Evaluación técnica del uso de carbón activado con nanomateriales para el tratamiento de compuestos orgánicos en aguas de producción en campos petroleros colombianos

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dc.contributor.advisorLeón Bermúdez, Adán Yovani
dc.contributor.advisorPinto Hernández, Diego Fernando
dc.contributor.advisorJiménez Caballero, Michell Andrey
dc.contributor.authorContreras Arenas, Jose David
dc.contributor.authorGarnica Fuentes, Cristian Fernando
dc.date.accessioned2022-06-08T11:47:48Z
dc.date.available2022-06-08T11:47:48Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractLa 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.
dc.description.abstractenglishCharacterization of wastewater and studies performed in the ecosystems adjacent to the production areas have shown that aromatic hydrocarbons persist in the effluents of crude oil exploitation facilities because these are not removed efficiently with the application of conventional treatments such as photocatalytic oxidation, adsorption with zeolite or polymers, solvent extraction, and recently, adsorption with activated carbons. In this research, activated carbons were synthesized from cocoa shells and modified after activation with different amounts of SiO2 nanoparticles using coprecipitation method. Subsequently, the adsorption capacity of phenol and 3,4-dimethoxybenzyl alcohol as representative species of persistent organic pollutants (POPs) was quantified. A chemical activation process was carried out under experimental conditions of temperature (480 °C), activation time (30 min) and impregnation ratio of 1.5 of H3PO4. The activated carbons were characterized by FTIR spectroscopy, which evidenced the presence of functional groups associated with substances such as phenols, carboxylic acids, aromatic rings, and silicon oxide on their surface. The adsorption study of the organic compounds was carried out using UV-Vis spectroscopy, with whose results the adsorption isotherms were determined, which were adjusted with a high degree of accuracy to the Langmuir, Freundlich and Temkin models, obtaining correlation coefficients of 0.9835, 0.9885 and 0.987, as well as removal percentages of 97.9% and 97.8% for phenol and 3,4-dimethoxybenzyl alcohol, respectively. The technological innovation of this research demonstrates that activated carbons with SiO2 nanoparticles from biomass are efficient for the removal of pollutants from water generated by oil production, and that their implementation is feasible with high potential for scaling up.
dc.description.degreelevelPregrado
dc.description.degreenameIngeniero de Petróleos
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/20.500.14071/11231
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingenierías Fisicoquímicas
dc.publisher.programIngeniería de Petróleos
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Petróleos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectAdsorción
dc.subjectCarbón Activado
dc.subjectNanopartículas
dc.subjectCompuestos Orgánicos
dc.subject.keywordAdsorption
dc.subject.keywordActivated Carbon
dc.subject.keywordNanoparticles
dc.subject.keywordOrganic Compounds
dc.titleEvaluación técnica del uso de carbón activado con nanomateriales para el tratamiento de compuestos orgánicos en aguas de producción en campos petroleros colombianos
dc.title.englishTechnical evaluation of used activated carbon with nanomaterials for the treatment of organic compounds in production waters in colombian oil fields
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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