El presente trabajo de investigación experimental, propone una alternativa para la remoción de iones cinc y cobre presentes en los Efluentes Electroquímicos, usando como agentes descontaminantes arcillas naturales peruanas. Para tal fin, se han utilizado cuatro arcillas del tipo montmorilloníta previamente identificadas a través de patrones de difracción de rayos X. El trabajo constó de dos partes, cada una de las cuales se detallan a continuación: En primer lugar, las muestras tratadas fueron patrones de soluciones de cinc y cobre en concentraciones que iban desde 25 a 500 ppm. y 50 a 1000 ppm. respectivamente. La relación masa de arcilla / volumen de solución se fijó en 5 gramos/ 200 mL, estableciéndose el tiempo de agitación en una hora para todos los casos. Trabajando con una arcilla de tipo sódica, los porcentajes de remoción de iones Zn+2 alcanzados en la mayor parte de las pruebas superaron el 90%. Para el caso del cobre, trabajando con una arcilla de tipo cálcica, las remociones obtenidas en la mayoría de los casos estuvieron entre 90 y 99,7 % aproximadamente. En segundo lugar, se trataron muestras de efluentes procedentes de una empresa electroquímica. Las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cinc variaron entre 10 y 94 ppm. en Zn+2. Por otra parte, las concentraciones iniciales de los efluentes electroquímicos de cobre oscilaron entre 16 y 160 ppm. en Cu+2. Cuando se trataron las muestras del efluente de cinc, los porcentajes de remoción obtenidos superaron en todos los casos el 98%. En el tratamiento de las muestras del efluente de cobre, las arcillas de tipo cálcica lograron una eliminación entre el 85,5 y 98,5 % aproximadamente, a valores de pH regulados entre 4-5 con una solución HCl 0,01 M. De los resultados del porcentaje de iones cinc y cobre removidos después del contacto de las arcillas con las soluciones patrones y posteriormente con los efluentes reales se desprende, que las arcillas montmorillonitas remueven estos iones. Las del tipo cálcicas iones Cu+2 en mayor proporción y las montmorilloníticas del tipo sódicas iones Zn+2.

Guía de practicas para laboratorio de Química para carreras de ingeniería

Memoria para optar al título de Químico / En el presente estudio se investigó mediante técnicas electroquímicas tres derivados 4-(m-nitrosofenil)-1,4-dihidropiridina (m-NO-DHP) en medio acuoso. Las m-NO-DHP estudiadas: 2,6-dimetil-3,5-dimetoxicarbonil-4-(meta-nitrosofenil)- 1,4-dihidropiridina (m-NO-Me), 2,6-dimetil-3,5-dietoxicarbonil-4-(meta-nitrosofenil)-1,4- dihidropiridina (m-NO-Et) y 2,6-dimetil-3,5-diisopropoxicarbonil-4-(meta-nitrosofenil)- 1,4-dihidropiridina (m-NO-iPr) presentaron un solo par redox de tipo difusivo bajo las condiciones empleadas, correspondiente a la educción cuasireversible del grupo nitroso a hidroxilamina mediante la transferencia de dos protones y dos electrones. Los tres compuestos exhibieron un comportamiento electroquímico muy similar. Mediante voltametría cíclica sobre electrodo de mercurio se calculó la constante de transferencia heterogénea para las tres m-NO-DHP empleando los datos de diferencia de potenciales de pico a distintas velocidades de barrido y el método descrito por Nicholson. Se fabricaron y caracterizaron microelectrodos de fibra de carbono para ser empleados como tipo en microscopía de barrido electroquímico (scanning electrochemical microscopy, SECM). Mediante SECM se calculó la constante de transferencia heterogénea y el coeficiente de transferencia para m-NO-Et y m-NO-iPr. La dependencia de la constante de transferencia heterogénea con el pH resultó ser similar en electrodo de mercurio y carbón vítreo, sin embargo, el valor de esta constante sobre electrodo de mercurio es dos órdenes de magnitud mayor. El mecanismo de reducción encontrado para las m-NO-DHP es EP-PE bajo pH 8,3 y EP-EP sobre este valor, siendo E la transferencia de un electrón y P la transferencia de un protón, con la segunda transferencia electrónica como etapa determinante de la velocidad

