Los geopolímeros son materiales de construcción alternativos al concreto común, los cuales pueden cumplir la misma función, pero sin generar grandes cantidades de gases de efecto invernadero. Estos son preparados a partir de una materia prima rica en aluminio y silicio, la cual es activada mediante la adición de una solución acuosa de hidróxido de sodio y silicato soluble. La materia prima utilizada puede ser un residuo de alguna industria o proceso, por ejemplo, el generado de la producción de silicio elemental, la producción de energía mediante el consumo de combustibles fósiles y de la producción de acero. También se pueden utilizar derivados de minerales como materias primas para la preparación de geopolímeros, siendo el metacaolín la materia prima más utilizada de esta categoría. El presente trabajo describe los estudios realizados con el fin de elucidar el rol de cada uno de los componentes de la solución activadora y la materia prima en la formación y características del geopolímero. Se ha estudiado el efecto del silicato y del hidróxido de sodio en la disolución de la materia prima, y se encontró que ambos cumplen un rol importante en este proceso y en la cinética de la reacción. Asimismo, se ha estudiado el efecto de la velocidad de liberación del aluminato y silicato de la materia prima, la liberación de estas especies afecta tanto a la composición final del geopolímero, como a la cinética de la reacción. Finalmente, se ha estudiado el efecto de las condiciones de curado y la cantidad de hidróxido de sodio en las propiedades mecánicas de estos materiales, se ha encontrado una relación clara entre estos parámetros y la resistencia a la compresión del geopolímero formado.

El campo de los materiales híbridos es una de las temáticas más atractivas y emergentes en nanociencia. La combinación de diferentes precursores con fragmentos orgánicos e inorgánicos por autoensamblaje de sus estructuras originales, durante el proceso de formación de su entramado molecular, permite preparar materiales que exhiben propiedades únicas con múltiples aplicaciones como materiales avanzados. La presente tesis doctoral se ha centrado en el diseño, síntesis y caracterización de catalizadores funcionales basados en precursores organosiliceos silsesquioxano tipo puente (disilanos), empleando distintas metodologías de síntesis. Como resultado se han obtenido diferentes familias de materiales híbridos porosos con aplicaciones catalíticas. En primer lugar, a partir de precursores con características laminares, Magadiita y MWW-P, sometidos a procesos de intercambio, hinchamiento, pilarización y extracción de materia orgánica, se incorporaron grupos funcionales activos en su estructura, a modo de pilares intercalados, al mismo tiempo que se mejoraron sus propiedades texturales originales, generándose catalizadores multifuncionales estables y reutilizables para llevar a cabo reacciones consecutivas o en cascada. Se ha obtenido una segunda familia de materiales mesoporosos orgánicos-inorgánicos no ordenados, en ausencia de agentes directores de estructura, a través de un proceso sol-gel en medio fluoruro, lográndose introducir fragmentos orgánicos estructurales, los cuales están formando parte de la red de los materiales. En ellos, se ha estudiado la influencia de las características de los disilanos empleados como precursores en las propiedades finales de los sólidos híbridos obtenidos. Por último, se prepararon materiales mesoporosos orgánicos-inorgánicos ordenados basados en silanos poliédricos POSS, que actúan como nodos estructurales, unidos entre sí a través de moléculas de disilanos con fragmentos arílicos. Para ello, se ha empleado una ruta micelar de síntes / García Fernández, MT. (2012). MATERIALES HÍBRIDOS ORGÁNICOS-INORGÁNICOS BASADOS EN DISILANOS COMO UNIDADES ESTRUCTURALES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16982

Tesis por compendio / [EN] In order to improve the permselective and antifouling properties, in the present work the synthesis and development of low fouling flat-sheet polymeric ultrafiltration membranes by the incorporation of nano-sized additives with different nature (organic and inorganic) and hydrophilicity were studied. For this purpose, two different processes to modify membranes were investigated: by blending the additives in the polymer solution during the membrane synthesis (non-solvent induced phase separation or immersion-precipitation phase inversion) and by changing the surface properties of a formed membrane using UV-induced modification. In both methods, the influence of additives at different concentrations in the membrane morphology and in the permselective properties (permeability and selectivity) was studied using different analytic and microscopic techniques, such as IR spectroscopy, scanning electron microscopy, atomic force microscopy, water contact angle and porosity measurements. The additives used to modify the polymeric structure were: an organic polymer (polyethylene glycol with a molecular weight of 400 Da), two metal oxides (aluminium oxide and zinc oxide), and a metal dichalcogenide (tungsten disulphide). Experiments were carried out in a standard ultrafiltration pilot plant using membranes based on different polymers (polyetherimide, polysulphone, polyethersulphone) synthesised in our laboratory and commercial membranes (all these membranes were synthesised by phase-inversion method). Each experiment was divided into three stages: determination of water permeability and intrinsic membrane resistance, molecular weight cut-off determination by using model solutions consisting of polyethylene glycols with different molecular weights, and fouling/rinsing cycles using different feed solutions. Results demonstrated that the additives at specific concentrations were able to greatly improve the characteristics and permselective properties of the pristine membranes. In the same way, a higher improvement in these properties were observed using the UV-induced modification technique compared to the presence of additives in the polymer solution during the phase-inversion method, which not only allowed the preservation of the main characteristics of the pristine membrane, but also allowed the incorporation of the advantages from the additives used. Furthermore, the optimal compositions of the membranes during the different modifications to obtain a membrane with higher fouling resistance were determined. / [ES] Con el fin de mejorar las propiedades permeselectivas y la resistencia al ensuciamiento, en el presente trabajo de investigación se estudió la síntesis y desarrollo de membranas poliméricas planas de ultrafiltración de bajo ensuciamiento mediante la incorporación de diversos aditivos de diferente naturaleza (orgánica e inorgánica) e hidrofilicidad a escala nanoscópica. Para ello, se investigaron dos tipos diferentes de modificación de membranas: mediante la introducción de aditivos en la disolución polimérica durante el proceso de fabricación de la membrana (método de inversión de fase vía precipitación por inmersión), y mediante la modificación superficial de membranas ya fabricadas inducida por radiación ultravioleta. En ambos métodos, la influencia de los aditivos a distintas concentraciones en la morfología y en las propiedades permeselectivas (permeabilidad y selectividad) de las membranas poliméricas fue estudiada mediante distintas técnicas analíticas y microscópicas (espectroscopia infrarroja, microscopia electrónica de barrido, microscopía de fuerza atómica, medidas de mojabilidad, mediante ángulo de contacto, y determinación de porosidad, entre otros). Los aditivos seleccionados para modificar la estructura polimérica fueron un compuesto orgánico (polietilenglicol con un peso molecular de 400 Da), dos óxidos metálicos (óxido de aluminio y óxido de zinc) y un calcogenuro (disulfuro de tungsteno). Los ensayos se realizaron a escala de laboratorio en una planta de ultrafiltración convencional con membranas de distinto material polimérico (poliéterimida, polisulfona y poliétersulfona) y con membranas comerciales (todas ellas de poliétersulfona fabricadas por el método de inversión de fase). Cada ensayo fue dividido en tres etapas: determinación de permeabilidad hidráulica y resistencia intrínseca de membrana, determinación de umbral de corte molecular (molecular weight cut-off) con disoluciones modelo de distintos pesos moleculares de polietilenglicol y ciclos de ensuciamiento/aclarado con distintas disoluciones alimento. Los resultados obtenidos mostraron que los aditivos a ciertas concentraciones fueron capaces de mejorar enormemente las propiedades intrínsecas y permeselectivas de las membranas originales. Del mismo modo, se observó la mayor eficiencia de la modificación inducida por radiación ultravioleta para preservar las características de la membrana original y, además, añadir las ventajas de los aditivos utilizados. Con todo ello, se determinaron las composiciones óptimas de los aditivos durante las modificaciones tanto internas como superficiales de las membranas para obtener membranas resistentes al ensuciamiento. / [CA] Amb la finalitat de millorar les propietats permselectives i la resistència a l'embrutament, en el present treball d'investigació es va estudiar la síntesi i el desenvolupament de membranes polimèriques planes d'ultrafiltració de baix