Maestría en Química
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Browsing Maestría en Química by browse.metadata.evaluator "Mejía Ospino, Enrique"
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Item Biocompuesto de matriz celulósica y puntos cuánticos de carbono para la detección de mercurio en efluentes acuosos(Universidad Industrial de Santander, 2025-02-12) Rojas Palomino, Laura Andrea; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Martínez Bonilla, Carlos Andrés; Mejía Ospino, Enrique; Vargas Fiallo, Luz YolandaEste estudio explora la influencia de las técnicas de purificación en las propiedades ópticas, la química superficial y las capacidades de detección de mercurio de los puntos cuánticos de carbono (CQDs). Se evaluaron dos métodos de purificación, diálisis (CQDs-DL) y cromatografía en columna (CQDs-CC). Los resultados demuestran diferencias significativas en la estructura de la superficie, ya que los CQDs-DL presentan más grupos NH2, NH3 e imina, lo que conduce a un mayor apagado de la fluorescencia en presencia de mercurio que los CQDs-CC, que presentan principalmente grupos NH2. El sensor, fabricado a partir de CQDs, se evaluó en solución y en un biocompuesto. El comportamiento del sensor se evaluó primero en solución, comparando ambos métodos de purificación. Posteriormente, se probó su rendimiento en un biocompuesto de nanocelulosa bacteriana (CQDs/TOCN), revelando que CQDs-CC ofrece una respuesta de extinción más estable y lineal. Además, el análisis de muestras reales de fuentes de agua contaminadas con mercurio confirmó la eficacia del sensor, ya que ambos CQDs mostraron cambios de fluorescencia al interactuar con el mercurio. Estos resultados sugieren que, aunque la diálisis es un método de purificación común, puede no ser siempre óptimo, ya que la cromatografía en columna ofrece una purificación fina adecuada para aplicaciones específicas de detección medioambiental. Este trabajo pone de relieve el potencial de los sensores basados en CQD para la monitorización en tiempo real de la contaminación por metales pesados en fuentes de agua.Item Diseño de matrices MALDI TE asistido por Inteligencia Artificial (IA) a partir de información teórico/experimental(Universidad Industrial de Santander, 2024-11-01) Padilla Jaramillo, Carlos Andrés; Blanco Tirado, Cristian; Combariza Montañez, Marianny Yajaira; Combariza Montañez, Aldo Fabrizzio; Díaz Sánchez, Luis Miguel; Mejía Ospino, Enrique; Doerr, Markus Hans OliverEl desarrollo de matrices para la espectrometría de masas por desorción/ionización láser asistida por matriz (MALDI MS) ha dependido tradicionalmente de esfuerzos experimentales. Aquí, proponemos un modelo generativo de inteligencia artificial orientado a objetivos, impulsado por datos calculados de química computacional, para construir un espacio químico optimizado para procesos de Transferencia Electrónica (ET) en el análisis MALDI. Utilizamos un grupo de 30 matrices de ET reportadas, sometidas a enumeración estructural y predicción de propiedades moleculares mediante cálculos semiempíricos y ab initio, para establecer una base de datos integral que comprende diversos datos estructurales y de propiedades. Posteriormente, empleando un protocolo de enumeración estructural con 68 SMILES canónicos de fragmentos de Bemis-Murcko (BM), expandimos la complejidad estructural de la biblioteca inicial. Este proceso generó 82,753 compuestos organizados en 10 niveles de andamios, con un índice p50 de la curva de Recuperación de Sistemas Cíclicos (CSR) de andamios del 50%. De la biblioteca enumerada resultante, se seleccionó un subconjunto diverso de estructuras utilizando el método de agrupamiento de Jarvis-Patrick. Estas estructuras, junto con sus propiedades asociadas medidas a partir de datos de mecánica cuántica y experimentales, se utilizaron para entrenar un modelo de Aprendizaje Automático (ML) para predecir los valores de energía de ionización (Ei). Posteriormente, se entrenó una Red Neuronal de Puntuación (SNN), acoplada a nuestro modelo generativo orientado a objetivos utilizando Redes Neuronales Recurrentes (RNN) con arquitecturas de Aprendizaje Profundo (DL). El modelo generativo fue guiado utilizando una red previa dentro de un entorno de Aprendizaje por Refuerzo/Transferencia. El modelo generativo final de IA aprendió que las estructuras con alta insaturación, relaciones H/C inferiores a 1 y pesos moleculares entre 100 u y 300 u son favorables para las matrices ET MALDI, así como aquellas con pocos anillos aromáticos y cero anillos alifáticos. También se favorecieron otras características moleculares. La biblioteca generada por IA resultante exhibe valores de Ei superiores a 8.0 eV, similares a los de las matrices ET MALDI “buenas” reportadas, lo que indica un diseño exitoso con altos puntajes de accesibilidad de síntesis. En conclusión, nuestro modelo generativo proporcionó valiosas ideas sobre las características