Facultad de Ingenierías Fisicoquímicas
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Item Activación química de carbón pirolítico obtenido a partir de caucho de llantas usadas(Universidad Industrial de Santander, 2013) Ramírez Becerra, Jenny Paola; Angarita Flórez, Vanessa; Nabarlatz, Débora Álcida; Acosta Fernández, Rolando AndrésEl presente trabajo muestra los resultados del análisis de la producción de carbón activado mediante activación química del carbón obtenido en la pirólisis de llantas usadas. Para la primera etapa de este proyecto se trabajó con el carbón con mayor contenido de carbono fijo obtenido por Moncada [22]. Utilizando dos agente activantes (H3PO4 y KOH) se evalúa la influencia de la temperatura, el tiempo de reacción y la relación de impregnación sobre el rendimiento y la capacidad de adsorción de los carbones obtenidos, los cuáles fueron caracterizados mediante prueba de adsorción de azul de metileno. De acuerdo a los resultados obtenidos se eligieron las mejores condiciones de activación que maximicen tanto el rendimiento en la etapa de activación como la capacidad de adsorción, siendo 700°C, 40 min, 1,5 g AA/g CP y el H3PO4 como agente activante. Estas condiciones son fijas para la segunda etapa, en la cual se determina la influencia de las condiciones de pirolisis sobre el rendimiento en las dos etapas (pirólisis y activación) y sobre la capacidad de adsorción de azul de metileno de los carbones activados. De acuerdo con los rendimientos obtenidos para dichas condiciones se eligieron como las mejores condiciones de pirolisis para la obtención de carbones activados 500°C, 100 min y 1,9 mm. Los carbones activados que obtuvieron las mayores capacidades de adsorción de azul de metileno fueron caracterizados mediante isotermas de adsorción de nitrógeno, con la que se obtuvo en promedio para los carbones activados con ácido, capacidad de adsorción de 175,83 mg AM/g CA; área superficial BET de 57,35 m2/g y volumen de mesoporo de 0,3979 cm3/g. Para los carbones activados con KOH se obtuvieron en promedio capacidad de adsorción de 171,33 mg AM/g CA; área superficial BET de 205,196 m2/g y volumen de mesoporo de 0,5751 cm3/g.Item Caracterizacion de oligosacaridos crudos y evaluacion de alternativas de purificacion(Universidad Industrial de Santander, 2019) Hernandez Grimaldos, Maria Angelica; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernández, Rolando AndrésEn el presente trabajo se extrajeron xilooligosacáridos (XOs) mediante autohidrólisis de bagazo proveniente de la caña de panela, uno de los productos agrícolas más representativos en las cadenas productivas de Colombia. Los XOs se concentraron por rotoevaporación y se liofilizaron para retirar la humedad y parte de los compuestos de degradación de la lignina, principalmente, furfural y HMF. El objetivo del trabajo fue evaluar, de manera independiente, alternativas de purificación mediante adsorción con carbón activado, resina catiónica y resina aniónica, en modo batch y continuo, con el fin de remover específicamente color y contenido de polifenoles. La cinética de adsorción se estableció mediante el modelo de pseudo-primer orden, ajustándose favorablemente a los tres métodos. Adicionalmente, para cada método de purificación se determinó que la relación óptima fue 20 mg de carbón activado /mL de hidrolizado, 1:10 mL resina catiónica/mL hidrolizado y 1:4 mL resina aniónica/mL hidrolizado, siendo esta última la que presentó mayor porcentaje de remoción de color y contenido de polifenoles, obteniendo mejores resultados en el proceso continuo que en modo batch.Item Evaluación de carbón activado obtenido a partir de llantas usadas para la adsorción en modo batch de rodamina b, fenol y metales pesados(Universidad Industrial de Santander, 2014) Carreño Montiel, Jhonattan Javier; Nabarlatz, Débora ÁlcidaEl presente trabajo muestra los resultados de la evaluación de dos tipos de carbones, un CC y un CL en modo batch a temperatura ambiente (24±1°C), para la adsorción de RhB, Fenol, Cadmio y Cobre. Las pruebas preliminares mostraron una baja capacidad de estos carbones para la adsorción de metales pesados, con lo que fueron descartados de las pruebas. Para las pruebas de RhB se obtuvieron cinéticas de pseudo 1er orden para el CC y pseudo 2do orden para el CL, los cuales alcanzaron el equilibrio en tiempos de 15 min y 60 min respectivamente. Las pruebas de isotermas arrojaron coeficientes de adsorción máximos para la RhB de qe=45,66 mg RhB/g CC y qe=37,9 mg RhB/g CL y se ajustaron a los modelos de Freundlich y de Redlich-Peterson. En cuanto a la adsorción de fenol, ambos carbones presentaron un ajuste al modelo cinético