embrutament mitjançant la incorporació de diversos additius de diferent naturalesa (orgánica i inorgánica) i hidrofilicitat a escala nanoscòpica. Per a això, s'investigaren dos tipus diferents de modificació de membranes: mitjançant la introducció d'additius en la dissolució polimèrica durant el procés de fabricació de la membrana (mètode d'inversió de fase via precipitació per immersió), i mitjançant la modificació superficial de membranes ja fabricades induïda per radiació ultraviolada. En ambdós mètodes, la influència dels additius a diferents concentracions en la morfologia i en les propietats permselectives (permeabilitat i selectivitat) de les membranes polimèriques va estudiar-se mitjançant diferents tècniques analítiques i microscòpiques (com espectroscòpia infraroja, microscòpia electrònica de rastreig, microscòpia de força atòmica, mesures de mullabilitat per mitjà d'àngul de contacte, determinació de porositat). Els additius seleccionats per a modificar la estructura polimèrica van ser un compost orgànic (polietilenglicol amb un pes molecular de 400 Da), dos òxids metàl·lics (òxid d'alumini i òxid de zinc) i un calcogenur (disulfur de tungstèn). Els assaigs es varen realitzar a escala de laboratori en una planta d'ultrafiltració convencional amb membranes de diferent material polimèric (poliéterimida, polisulfona i poliétersufona) i amb membranes comercials (totes elles fabricades pel mètode d'inversió de fase). Cada assaig va dividir-se en tres etapes: determinació de permeabilitat hidràulica i resistència intrínseca de membrana, determinació d'umbral de tall molecular amb dissolucions models de diferents pesos moleculars de polietilenglicol i cicles d'embrutament/aclarat amb diferents dissolucions aliment. Els resultats obtinguts mostraren que els additius a determinades concentracions van ser capaços de millorar enormement les característiques i propietats permselectives de les membranes originals. De la mateixa manera, es va observar la major eficiència de la modificació induïda per radiació ultraviolada per a preservar les característiques de la membrana original i a més, afegir els avantatges dels additius utilitzats. Amb tot això, les composicions òptimes dels additius durant les modificacions tant internes com superficial de les membranes per a obtenir membranes resistents a l'embrutament van ser determinades. / García Ivars, J. (2015). OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE MEMBRANAS POLIMÉRICAS DE ULTRAFILTRACIÓN DE BAJO ENSUCIAMIENTO Y ESTUDIO DE CONDICIONES DE FABRICACIÓN [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54125 / Compendio

In this thesis, simple methods to determine sulfide at low levels (µg L-1) in aqueous samples and sediments by water free hydrogen sulfide vapor generation using a commercially available vapor generation accessory have been developed. The hydrogen sulfide is then introduced in the ICP-QMS, equipped with an octopole collision/reaction cell which is vented with hydrogen and helium gases, or in the ICP-AES where the optical path between the plasma and the monochromator is purged with nitrogen. Moreover some studies have been conducted for the determination of arsenic by ICP-MS in natural waters with high sodium and chloride content. Spectral and non spectral interferences on arsenic measurement have been investigated and different experiments have been developed to solve such interferences (optimizations of the cell collision conditions, arithmetic corrections, introduction of small amounts of alcohol). Finally, the use of the DGT technique (diffusive gradients in thin films) has been evaluated in acidic samples and mining wastes for the firs time. / En aquesta tesi, s’han desenvolupat mètodes senzills per a la determinació de sulfur a baixes concentracions (µg L-1) en mostres aquoses i sediments mitjançant la generació de sulfur d’hidrogen, utilitzant un accessori de generació d’hidrurs comercial. Un cop format el sulfur d’hidrogen, aquest es pot introduir a l’ICP-QMS, equipat amb una cel•la de col•lisió/reacció o a l’ICP-AES amb el pas entre el plasma i el monocromador purgat amb nitrogen. També s’han fet alguns estudis per determinar arsènic amb ICP-MS en aigües naturals amb alt contingut de sodi i clor. S’han estudiat les interferències espectrals i no espectrals sobre aquest element i s’han dut a terme diferents experiments per a resoldre-les (optimització de la cel•la de col•lisió, aplicació de correccions matemàtiques, introducció de petites quantitats d’alcohol). Finalment, s’ha avaluat l’ús de la tècnica de DGT (diffusive gradients in thin films) en mostres àcides (pHs de 5 a 10) i residus de mineria per primera vegada.