moleculares ideales para los compuestos ET MALDI, al tiempo que generó una amplia gama de moléculas estructuralmente diversas dentro de un espacio de propiedades moleculares similar. El siguiente paso crítico en este proceso es sintetizar una selección de estos compuestos generados para validación experimental y caracterización adicional.Item Efecto de iones mono y divalentes sobre la alteración de la humectabilidad en rocas de tipo arenisca durante la inyección de agua de composición química modificada(Universidad Industrial de Santander, 2023-05-26) Monares Bueno, Fabián Leonardo; Henao Martínez, José Antonio; Maya Toro, Gustavo Adolfo; Ballesteros Rueda, Luz Marina; Mejía Ospino, EnriqueEn este trabajo de investigación se evaluó el efecto de diferentes iones inorgánicos mono y divalentes en la alteración de la humectabilidad, a nivel de laboratorio, de rocas de tipo arenisca provenientes de un yacimiento colombiano, con potencial aplicación en EOR a través de la técnica ABCW. Experimentalmente, se caracterizó los componentes individuales del sistema crudo-roca-salmuera con ayuda de diversas técnicas analíticas, se determinó el ángulo de contacto entre la gota cautiva de crudo sobre superficies de roca empleando como medio diferentes formulaciones salinas, se midió el potencial zeta entre la interfase salmuera-roca y se realizó ensayos de eficiencia de desplazamiento de crudo con el fin de que se cuantificara el recobro de hidrocarburos y correlacionaran los resultados obtenidos con variaciones en la humectabilidad del sistema de yacimiento. De esta manera se obtuvo algunas formulaciones con actividad LSE de interés para un yacimiento particular colombiano.Item Evaluación de formulaciones surfactante/nanopartículas para el recobro mejorado de un crudo pesado colombiano(Universidad Industrial de Santander, 2023-07-23) Jiménez Caballero, Michell Andrey; León Bermúdez, Adán Yovani; Molina Velasco, Daniel Ricardo; Ariza León, Emiliano; Martínez Ortega, Fernando; Mejía Ospino, EnriqueEl crudo pesado es una de las fuentes más estudiadas para compensar la elevada demanda energética mundial, debido a la disminución de las reservas de crudo liviano en el mundo. Sin embargo, sus elevadas viscosidades dificultan las operaciones de recuperación, por lo que es necesario utilizar sofisticadas técnicas de recobro mejorado de hidrocarburos. Una de estas técnicas es la inyección con surfactantes, la cual disminuye la tensión interfacial crudo/agua, genera emulsificación y modifica la mojabilidad del yacimiento, lo que aumenta la eficacia de la recuperación de petróleo. Sin embargo, se ha descubierto que la adición de nanopartículas (NPs) pueden mejorar aún más la eficacia de los surfactantes en la recuperación de crudos con baja gravedad API. Esta investigación determinó formulaciones de surfactante/nanopartículas para su uso en procesos de recobro mejorado. Se utilizaron tres surfactantes (SDBS, SDS y Surf-A), dos nanopartículas (sílice y alúmina) y un crudo pesado de 16,80 °API proveniente del Valle Medio del Magdalena de Colombia. Para determinar las mejores formulaciones de surfactantes/NPs, se realizaron pruebas de tensión interfacial, viscosidad y estabilidad de la emulsión. Por último, se realizaron pruebas de detergencia y ángulo de contacto para verificar el efecto de las formulaciones sobre la mojabilidad de la roca. El surfactante Surf-A obtuvo los mejores resultados en las pruebas de tensión interfacial con un valor de 0,5074 mN/m, siendo el tensioactivo utilizado en las formulaciones de surfactante/nanopartículas, con una concentración de 3.000 mg/L y una salinidad de 15.000 mg/L de NaCl. No obstante, al adicionar 50 mg/L de nanopartículas de SiO2 se produjeron los resultados más eficientes en las pruebas de interacción fluido/fluido, reduciendo la tensión interfacial crudo/agua en 72,10% y la viscosidad de las emulsiones en 94,09% a 60 °C. Asimismo, en las pruebas de interacción roca/fluido, este nanofluido permitió el incremento sobre la recuperación de crudo pesado mediante pruebas de detergencia en un 11,00% en comparación con el surfactante sin nanopartículas, el cual fue de 2,65%. Estos resultados mostraron que la metodología empleada se puede considerar como una alternativa a los problemas de fluidez y movilidad que afectan a la recuperación y transporte de crudo pesado. Finalmente, esta investigación ayudó a comprender el efecto de las formulaciones de surfactantes/nanopartículas sobre los fenómenos interfaciales entre crudo, agua y roca, siendo un indicio en la mejora de los mecanismos de recuperación utilizados por los surfactantes para la extracción de crudo pesado, generando un aporte novedoso a nivel científico para su uso en el recobro mejorado de crudos pesados.Item Puntos cuánticos inmovilizados en nanocelulosa como sensores químicos para la detección de cadmio(Universidad Industrial de Santander, 2023-02-23) Amaya García, Daniel