Maestría en Ingeniería Química

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    Estudio del efecto de la funcionalización de ligandos orgánicos para el desarrollo de redes organometálicas tipo MOFs de magnesio en la adsorción de dióxido de carbono (CO₂)
    (Universidad Industrial de Santander, 2022-09-07) Rosas Ardila, Daniela; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Martínez Ortega, Fernando; Mejía Ospino, Enrique; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel
    Las Redes Organometálicas (MOFs) han demostrado una alta capacidad de adsorción de dióxido de carbono (CO₂) en comparación con otras estructuras como las zeolitas o el carbón activado. Las MOFs a base de magnesio son muy atractivas debido a su carácter iónico que permite aumentar la capacidad de adsorción del material comparado con otras MOFs. Además, la funcionalización de diferentes ligandos con el clúster de magnesio durante la síntesis permite reorganizar la estructura cristalina aumentando las interacciones entre el CO₂ y potenciando la capacidad de adsorción. Esta investigación tuvo como objetivo estudiar el efecto de la adición de diferentes ligandos derivados del ácido tereftálico durante la síntesis solvotérmica de MOFs de magnesio, sobre las propiedades texturales y estructurales, la estabilidad térmica y la capacidad de adsorción de CO₂. Inicialmente, se sintetizaron dos tipos de MOFs de magnesio utilizando como ligando el ácido tereftálico y el ácido 2,5-dihidroxitereftálico, respectivamente. Ambos materiales fueron reportados previamente en la literatura y se consideraron como el grupo control. Posteriormente, se sintetizaron nuevos materiales a partir de la funcionalización de cada ligando utilizado en la primera parte con dos nuevos ligandos derivados del ácido tereftálico: ácido 2-aminotereftálico y ácido 2-nitrotereftálico. Las propiedades texturales se evaluaron con isotermas de adsorción-desorción de nitrógeno, la identificación de grupos funcionales por espectroscopia infrarroja (IR), la cristalinidad por difracción de rayos X (DRX), la morfología por microscopía electrónica de barrido (SEM), la estabilidad térmica por análisis termogravimétrico (TGA), y, el estado químico por resonancia magnética nuclear de protones (HRMN). Los resultados se compararon con las muestras no funcionalizadas. Posteriormente, se estudió la capacidad de adsorción con un equipo termogravimétrico y se calculó la cantidad adsorbida de CO₂ para cada muestra. La funcionalización de nuevos ligandos permitió mejorar la capacidad de adsorción de CO₂ de las MOFs convirtiéndolas en materiales prometedores para aplicaciones de almacenamiento de gas.
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    Evaluación experimental del uso de agregados sólidos como desestabilizadores de sistemas surfactante/aceite/agua derivados de procesos de inyección de surfactantes
    (Universidad Industrial de Santander, 2024-02-21) Londoño Camacho, Alexandra Katherine; Mercado Ojeda, Ronald Alfonso; Pedraza Avellana, Julio Andrés; Muñoz Navarro, Samuel Fernando; León Bermúdez, Adán Yovani; Baldovino Medrano, Víctor Gabriel
    La industria Oíl & Gas ha implementado técnicas de recobro mejorado para aumentar la producción de petróleo, entre ellas la inyección de surfactantes. Sin embargo, la producción de agua aceitosa emulsificada o solubilizada es un problema ambiental de gran impacto en la aplicación de esta técnica de recobro químico. Por tanto, esta investigación plantea evaluar el uso de agregados sólidos económicos y de fácil adquisición como colas de ilmenita (FeTiO3), óxido de sílice (SiO2), bentonita (Al2O3.4SiO2.H2O) y carbonato de calcio (CaCO3) en la desestabilización de los sistemas surfactante/aceite/agua. Para ello, se formularon sistemas con comportamientos de fase tipo Winsor I y Winsor III usando crudo del campo Casabe de 21°API y como agente emulsificante se emplearon 5000 ppm de dodecilbencensulfonato de sodio (SDBS), simulando las condiciones reales de los efluentes de agua de producción presentes en campo. Luego, se realizaron pruebas de adsorción estática y se identificaron mediante isotermas la capacidad de adsorción para cada sólido, las comparaciones se realizaron por unidad de masa y de área superficial, mostrando una mayor capacidad de adsorción para el CaCO3 y las colas de FeTiO3, respectivamente. Posteriormente, se generaron emulsiones a las condiciones de salinidad definidas en la primera fase como Winsor I y Winsor III. Después de ello, se evaluó la eficiencia de remoción de aceite a diferentes áreas superficiales para los dos sólidos que obtuvieron el mejor comportamiento en las pruebas de adsorción por unidad de masa y área. El CaCO3 y las colas de FeTiO3 se adicionaron diferentes relaciones de masa/volumen tratado (g/ml) y se evaluó la eficiencia de remoción de aceite, mediante mediciones de concentración de Grasas&Aceites (G&A) por espectroscopia UV Vis. Los sólidos evaluados mostraron una eficiencia máxima de 76.8% a una relación 0.14 g/mL para el CaCO3 y de 74.5% a una relación de 1.57 mg/mL para las colas de ilmenita. Por otra parte, se compararon las eficiencias obtenidas usando los sólidos propuestos para el tratamiento de emulsiones contra desemulsificantes químicos usados en la industria Oil&Gas. Para ello, se realizaron pruebas de botella usando rompedor inverso, universal y Span 20. Los resultados mostraron que para alcanzar una eficiencia mayor a la obtenida por los sólidos se requieren concentraciones de 1500 ppm de Span 20 y 2000 ppm de rompedor inverso. Finalmente, esta investigación permitió identificar el gran potencial que representa el uso de colas de ilmenita y carbonato de calcio en procesos más amigables ambientalmente para tratar aguas de producción derivadas de la producción aceite presente para su posterior reinyección o vertimientos según disposiciones ambientales y legales vigentes.