El presente trabajo de título tiene como objetivo esclarecer la acción química del oxigeno en la lixiviación de calcopirita (CuFeS2) promovida por ión ferroso a 70C, como agente oxidante y como posible catalizador, observando su efecto en el conjunto de reacciones que se establecen en el sistema y contrastando con los antecedentes que se tienen para la biolixiviación del mineral. La metodología implementada consistió en experimentos de lixiviación de calcopirita molida, los que se realizaron en medio Norris a pH 1,5 variando la concentración de ión ferroso inicial. Tres series experimentales se llevaron a cabo bajo distinta presión parcial de oxigeno, con un caso anaeróbico (100% N2), un caso aireado (20% O2) y un caso enriquecido en oxigeno (100% O2), todos con presión total de ~1 [atm]. Una cuarta serie experimental bajo atmósfera 100% oxigeno se realizó a pH 1 con el objetivo de eliminar la precipitación de jarositas. Se incluyó una serie de experimentos sin calcopirita para el estudio de la oxidación de ión ferroso en el seno de la solución. Para cada condición se tomaron muestras periódicamente para medición de cobre, fierro, Eh y pH. Los datos se analizaron mediante el modelo de núcleo sin reaccionar usando los datos de cobre como índice de conversión, y el mineral residual se caracterizó mediante difracción de rayos X. El agente oxidante en la lixiviación de calcopirita con ión ferroso inicial se infiere es ión férrico, y los resultados indican que se alcanzan mayores porcentajes de recuperación en la lixiviación férrica aireada, donde se establece naturalmente un potencial electroquímico de 430 [mV vs Ag/AgCl]. A potenciales superiores, alcanzados por los sistemas con mayor poder oxidante, se desfavorece notablemente la velocidad de disolución del mineral. Esto explicaría la menor eficiencia que se tiene en la biolixiviación de calcopirita que opera a potenciales sobre los 600 [mV vs Ag/AgCl]. El mecanismo de lixiviación férrica a potenciales electroquímicos bajos (<450 mV) sería promovido por ión ferroso al reducir a la calcopirita a calcosina (Cu2S) la que luego es oxidada disolviéndose el cobre. A potenciales altos (>450 mV) el mecanismo es por oxidación directa con posible formación intermedia de covelina (CuS), con mayor energía de activación asociada y pasivación por precipitados de jarosita. Se reconoció un efecto catalítico del oxigeno en la lixiviación férrica, el que estaría dado por la adsorción química del oxigeno en el mineral. La polarización provocada en el sólido debilita los enlaces covalentes que sostienen la red, y la polarización del oxigeno adsorbido en la superficie aporta una lámina negativa que atrae iones positivos. La propiedad paramagnética del oxigeno también generaría inestabilidad en la banda de energía, al provocar tensión en la estructura por interacción de los electrones desapareados del oxigeno adsorbido con los electrones en el mineral. La acción catalítica resulta en el cambio de control de la velocidad global desde difusional en ausencia de oxigeno, a control por reacción química en presencia de oxigeno. Además el coeficiente cinético ks se ve incrementado a mayor solubilidad del gas, equivalente a una relación inversa entre energía de activación y concentración de oxigeno disuelto. La catálisis por oxigeno no se puede potenciar debido a que su presencia también repercute en el potencial electroquímico y cambio de mecanismo del ataque férrico. E Resumen González Aravena, Arely Carolina 5 aire es un buen ambiente para la lixiviación férrica a 70C y pH 1,5; aunque se acumula azufre elemental, por lo que se recomienda el estudio de biolixiviación de calcopirita con microorganismos sulfooxidantes (no ferrooxidantes)