El proyecto se desarrolla en el distrito de Villa El Salvador, debido a que presenta altos índices de contaminación y concentración de basura, producto de que no cuenta con una planta de segregación de residuos sólidos inorgánicos, por tanto se busca complementar a los diferentes programas de reciclaje y la oportunidad de estudiar carreras distintas relacionadas al cuidado del medio ambiente, ya que según las estadísticas en este distrito hay cierta preferencia de los jóvenes hacia las carreras técnicas, por otra parte existen 8 organizaciones de recicladores que actualmente trabajan en este sector, los cuales harían uso de los laboratorios y los talleres del instituto. / The project is developed in the district of Villa El Salvador, because it has high levels of contamination and concentration of waste, product of which does not have a segregation plant of inorganic solid waste, therefore it is intended to complement the different programs of recycling and the opportunity to study different careers related to the care of the environment, since according to statistics in this district there is a certain preference of young people towards technical careers, on the other hand there are 8 recyclers organizations that currently work in this sector, which would make use of the laboratories and workshops of the institute. / Tesis

[EN] The main subject of this work is consolidation of wall paintings with inorganic materials under the point of view of the "Scuola Fiorentina", of restoration. Only through the exam of the historical evolution of the "Scuola Fiorentina" of restoration and the study of the socio-cultural context where such evolution took place, it is possible to completely understand how an activity that had a vertiginous growth, would have later converted, the "Scuola Fiorentina" in an international reference and in an undisputed pioneer in the field of restoration. The existence of an official organized agency "Gabinetto di resaturi della Sopraintendenza di Firenze", the catastrophic events that suffered the Florentine territory during the Second World War, and during the flood of 1966, caused a fundamental change in the culture of restoration that drove to put together science and restoration, forever. One of the most important outcomes of such merger was finding of the method Ammonium/Barium ("Dini-Ferroni"). The method was invented thanks to the genius and intuition of the chemist Enzo Ferroni, and due to the talent of the restorer Dino Dini who understood the importance of the joint between a scientific method with the practical hand-action of the restorer. From that moment, it will be clear the preference of the "Scuola Fiorentina" in the use of inorganic material for treatments on surface of mineral matrix. The method of Ammonium-Barium, is a desulphating procedure with a consolidation effect based on two phases with the application of two reagents. The main goal is the transformation of the sulphur ion of the disjointed surface into a compound, crystal and tip-chemically compatible with the carbonated surface, and the re-cohesion of the substrate by means of the compounds that come from the treatment. Since XXI century, due to an even stronger effort to apply science to restoration, also nanotechnologies bounced into restoration. They have been contributing to satisfy the effectiveness and compatibility of the pre-consolidation interventions, that are essential in case of severe disaggregation of paint layer. Pre-consolidation interventions with nanoparticles before the cleaning of the wall surfaces, are clearly related to the method of Ammonium/Barium, because they represent the preliminary interventions necessary to carry out the method with success. The Opificio delle Pietre Dure (OPD), is a governmental agency thank to which I have been able to learn techniques carried out through said methodologies. OPD is the main referent of the current "Scuola Fiorentina" of restoration and it has been characterized for its clear preference in the use of inorganic materials for the treatments on paint layers in carbonated matrix. / [ES] La consolidación de las pinturas murales con materiales inorgánicos, bajo la visión de la escuela fiorentina de la restauración, es el tema principal de este trabajo. A través del estudio del recorrido histórico de la scuola fiorentina de la restauración y del análisis del contexto socio-cultural, se puede entender cómo se pudo desarrollar vertiginosamente, una actividad que convirtió en pocos años a la scuola fiorentina, en ejemplo internacional e indiscutible pionera en el campo de la restauración. La existencia de un centro oficial organizado, "Gabinetto di restauri della Soprintendenza di Firenze", junto a los acontecimientos catastróficos que sufrió el territorio florentino en la IIªGuerra Mundial, y las inundaciones de Florencia de 1966, marcaron un cambio radical en la cultura de la restauración que unió para siempre la ciencia