de pseudo 2do orden, y un tiempo en alcanzar el equilibrio de 2 horas. La adsorción del fenol presento ajustes de isotermas a los modelos de Redlich-Peterson para el CC y Langmuir para el CL. Sin embargo, se encontró una alta diferencia en los coeficientes de adsorción qe= 120,71 mg fenol/g CC y qe= 14,32 mg fenol/g CL, es decir el CC adsorbe 8 veces más fenol que el CL.Item Evaluación de metodologías para la purificación de hidrolizados de biomasa lignocelulosica residual de la agroindustria colombiana(Universidad Industrial de Santander, 2018) Guerrero Serrano, Jose Manuel; Nabarlatz, Débora Alcida; Acosta Fernandez, Rolando AndresSe realizó un proceso de purificación para recuperar xilooligosacáridos (XOs) del hidrolizado de pergamino de café obtenido por medio de autohidrólisis. Se evaluó el uso de las técnicas de: adsorción usando carbón activado, selectividad por peso molecular usando membranas de diálisis, precipitación química usando no solventes y el intercambio iónico usando resinas. El carbón activado y el intercambio iónico fueron técnicas de purificación efectivas eliminando una alta cantidad de compuestos indeseables como el furfural y los polifenoles, con una baja pérdida de XOs. Por otra parte, las técnicas de diálisis y precipitación química generaron una alta pérdida de oligómeros de bajo y medio peso molecular, por lo cual se decidió no trabajar con ellas. Se evaluó el uso de una ruta de purificación en serie a partir de los mejores resultados obtenidos en la evaluación individual de cada técnica. Se utilizó carbón activado a una relación de 20 g carbón/l hidrolizado con un tiempo de contacto de 24 h, resina catiónica fuerte y finalmente resina aniónica fuerte ambas a una relación 1:0,1 v/v hidrolizado/resina durante 20 min de contacto. Esa ruta permitió obtener un producto final en el que se recuperaron el 79,9% de los XOs con una concentración de los mismos de 9,9 g/l, remover el 92,6 % p/p de furfural y eliminar el 98,8 % p/p de los compuestos fenólicos presentes en el hidrolizado inicial, obteniendo un hidrolizado transparente. __Item Evaluación técnica del uso de carbón activado con nanomateriales para el tratamiento de compuestos orgánicos en aguas de producción en campos petroleros colombianos(Universidad Industrial de Santander, 2021) Contreras Arenas, Jose David; Garnica Fuentes, Cristian Fernando; León Bermúdez, Adán Yovani; Pinto Hernández, Diego Fernando; Jiménez Caballero, Michell AndreyLa caracterización de las aguas de descarga y los estudios realizados en los ecosistemas adyacentes a las áreas de producción muestran que los hidrocarburos aromáticos persisten dentro de los efluentes de las instalaciones de explotación de crudo ya que no son removidos eficientemente con la aplicación de tratamientos convencionales tales como oxidación fotocatalítica, adsorción con zeolita o polímeros, extracción con solvente y en los últimos años la adsorción con carbones activados. En esta investigación se sintetizaron carbones activados a partir de cáscara de cacao y se modificaron tras su activación con diferentes cantidades de nanopartículas de SiO2, mediante el método de coprecipitación. Posteriormente, se cuantificó la capacidad de adsorción del fenol y alcohol 3,4-dimetoxibencílico como especies representativas de compuestos orgánicos persistentes (COPs). Se llevó a cabo un proceso de activación química bajo condiciones experimentales de temperatura (480 °C), tiempo de activación (30 min) y relación de impregnación de 1,5 de H3PO4. Los carbones activados se caracterizaron mediante espectroscopia FTIR, lo que permitió evidenciar la presencia de grupos funcionales asociados a sustancias como fenoles, ácidos carboxílicos, anillos aromáticos y óxido de silicio en su superficie. El estudio de adsorción de los compuestos orgánicos se realizó empleando espectroscopia UV-Vis, con cuya información se determinaron las isotermas de adsorción las cuales se ajustaron con un alto grado de exactitud a los modelos de Langmuir, Freundlich y Temkin obteniendo coeficientes de correlación de 0,9835, 0,9885 y 0,987, a su vez, porcentajes de remoción de 97,9% y 97,8% para fenol y alcohol 3,4- dimetoxibencílico, respectivamente. La innovación tecnológica de esta investigación demuestra que los carbones activados con nanopartículas de SiO2 a partir de biomasa son eficientes para la remoción de contaminantes de las aguas generadas por la producción de petróleo, y que su implementación es factible con alto potencial de escalamiento.Item Implementación de un sistema piloto dosificador de carbón activado para el tratamiento del agua cruda de la planta de Bosconia del A.M.B. S.A E.S.P.