Ingeniero Civil de Minas / El hidrógeno gaseoso se utiliza principalmente para la producción de amonio, materia prima fundamental para la fabricación de fertilizantes en la industria de la agricultura, lo que se relaciona directamente con la producción de alimento. Además de esto, el hidrógeno ha sido objeto de estudio como elemento transportador de energía, es decir, puede producirse y almacenarse para luego ser aprovechado en la generación de electricidad o de calor mediante celdas de combustible. Dichas celdas han sido de principal importancia para aplicaciones fuera de la red eléctrica, resolviendo así problemas de distribución de energía. El presente trabajo se enfoca en la investigación de la producción electrometalúrgica usando la técnica de electrodeposición con corriente pulsante de óxidos de renio, cobre y nanotubos de carbono sobre un sustrato de vidrio conductor de óxido de indio-estaño (ITO). El objetivo radica en la fabricación de un material electrocatalizador de la reacción de evolución de hidrógeno (REH), y para esto se estudian 4 sistemas diferentes: (a) ITO + Cu, (b) ITO + Re, (c) ITO + Re + Cu y (d) ITO + Re + Cu + Nanotubos de carbono. La primera etapa de investigación se desarrolló en base al proceso de electrodeposición de estos 4 sistemas, obteniendo así 2 tipos de depósitos usando condiciones experimentales diferentes: (i) Tipo A, donde se usó una corriente catódica de 10 A/m2, pH=5, agitación ultrasonido y tiempo de deposición de 5 min, y (ii) Tipo B, donde se aumentó tiempo de proceso a 20 min y se cambió a agitación magnética. La segunda etapa se enfocó en el análisis de la composición y morfología de los materiales, para esto se utilizaron las técnicas de caracterización de microscopía de barrido electrónico (SEM), espectroscopía de rayos X de dispersión de energía (EDS), difracción de rayos X en modo rasante (GI-XRD) y espectroscopía UV-Visible. Se evidenciaron diferencias importantes entre ambos tipos de depósitos, presentando en ambos casos una formación de cristales en el sustrato en lugar de una película continua. La tercera etapa consistió en el estudio electroquímico de los materiales tipo B y el cálculo de parámetros cinéticos de la reacción de evolución de hidrógeno. Destaca el electrodepósito ITO-Re con una densidad de corriente de intercambio de 1.47 A/m2, mientras que en el resto de los casos los valores fueron inferiores a 0.2 A/m2. Se encontró una baja concentración de Re en el material cuando hay presencia de Cu en el sistema, lo que refleja que la reducción del ion Cu+2 en la electrodeposición se ve favorecido frente a la reducción de ReO4-. Bajo las condiciones de trabajo de la presente investigación no se evidenció un efecto real de los nanotubos de carbono en la electrocatálisis de la REH.

Ingeniero Civil Mecánico / Dado que los combustibles son hoy los recursos energéticos más contaminantes y utilizados a nivel global, surge la necesidad de buscar nuevas fuentes renovables que sean limpias y amigables con el medioambiente. Al moverse hacia un sistema energético basado en energías renovables, aumentará la participación de la generación eléctrica intermitente y se promoverá el crecimiento de las infraestructuras de almacenamiento y generación de energía no contaminantes. Una de estas infraestructuras son las celdas de óxido sólido reversibles, dispositivos capaces de generar energía eléctrica y térmica mediante un proceso electroquímico, y además almacenar energía química mediante electrólisis. A pesar ser una alternativa viable de generación, existen algunas desventajas que les impiden sobresalir y competir contra el resto. Estas desventajas se deben a sus altas temperaturas de operación y a la relación entre los materiales a utilizar en cada uno de sus componentes. El objetivo general del tema de memoria es fabricar y caracterizar muestras de La2NiO4+δ (LNO) en base a polvos sintetizados mediante el método sonoquímico. Específicamente, se desarrollará una metodología teórico-experimental la cual se inicia con el proceso de síntesis y caracterización estructural de los nanopolvos para luego pasar a la fabricación de muestras para caracterización mecánica y eléctrica. Los alcances del trabajo contemplan el sintetizar nanopolvos de La2NiO4+δ variando las cantidades de reactivos y combinaciones de tiempo-temperatura, y el estudio de ciertas propiedades estructurales, mecánicas y eléctricas mediante análisis y ensayos a nanopolvos y muestras sinterizadas. Dentro de los resultados destacables se encuentra el módulo elástico E= 137,9 [GPa],el tamaño promedio de partícula de los polvos calcinados es 103[nm], el tamaño de grano promedio es de 4,2 [μm], la microdureza HV= 8,83 [GPa]y la tenacidad a la fractura KIC= 1,83 [MPam^0,5]. Finalmente, se logra obtener los parámetros de síntesis, obteniéndose un material nanocristalino y muestras fabricadas en base a los nanopolvos puramente de LNO con propiedades mecánicas y eléctricas comparables con la literatura.