Alfonso; Blanco Tirado, Cristian; Cerón Cifuentes, Jhonny Mauricio; Mejía Ospino, Enrique; Doerr, MarkusLa producción de cacao es una actividad económica de gran importancia para la economía santandereana, prueba de esto es que Santander es el departamento con mayor producción. Sin embargo, los suelos santandereanos encaminados al cultivo de cacao tienen altas concentraciones de cadmio. Por lo anterior, la búsqueda de nuevos materiales sensores que permitan realizar mediciones de cadmio en campo y de forma sencilla es práctica, es vital para mantener la competitividad de los productos derivados del cacao en mercados extranjeros. El presente trabajó se enfoco en la obtención de bionanosensores a partir de la inmovilización de TG-CdSe QDs en nanofibras celulosa oxidadas con TEMPO, esto siguiendo una metodología de formación in-situ y una de dispersión mecánica. Los bionanocompositos obtenidos fueron caracterizados y se evaluó su potencial como posibles sensores químicos de cadmio.Item Síntesis y aminofuncionalización de nanopartículas de SiO2 para la obtención de materiales híbridos NpSiO2@HPAM con potencial aplicación en EOR(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Escobar Galvis, Silvia Nathalia; Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Quintero Pérez, Henderson Iván; León Bermúdez, Adán Yiovani; Mejía Ospino, EnriqueEn esta investigación se aborda la síntesis y aminofuncionalizacion de nanopartículas de SiO2 con el objetivo de obtener materiales híbridos NpSiO2@HPAM. Estos materiales híbridos combinan las propiedades de resistencia térmica y química de las nanopartículas de SiO2 con la viscoelasticidad de la poliacrilamida parcialmente hidrolizada (HPAM), lo que les confiere propiedades únicas y mejoradas para su aplicación en Recobro Mejorado del Petróleo (EOR). Las nanopartículas de SiO2 fueron sintetizadas por el método de Stöber para su posterior aminofuncionalizacion con APMS y AEAPS. La inserción de este grupo amino en la superficie de las nanopartículas facilita la interacción química con el carbono carboxílico del HPAM formando un enlace amida que da lugar a la formación del material híbrido NpSiO2@HPAM. Los productos obtenidos en cada etapa de síntesis se analizaron y caracterizaron por las técnicas instrumentales disponibles, FT-IR, DLS, Pζ, DRX, TGA, DSC y XPS que permitieron comprobar la formación de los productos esperados mediante la identificación de los grupos funcionales característicos por FT-IR (1605 cm-1: N-H, 1082-1091 cm-1: Si-O-Si) y XPS (401,51 eV: NH-C=O) que evidencian la formación del enlace amida entre las nanopartículas de SiO2 aminofuncionalizadas y los polímeros HPAM. Adicionalmente se evaluó el comportamiento reológico de los nanohíbridos y se encontró que hay una retención de la viscosidad y mayor tolerancia a salinidad y temperatura en comparación con los polímeros HPAM. Por último, se realizó una prueba de la interacción roca-fluido del nanohíbrido NH6035-AEAPS con el fin de determinar su aplicabilidad en inyección de polímeros para EOR. La prueba de desplazamiento con el nanohíbrido NH6035-AEAPS mostró una recuperación de aceite del 52% adicional a la inyección de agua.Item Síntesis y evaluación de las propiedades interficiales de N,N-Aquil-bis-(N-Metilaril)acilamidas, surfactantes tipo “Gemini” con potencial aplicación en recobro mejorado(Universidad Industrial de Santander, 2024-02-27) Arenas Vargas, Mary Gerly; Romero Bohórquez, Arnold Rafael; Pinzón Joya, Julio Roberto; Mejía Ospino, EnriqueLa inyección de surfactante se encuentra dentro del proceso de EOR químico, donde se logra un aumento del transporte de crudo a través de la garganta de poro, por medio de la reducción de la tensión interfacial entre el crudo y el fluido de desplazamiento. Tomando en cuenta los antecedentes expuestos alrededor de la importancia de generar surfactantes robustos, que resulten amigables con el medio ambiente, en el presente trabajo, se desarrollaron una serie estructuras tensoactivas tipo “Gemini” N,N-aquil-bis-(N-metilaril)acilamidas con el objetivo de evaluar sus las propiedades interfaciales. La síntesis de dichas moléculas se llevó a cabo a través de una aminación reductiva vía la formación de bases de Schiff empleando como precursores Benzaldehído, 4-hidroxibenzaldehido y etilendiamina, seguido de una condensación convencional con cuatro ácidos grasos. La caracterización de cada uno de los compuestos se hizo a través de las técnicas espectrométricas y espectrofotométricas disponibles. Se realizaron pruebas de tensión interfacial, superficial, así como una prueba cualitativa de emulsificación para una solución específica de los compuestos sintetizados. De igual manera, se determinó el ángulo de contacto entre la gota cautiva de crudo sobre la superficie de una roca embebida en la solución de los compuestos obtenidos. Se destacan los compuestos 3i y 3h, por mostrar mejores resultados en las pruebas realizadas.