(Universidad Industrial de Santander, 2010) Almeyda Ortiz, Laura Sofia; Maradei García, María PaolaLa planta de tratamiento de Bosconia localizada a Noroccidente del municipio de Bucaramanga capta el rio surata donde actualmente se presentan dificultades en tiempos de invierno para disminuir compuestos patógenos para esto, se empleó el carbón activado en polvo como proceso en el tratamiento de remoción de contaminantes tóxicos como arsénico y mercurio, materia orgánica y subproductos de la cloración. Para esto, se desarrollo el presente estudio el cual se dividió en las siguientes etapas: Una etapa inicial de este estudio que permitió la determinación la dosis óptima de carbón activado (CAP) por el método de jarras mediante el cumplimiento de la resolución 2115 y el decreto 1575 de 2007, seguida de la instalación piloto de dosificación del CAP en la etapa de pretratamiento de la planta de Bosconia así como su puesta en funcionamiento con el fin de preparar, manipular e inyectar el Carbón Activado en polvo. Una vez realizada la adición del adsorbente (CAP) se evaluaron parámetros como pH, color, turbiedad, concentración de metales pesados, compuestos orgánicos, trihalometanos y microorganismos (Coliformes y E-Coli) en las etapas de sedimentación y filtración de tal manera evaluar el comportamiento del CAP y su posterior tratamiento con Sulfato de Aluminio y precloración. Este estudió evidenció la ayuda eficiente del Carbón Activado sobre el tratamiento convencional para la adsorción de compuestos patógenos comparado con el proceso habitual. Se observó igualmente que si las concentraciones iniciales del contaminante son altas el CAP actúa mejor durante su extracción.Item Montaje y puesta en marcha de un sistema de adsorción en modo continuo para la evaluación de carbones activados obtenidos de llantas usadas(Universidad Industrial de Santander, 2014) Martínez Mora, Liliana Paola; Ranirez Quintana, Diana Carolina; Nabarlatz, Débora ÁlcidaEl presente trabajo muestra los resultados obtenidos para la adsorción de Fenol y Rodamina B sobre un carbón activado obtenido a partir de llantas usadas, comparándolo con un carbón activado comercial. Para esto se realizó el montaje y puesta en marcha de un sistema de adsorción en continuo de lecho fijo. Se evaluaron parámetros de operación como altura del lecho (18 mm y 9 mm), caudal (8 mL min-1 y 16 mL min-1) y concentración de alimentación (20 ppm y 50ppm) para el carbón de llanta (CAL) y el carbón comercial (CAC) para la adsorción de Fenol y Rodamina B. En las curvas de ruptura obtenidas para la adsorción de Fenol se evidenció la afinidad que tiene el CAC por este compuesto orgánico mientras que el CAL no mostró un comportamiento deseable en este proceso, se evidencia que un cambio en la altura y en la concentración de alimentación afecta de manera relevante el punto de ruptura y agotamiento. Mientras que, en la adsorción de Rodamina B fue el CAL quien mostró una mayor adsorción a diferencia del CAC, encontrando que el cambio en la concentración de alimentación fue el factor que muestra mayor cambio en el comportamiento de las curvas de ruptura principalmente por el punto de agotamiento. Se usó el modelo de Hall para predecir el comportamiento de estos experimentos, el cual se ajustó de manera apropiada para los procesos de adsorción de Fenol con los dos tipos de carbones y para la adsorción de Rodamina B con CAL (R2> 0,99), sin embargo esto no sucedió para la adsorción de Rodamina B con CAC siendo esto atribuido a las condiciones de operación, principalmente al caudal y el tiempo de residencia del soluto dentro de la columna, el cual parece no ser suficiente para permitir la adsorción.Item Obtencion de carbones activados a partir del residuo solido producto de la hidrolisis de pergamino de cafe y bagazo de caña panelera(Universidad Industrial de Santander, 2019) Fernandez Pinto, Katherine; Nabarlatz, Débora AlcidaSe realizó un proceso de producción de carbones activados partir del residuo sólido producto de la autohidrólisis del pergamino de café y bagazo de caña panelera, mediante activación química con H3PO4 utilizando atmósfera inerte con N2. Las variables de activación estudiadas fueron el tiempo de activación y la relación de impregnación. Los carbones fueron caracterizados mediante adsorción de azul de metileno, isotermas de adsorción-desorción de N2 y punto cero de carga. Los carbones obtenidos presentaron una capacidad de adsorción de 552 y 526 mg de AM/g de CA bajo las condiciones de proceso de 3 g H3PO4/g precursor y 60 min de activación, así como un desarrollo del área superficial específica hasta 1197 y 940 m2/g para el residuo hidrolizado de pergamino de café