Ingeniero Civil Químico / El tratamiento de aguas residuales es uno de los procesos más importantes que se deben realizar para cuidar el medio ambiente. El principal objetivo de este tratamiento es permitir la disposición de estos efluentes, tanto domésticos como industriales, asegurando que estos no pongan en peligro la salud humana o causen daños inaceptables al medio ambiente. Sin embargo, este proceso tiene un alto costo energético, alcanzando un consumo de entre 560 y 2.300 GWh por año. Es por esto que hoy en día se buscan procesos alternativos para disminuir el gasto energético de estos tratamientos. Una de las alternativas que han surgido son las celdas de combustible microbiológicas, estos dispositivos son celdas electroquímicas que tienen la particularidad de utilizar microorganismos como catalizadores en el proceso de oxidación y/o reducción. El gran potencial de estos sistemas radica en la enorme variedad de microorganismos existentes, ya que, gracias a su metabolismo, abren la posibilidad de degradar diversos compuestos orgánicos presentes en aguas residuales y usarlos como combustibles. Bajo este contexto, el objetivo general de este trabajo de memoria de título fue diseñar, fabricar y caracterizar el ánodo de una celda de combustible microbiológica para la producción de energía a partir de la oxidación de compuestos orgánicos presentes en aguas residuales. Para cumplir con este objetivo, se utilizó el carbono vítreo reticular como material para la construcción de los ánodos utilizados en el estudio. Al calcular el área superficial del material y su conductividad eléctrica, éstas resultaron ser 70 m^2 g^{-1} y 1,11x10^4 Omega^{-1} m^{-1}, respectivamente. Estos valores lo hacen adecuado para su uso como electrodo en sistemas bioelectroquímicos. Con el fin de caracterizar el desempeño electroquímico del ánodo y la electroactividad de éste, se realizaron voltametrías cíclicas e impedancias de espectroscopía electroquímica en dos esquemas experimentales: uno con el anolito inoculado con la bacteria Acidiphilium cryptum y el otro utilizando un electrodo que fue previamente cultivado con el mismo microorganismo. Las voltametrías cíclicas mostraron que en ambos casos, al tener una mayor concentración de bacterias en la celda, la corriente aumentaba. Por otra parte, las impedancias de espectroscopía electroquímica arrojaron que los microorganismos causaron un aumento de la resistencia, tanto en el electrodo, como en la solución de la cámara anódica. Al complementar estos resultados con los de las voltametrías cíclicas, se notó que la actividad catalítica que muestra el microorganismo utilizado tiene un efecto mayor sobre la producción de corriente que el aumento de las resistencias del sistema que causa. En base a los resultados obtenidos a lo largo del estudio, se concluye que la bacteria Acidiphilium cryptum genera un aumento de corriente al ser utilizada en el ánodo de una celda de combustible microbiológica. En vista de lo anterior, se recomienda comenzar con el estudio del cátodo a utilizar, con el fin de realizar una caracterización electroquímica general del sistema.

No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas

Las máquinas de absorción de bromuro de litio trabajan en condiciones de elevadas concentraciones de LiBr y temperatura que favorecen la corrosión de los materiales que constituyen dichas máquinas y la evolución de hidrógeno como consecuencia de la reacción catódica asociada a la corrosión, con la consiguiente pérdida de eficiencia. Los objetivos fundamentales de la presente Tesis Doctoral que tiene por título "Estudio de la influencia de la polarización anódica y catódica sobre el comportamiento electroquímico de níquel, cromo y aceros inoxidables en LiBr" son estudiar el comportamiento frente a la corrosión, de níquel, cromo, un acero inoxidable austenítico (con base níquel) y un acero inoxidable dúplex en una disolución concentrada de LiBr de 992 g/l en un rango de temperaturas de 25 a 75 ºC y estudiar la reacción de evolución del hidrógeno (REH) sobre cada uno de los materiales en dichas condiciones. Por otra parte se estudia la influencia que la reacción de generación de hidrógeno tiene sobre el comportamiento electroquímico de los materiales en LiBr. Todo ello se ha llevado a cabo mediante el uso de técnicas electroquímicas, como son las medidas de potencial a circuito abierto, las curvas de polarización o la espectroscopía de impedancia electroquímica entre otras. Este estudio permitirá establecer criterios de selección de materiales que posean buenas propiedades para su empleo en las máquinas de absorción. Para completar los resultados obtenidos mediante las técnicas electroquímicas, se ha llevado a cabo el análisis morfológico de la superficie de los materiales estudiados a través de la adquisición de imágenes en tiempo real de los mismos de forma simultánea al registro de la señal electroquímica. Este análisis permite visualizar los cambios que tienen lugar sobre la superficie del electrodo ensayado como consecuencia de la corrosión. En base a los resultados obtenidos se puede concluir que todos los materiales estudiados poseen buen comportamiento frente a / Guiñón Pina, V. (2011). ESTUDIO DE LA INFLUENCIA DE LA POLARIZACIÓN ANÓDICA Y CATÓDICA SOBRE EL COMPORTAMIENTO ELECTROQUÍMICO DE NÍQUEL, CROMO Y ACEROS INOXIDABLES EN LiBr [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14015 / Palancia

No description available.