y la restauración. Unión que culminará con el descubrimiento del método "Ammonio-Bario" ("Dini-Ferroni"), gracias al ingenio y la intuición, del químico Enzo Ferroni; y al restaurador Dino Dini, que supo valorar la importancia de la unión del pensamiento científico a la acción práctica-manual del restaurador. A partir de ese momento se configurará la clara preferencia de la scuola fiorentina, en la elección de materiales inorgánicos para las intervenciones sobre sustratos de matriz mineral. El método Ammonio-Bario, es un tratamiento desulfatante con efecto consolidante articulado en dos fases en base a la aplicación de dos reactivos, cuyo objetivo principal, es la trasformación del ión del azufre de la superficie disgregada en un compuesto cristalo-químicamente compatible con la matriz carbonatada, y la recoesión de dicho sustrato a través de los compuestos resultantes del tratamiento. En un esfuerzo aún mayor de la ciencia aplicada a la restauración, las nanotecnologias irrumpen en el campo de la restauración a partir del siglo XXI y estan contribuyendo a satisfacer la eficacia y compatibilidad de las operaciones pre-consolidantes; imprescindibles en situaciones de fuerte disgregación del sustrato pictórico. Las intervenciones de consolidación preventiva (pre-consolidación), realizadas a través de tratamientos de nanoparticulas; en fase propedéutica a la limpieza de las superficies murales; tiene un claro nexo de unión con el método de Ammonio-Bario, ya que completa las intervenciones preliminares necesarias para poder llevar a cabo con éxito dicho método. El Opificio delle Pietre Dure (OPD), institución ministerial gracias a la cual, he podido aprender las técnicas realizadas a través de dichas metodologías es referente principal de la actual scuola fiorentina de la restauración, y se caracteriza por su clara preferencia en el uso de materiales inorgánicos en las intervenciones que realizan sobre sustratos pictóricos en matriz carbonatada. / [CA] La consolidació de les pintures murals amb materials inorgànics, sota el punt de vista de scuola fiorentina de la restauració, és el tema principal del present treball. Mitjançant l'estudi del recorregut històric de la scuola fiorentina de la restauració i de l'anàlisi del context socio-cultural, es comprèn com es va desenvolupar, vertiginosament, una activitat que va convertir en pocs anys la scuola fiorentina, en un exemple internacional i en una indiscutible pionera al camp de la restauració. La existència d'un centre oficial organitzat, "Gabinetto di restauri della Soprintendenza di Firenze", conjuntament amb els episodis catastròfics que va patir el territori florentí a la II Gerra Mundial, així com les inundacions de Florència de 1966, van marcar un canvi radical a la cultura de la restauració que va unir per sempre la ciència amb la restauració. Unió, que va culminar amb els descobriment del mètode "Ammonio-Bario" ("Dini-Ferroni"); gràcies a l'ingeni i la intuïció del químic Enzo Ferroni i del restaurador Dino Dini, que va saber valorar la importància de la unió del pensament científic amb l'acció pràctica-manual del restaurador. A partir d'aquest moment es configurarà la clara preferència de la scuola fiorentina, en l'elecció de materials inorgànics per a les intervencions sobre substrats de matrius minerals. El mètode Ammonio-Bario, és un tractament desulfatant amb efecte consolidant, que s'articula en dos fases en base a l'aplicació de dos reactius, amb l'objectiu principal de transformar el ió del sofre de la superfície disgregada en un compost cristalo-químicament comptatible amb la matriu carbonatada, i la recoesió de l'esmentat substrat mitjançant els compostos resultants del tractament. Amb un esforç encara més gran de la ciència aplicada a la restauració, les nanotecnologies irrompen en el camp de la restauració a partir del Segle XXI i contribueixen a satisfer l'eficàcia i compatibilitat de les operacions pre-consolidants; imprescindibles en situacions de forta disgregació del substrat pictòric. Les intervencions de consolidació preventiva (pre-consolidació), realitzades mitjançant tractament de nanopartícules; en fase propedèutica a la neteja de les superfícies murals; te un nexe d'unió evident amb el mètode de Ammonio-Bario, ja que complerta les intervencions preliminars necessàries per poder dur a terme amb èxit el referit mètode. L'Opificio delle Pietre Dure (OPD), institució ministerial gràcies a la qual he pogut aprendre les tècniques realitzades mitjançant aquestes metodologies, és referent principal de l'actual scuola fiorentina de la restauració, i es caracteritza per una clara preferència en l'ús de materials inorgànics en les intervencions que realitzen sobre substrats pictòrics en matriu carbonatada. / Yagüe Gómez-Reino, S. (2016). CONSOLIDACIÓN CON MATERIALES INORGÁNICOS EN RESTAURACIÓN DE PINTURA MURAL. LA VISIÓN DE LA "SCUOLA FIORENTINA" [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61776