorbents corresponding to manganese dioxide with magnetics properties (mag-MnO2) and magnetized nano-structured calcium silicates (mag-NanoSCH) were studied. These adsorbents were applied in acid aqueous solutions in order to remove some inorganic contaminants normally found in mine waters. The synthesis of mag-MnO2 was accomplished by the chemical reaction of KMnO4, MnCl2, KOH and the addition of magnetite, which gives to it magnetic properties. The synthesis of mag-NanoSCH was conducted by means of the chemical reaction between Ca(OH)2 an aqueous solution of sodium silicate (Na2SiO3) and magnetite. In this particular case, two composites were synthetized in two proportions, 1:1 and 2:1 in rate to NanoSCH/Fe3O4. The synthesis was fast, efficient and reproducible. The adsorbents were characterized using different methodologies. These results show that they possess a crystalline nucleus formed by magnetite and a cover of amorphous characteristics having tendency to the particles agglomeration. Moreover, they present a great reasonable high surface area that generate a structure with a large number of active sites available to be adsorbed. The magnetic saturation showed by VSM was high enough for the adsorbents, which ensured an efficient separation of them from the refine. The adsorbents presented an adequate chemical stability towards acid aqueous solutions. The adsorbent mag-MnO2 presented an excellent behavior for adsorbing the metallic ions Pb2+, Cd2+, Cu2+ y Zn2+ at pH higher than 3.0 through a mechanism of ion exchange between the metal ionic and H+ existent in the surface of the adsorbent. Regarding to the anionic species (arsenates and molybdates), the adsorption is favored at pH ≤ 2 through a mechanism of electrostatic attraction and the formation of ionic pairs. Tests of equilibrium and kinetics adsorption were carried out with the adsorbent mag-MnO2, for the metal ions and the oxyanion. In tests of equilibrium, high values of qmax were obtained for most of the adsorbates and the experimental results adjusted well the Langmuir model when mono-elemental solutions were used. However, when more complex and real aqueous matrices are utilized, experimental data are best fitted using Freundlich isotherm. The initial kinetics of adsorption was fast for almost all the contaminants, whose results were well explained for a pseudo-second-order kinetic model. Additionally, the possibility of reusing the adsorbent in more than one adsorption cycle was studied. In this sense, it was determined that contacting the adsorbent charged with the removed contaminants with and acid aqueous solution of pH 2.0, a high grade of desorption was achieved, which enabled the reuse of the adsorbent in at least four cycles of adsorption-desorption, without a significant loss of adsorption capacity. The composite mag-MnO2 could effectively remove in a collective way the metal ions and anionic species existent in multicomponent aqueous solutions. The hydrometallurgical exploratory tests using the magnetized nano-structured calcium silicates showed a great adsorption capacity that these adsorbents present, both NanoSCH/Fe3O4 1:1 and 2:1. They presented an effective behavior for aqueous solutions of pH among 1.0 to 6.0, being measured high percentages of adsorption and loading capacities for all the ionic species that were studied. The use of both types of adsorbents prepared in this study, in a consecutive way, first NanoSCH/Fe3O4 followed of use of mag-MnO2, for treating an aqueous matrix that simulate an acidic mine water containing multiple contaminants in different concentrations was highly efficient. In a practical way, were obtained refines whose final contents of the main components accomplish with the environmental norm described in the supreme decree 90/2000 of Chilean government concerning water discharge in fluvial bodies / FONDECYT Nº 1140331

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo / En un sistema agroforestal asociado a cosecha de agua en el secano central de Chile, establecido en el año 1996, se evaluó en el año 2010 la variación en el contenido de agua y la resistencia a la penetración (RP) del suelo. Se establecieron cuatro tratamientos Agroforestería (A), Agroforestería – Labranza (AL), Agroforestería – Labranza – Escurrimiento (ALE) y Agroforestería – Escurrimiento (AE)], los que fueron contrastados con un testigo (T). Se hicieron mediciones bajo la influencia (CI) y fuera de la influencia (SI) de árboles de Acacia saligna, evaluando en un ciclo anual el contenido de agua con una sonda FDR y la RP en época invernal mediante un penetrómetro de punta cónica. Se encontró que durante la temporada de muestreo el tratamiento ALE (CI) mantuvo mayores valores de agua en el suelo que los demás tratamientos y el testigo. En profundidad, el efecto de la labranza en los tratamientos ALE y AL generó mayores contenidos de agua debido a una disminución del tamaño de poros por un reordenamiento de partículas. La RP presentó valores más uniformes en las evaluaciones registradas bajo la influencia de A. saligna (CI) y menores valores en todos los tratamientos, con respecto al testigo (T). / In a agroforestry system (Acacia saligna – Mediterranean annual prairie) associated with water harvesting, the penetration resistance (RP) and water contents of the soil were assessed in the year 2010. A FDR probe was used to monitoring the annual soil water contents and a cone-shaped penetrometer for soil strength in winter time. Agroforestry (A), Agroforestry-Plowing (AL), Agroforestry-Plowing-Water Harvesting (ALE) and Agroforestry-Water Harvesting (AE) as treatments were contrasted with a control (T) in the rainfed of central Chile. Measurements were made on sites influenced by the canopy of trees (CI) and without the influence of the canopy trees (SI). The highest soil water contents were observed in ALE treatment under the influence of tree canopy (CI). In the soil profile depth, the effect of plowing on ALE and AL treatments promoted higher water contents due to a decrease in the soil pore sizes caused by a rearrangement of the soil particles. Soil penetration resistance was low on all treatments compared to the control (T) and was more uniform under tree canopy (CI).

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo / El objetivo de este estudio fue evaluar los modelos DAISY y REMM para simular la dinámica del nitrógeno (N) en un sistema de biofiltros angostos. Para el modelo DAISY se utilizó la metodología GLUE, donde se calculó la eficiencia de modelación (E), y se determinó la sensibilidad de las variables ingresadas a DAISY. Por otra parte, se compararon los datos simulados por DAISY con la simulación de REMM. Se analizaron 2 sitios experimentales: “San Luis” (SL) y “El Caleuche” (CLC), ambos ubicados en la comuna de Pichidegua (Región del Libertador General Bernardo O'Higgins, Chile). En ambos sitios se instalaron parcelas con los biofiltros (T0: parcela sin vegetación; T1: parcela con festuca; T2: parcela con festuca y canelo), de manera adyacente a un campo con rotación maíz-barbecho y de forma paralela a una canal de desagüe. Para cada sitio y tratamiento, se realizaron simulaciones de contenido de agua, CO y NO3-. La calibración de contenido de agua mostró que la mayor parte de las simulaciones en SL son insatisfactorias (T0: 56,44%; T1: 44,71%; T2: 56,26%), a diferencia de CLC, donde la mayor parte de las simulaciones son satisfactorias (T0: 70,31%; T1: 70,36%; T2: 70,18%). La calibración resultante mostró que DAISY sobrestimó en mayor medida los datos en SL (entre un 0,2 a 5,0%), mientras que para CLC esta sobrestimación no superó el 0,1%. Además, la variable más sensible fue la conductividad hidráulica saturada (Ap-k_sat). Para la calibración de CO, más de la mitad de las simulaciones se encuentran categorizados como insatisfactorias, donde SL (T0: 74,90%; T1: 69,95%; T2: 66,35%) muestra una mayor proporción de estos datos que CLC (T0: 58,20%; T1: 61,66%; T2: 54,58%). Respecto a la calibración, la diferencia entre los valores observados y las curvas de Q5 y Q95 no presentaron diferencias mayores al 0,01%. Sólo