Tratamiento del agua de producción de un campo petrolero sometido a recobro químico con surfactantes aniónicos mediante el uso de carbones activados

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dc.contributor.advisorLeón Bermúdez, Adán Yovani
dc.contributor.advisorPeña Ballesteros, Darío Yesid
dc.contributor.advisorMolina Velasco, Daniel Ricardo
dc.contributor.authorCastellanos Amador, Sergio Fernando
dc.contributor.evaluatorFajardo Rojas, Jair Fernando
dc.contributor.evaluatorMejía Ospino, Enrique
dc.date.accessioned2025-05-29T20:01:44Z
dc.date.available2025-05-29T20:01:44Z
dc.date.created2025-05-27
dc.date.embargoEnd2030-05-27
dc.date.issued2025-05-27
dc.description.abstractEl agua de producción se obtiene junto con el petróleo, alcanzando hasta un 98% en campos maduros. En Colombia, la relación es de 13 barriles de agua por barril de crudo. Para mejorar la extracción, se usa recobro químico con surfactantes, lo que genera grandes volúmenes de agua con compuestos nocivos, requiriendo tratamiento antes de su disposición. En esta investigación, se desarrollaron carbones activados a partir de cuesco de palma para adsorber el surfactante aniónico dodecilbenceno sulfonato sódico (SDBS) en aguas de producción. Inicialmente, la biomasa se secó, se trituró y clasificó en tres tamaños de partícula con valores de 8-12 (A), 12-20 (B) y 20-30 (C) mesh. Los carbones activados (CA) fueron preparados en un horno tubular Carbolite con control de temperatura y atmosfera inerte con N2. Las pruebas se ajustaron mediante un diseño factorial 23 sobre el material B, usando como variable respuesta el área superficial y como variables independientes la temperatura (430-480°C), la relación de impregnación (RI) de H3PO4 (1-1,5), y el tiempo de reacción (30-60min). Los CA A y C fueron preparados con las condiciones óptimas en la preparación del CA B, establecidas a 480 °C, 1,5 (RI) y tiempo de reacción de 30 min. Las pruebas de área superficial BET determinaron que para los CA A, B y C fueron 920, 1276 y 1543 m2/g, respectivamente. El análisis FTIR-ATR confirmó que la presencia de los grupos funcionales -COOH y -OH. Aunque el carbón de malla 20-30 mostró mayor capacidad de remoción, se seleccionó el de malla 12-20 por su compatibilidad con la tecnología existente. La adsorción del SDBS alcanzó el 97,96%, ajustándose a un modelo cinetico de pseudo segundo orden (R²=0,9999). La isoterma de Temkin (R²=0,9998) indicó interacciones relevantes entre moléculas adsorbidas. Estos carbones activados pueden aplicarse como tratamiento complementario para aguas de producción.
dc.description.abstractenglishProduced water is obtained together with oil, reaching up to 98% in mature fields. In Colombia, the ratio is 13 barrels of water per barrel of crude oil. To improve extraction, chemical recovery with surfactants is used, which generates large volumes of water with harmful compounds, requiring treatment before disposal. In this research, activated carbons were developed from palm hulls to adsorb the anionic surfactant sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS) in produced water. Initially, the biomass was dried, crushed and sorted into three particle sizes with values of 8-12 (A), 12-20 (B) and 20-30 (C) mesh. Activated carbons (AC) were prepared in a Carbolite tube furnace with temperature control and inert atmosphere with N2. The tests were adjusted by a factorial design 23 on material B, using as response variable the surface area and as independent variables the temperature (430-480°C), the impregnation ratio (IR) of H3PO4 (1-1.5), and the reaction time (30-60min). CA A and C were prepared with the optimum conditions in the preparation of CA B, set at 480 °C, 1.5 (RI) and reaction time of 30 min. BET surface area tests determined that for CA A, B and C were 920, 1276 and 1543 m2/g, respectively. FTIR-ATR analysis confirmed that the presence of -COOH and -OH functional groups. Although the 20-30 mesh carbon showed higher removal capacity, the 12-20 mesh carbon was selected because of its compatibility with existing technology. The adsorption of SDBS reached 97.96%, fitting a pseudo-second order kinetic model (R²=0.9999). The Temkin isotherm (R²=0.9998) indicated relevant interactions between adsorbed molecules. These activated carbons can be applied as a complementary treatment for produced water.
dc.description.cvlachttps://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0002072907
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Hidrocarburos
dc.description.orcidhttps://orcid.org/0009-0004-3334-4798
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/45750
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Hidrocarburos
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Petróleos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_f1cf
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAguas de producción
dc.subjectMateriales adsorbentes
dc.subjectCarbones activados
dc.subjectAdsorción de surfactantes
dc.subjectDodecilbenceno sulfonato sódico
dc.subject.keywordProduced water
dc.subject.keywordAdsorbent materials
dc.subject.keywordActivated carbons
dc.subject.keywordSurfactant adsorption
dc.subject.keywordSodium dodecylbenzene sulfonate
dc.titleTratamiento del agua de producción de un campo petrolero sometido a recobro químico con surfactantes aniónicos mediante el uso de carbones activados
dc.title.englishTreatment of produced water from an oil field subjected to chemical recovery with anionic surfactants using activated carbons
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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