y bagazo de caña panelera, respectivamente. El carbón activado con mejores características texturales fue utilizado como adsorbente en pruebas de adsorción de compuestos fenólicos presentes en el hidrolizado de pergamino de café. Los datos experimentales se utilizaron para ajustar diferentes modelos de cinética e isotermas de adsorción, donde se evidenció que el carbón activado a partir de pergamino de café obtenido con un tiempo de activación de 60 min y una relación de impregnación de 3g H3PO4/g precursor, presenta una capacidad máxima de adsorción en el equilibrio de 244,07 mg/g equivalente a un porcentaje de remoción de 21,7%p/p de compuestos fenólicos.Item producción de carbones activados por activación química con h3po4 a partir de carbón pirolítico de bagazo de caña de azúcar(Universidad Industrial de Santander, 2013) Ramírez Teran, Oscar Ivan; Nabarlatz, Débora Álcida; Acosta Fernández, Rolando AndrésSe realizó activación química con H3PO4 de carbón pirolítico (biochar) de bagazo de caña de azúcar (BC), se estudió la influencia de la temperatura de activación (300-500ºC), el tiempo (15-45 min) y la relación másica de impregnación de agente activante (1-2 g H3PO4/g biochar) sobre el rendimiento y la capacidad de adsorción de azul de metileno (AM) de los carbones activados (CA) obtenidos. Se utilizó un diseño de experimentos 23 con réplica para un total de 16 activaciones y 2 activaciones adicionales a partir de BC con las mejores condiciones encontradas en la activación de biochar para realizar un comparativo entre las activaciones a partir de biochar y a partir de BC. Se determinó que la temperatura, el tiempo y la relación de impregnación afectan inversamente sobre el rendimiento y directamente sobre la capacidad de adsorción de AM. Se realizó un análisis ANOVA para determinar la influencia de las variables en estudio sobre las variables respuesta y se encontró que la temperatura es la variable que afecta de manera más significativa sobre el rendimiento y la capacidad de adsorción. Los CA a partir de BC exhiben mejores propiedades comparados con los CA a partir de biochar. Se produjeron CA con capacidades de adsorción hasta de 193 y 733 mg AM/g CA, rendimientos de 23 y 29%p/p y áreas superficiales 368 y 1383 m2/g para activaciones a partir de biochar y BCItem Simulación de la Adsorción de Metano en Carbón Activado por medio de Dinámica Molecular(Universidad Industrial de Santander, 2022-11-06) Saravia Castañeda, Andrés Felipe; Prada Rivera, Haider Yilfren; Morales Medina, Giovanni ; Ramírez Caballero, Gustavo Emilio; Benavides Prada, Omar AndrésResumen Título: Simulación de la adsorción de metano en carbón activado por medio de dinámica molecular* Autores: Andrés Felipe Saravia Castañeda, Haider Yilfren Prada Rivera ** Palabras clave: Adsorción, Metano, Carbón Activado, Dinámica Molecular, LAMMPS. Descripción: En este trabajo, diferentes simulaciones de la captura de metano con carbón activado a varias presiones fueron desarrolladas, por medio de la aplicación de los algoritmos de la dinámica molecular (DM) y el campo de fuerza COMPASS. La celda de simulación fue construida con base en láminas de grafeno de 41 anillos (108 átomos de C y 30 átomos de H); la celda de carbón activado fue representado por 48 láminas de grafeno, en una caja de con dimensiones 50x50x50 Å3. La celda de carbón activado fue relajada por medio de una simulación con DM, utilizando el programa de uso libre LAMMPS, para la generación de una estructura estable. La estructura estable de carbón activado fue rodeada con diferente cantidad de moléculas de metano, conformando una estructura de simulación de 150x150x150 Å3; el número de moléculas de metano fue fijado, según la presión de trabajo, para 1, 5, 10, 15, 30 y 60 atm. Las simulaciones de la adsorción de metano con carbón activado a las diferentes presiones fueron ejecutadas por DM, utilizando el programa LAMMPS. Según los resultados de simulación, la celda de carbón activado de configuración estable un tamaño de poro promedio o distancia promedio entre las láminas de grafeno, de 2,85 Å. Este valor de tamaño de poro se encuentra en el intervalo de valores de poro reportado por varios documentos de literatura. Asimismo, según la simulación de la adsorción de metano en carbón activado mostró resultados concordantes con los reportes de literatura; según los resultados, un aumento en la presión del sistema conduce a un aumento en la adsorción de metano. Aunque los resultados del presente documento concuerdan con diferentes reportes de literatura, el desarrollo de simulaciones considerando un tamaño de poro promedio es recomendable para futuros trabajos en el tema.