Efecto de las propiedades electrocatalíticas de materiales catódicos carbonosos para la decoloración de moléculas modelo aniónica-catiónica en un proceso electro-Fenton

María Leticia Salazar López (2023, [Tesis de doctorado])

Evaluación de las propiedades electrocatalíticas de materiales carbonosos modificados y con ello se estudió el efecto en reacción de Fenton. Para esto, se plantearon tres etapas. La primera etapa consistió en evaluar materiales de carbón como cátodos para la producción de H2O2,y la electro-adsorción de hierro. En la segunda etapa se modificó un material carbonoso con ácido nítrico durante 0, 6, 12, 24 y 48 h para evaluar el efecto del grado de oxidación sobre la reacción de reducción de oxígeno. En la tercera etapa se evaluó el suministro de hierro de manera directa, o mediante el soporte en materiales, con los que se estudió el efecto del proceso homogéneo y heterogéneo. El uso de colorantes de origen opuesto permitió entender que la relación del material carbonoso con la molécula orgánica propicia un efecto en la interacción entre ambos asociada a las propiedades físicas, químicas, y electroquímicas; y por lo tanto en la decoloración durante el proceso electro-Fenton.

Evaluation of the electrocatalytic properties of modified carbonaceous materials and thus studied the effect in Fenton reaction. For this, three stages were proposed. The first stage consisted of evaluating carbon materials as cathodes for the production of H2O2, and the electro-adsorption of iron. In the second stage, a carbonaceous material with nitric acid was modified for 0, 6, 12, 24 and 48 h to evaluate the effect of the degree of oxidation on the oxygen reduction reaction. In the third stage, the iron supply was evaluated directly, or through the support in materials, with which the effect of the homogeneous and heterogeneous process was studied. The use of dyes of opposite origin allowed us to understand that the relationship of the carbonaceous material with the organic molecule favors an effect on the interaction between both associated with physical, chemical, and electrochemical properties; and therefore in discoloration during the electro-Fenton process.

KW: Electrochemical Advanced Oxidation Process, Fenton Reaction, Cathodes , Carbon materials

ELECTROQUÍMICA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS CIENCIAS TECNOLÓGICAS

Producción de bioelectricidad en humedales de celda de combustible microbiana a partir de exudados radiculares

OSCAR GUADARRAMA PEREZ (2020, [Tesis de doctorado])

Tesis (Doctor en Ciencias y Tecnología del Agua) -- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua. Coordinación de Desarrollo Profesional e Institucional. Subcoordinación de Posgrado.

En la presente investigación se determinó el rendimiento bioelectroquímico de una serie de macrófitas operadas en humedales de celda de combustible microbiana. En la primera etapa experimental se evaluó la producción de bioelectricidad de las especies: Aglaonema commutatum, Cyperus papyrus, Epipremnum aureum, Dranacaena braunni, Philodendron cordatum, Chrysopogon zizanioides, Eichhornia crassipes y Juncus effusus, además de estudiar el efecto de la intensidad de radiación solar sobre la producción de exudados radiculares. En la segunda etapa experimental se utilizó una membrana de intercambio protónico para separar la zona rizosférica de la cámara anaerobia, mejorando las condiciones biológicas en el sistema. En la tercera etapa experimental se identificaron los mecanismos de transferencia de electrones de la reacción de reducción de oxígeno; para ello, se aplicaron pruebas electroquímicas e hidrodinámicas con un electrodo rotatorio acoplado a un potenciostato. La modificación catódica propicio un aumento de más del 100% de bioelectricidad.

Humedales Electrofisiología Nanocatalizadores INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Equidad y justicia hídricas

ALBERTO ROJAS RUEDA (2021, [Artículo])

DOI: 10.24850/b-imta-perspectivas-2021-12

El agua no solo es un elemento de la naturaleza, también es un componente fundamental para la sociedad. El agua también es equidad, justicia y bienestar. Por eso hay escuelas de pensamiento que, al hablar de equidad, discurren en torno a su relación con el agua o aquellas que abren la discusión hacia una justicia amplia que toca no solo temas ambientales sino específicamente relacionados con el agua. Otros grupos discuten alrededor de lo que denominan ‘metabolismo sociohídrico’, lo que refleja la importancia de este trinomio agua-naturaleza-sociedad. Así, la dimensión social del agua es vasta, no solo se relaciona con las actividades económicas o políticas, sino que abarca también múltiples aspectos culturales, sicológicos y éticos que han sido recientemente revalorizados a escala global mediante el reconocimiento del agua, desde 2010, como derecho humano por la Organización de las Naciones Unidas (refrendado en México por la reforma constitucional publicada en 2012) o por la Agenda 2030, que incorporó dentro de sus Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) contenidos específicos al agua y su saneamiento (objetivo 6), entre otros directa o indirectamente relacionados con el agua (combate a la pobreza, alimentación, salud, vivienda, protección de ecosistemas, etc.). Este giro, que retoma la dimensión social del agua, ha motivado a ampliar la discusión sobre la orientación que deben tener las políticas hídricas.

Política hídrica Dimensión social del agua Equidad en el acceso al agua CIENCIAS SOCIALES

Parametrización de hidrogramas mediante interpolantes hermitianos

ALVARO ALBERTO ALDAMA RODRIGUEZ ALDO IVAN RAMIREZ OROZCO (1998, [Artículo])

La parametrización de hidrogramas resulta útil en la definición de avenidas de diseño, por lo que diversas opciones de parametrización han sido propuestas en la literatura. No obstante, éstas exhiben ciertas limitaciones que restringen su aplicación en la representación de hidrogramas naturales. Esto ha motivado a los autores a desarrollar una parametrización polinomial basada en el empleo de interpolantes hermitianos, cuyas principales propiedades son la continuidad de derivadas hasta de cierto orden y la invariancia de volumen. Dichas propiedades se demuestran en este artículo. También se presentan dos ejemplos de aplicación en los cuales se ha utilizado el procedimiento propuesto para definir la forma de un hidrograma unitario generado sintéticamente y para la representación de un hidrograma real de un solo pico.

Parametrización de avenidas Hidrogramas Avenidas de diseño INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Tratamiento bio-electroquímico del agua residual alcalina del proceso de reparaciones de la industria aeronáutica

Elizabeth Figueroa Hernandez (2023, [Tesis de maestría])

'La calidad de agua en el mundo y en México, se ha visto afectada debido al aumento de la población, y a su vez la demanda de productos manufacturados. Existen diversas industrias que representan un alto aporte a las necesidades básicas, lo cual llega a amenazar a la naturaleza del agua, ya que, dentro de los procesos involucrados, se utilizan grandes cantidades agua. Algunas industrias pueden usar más agua que otras; un ejemplo destacado es la industria aeronáutica, la cual involucra procesos de limpieza que requieren de productos químicos. Por lo cual se generan cantidades considerables de contaminantes, los cuales se incorporan al agua cuando se utiliza en el proceso de limpieza de esas piezas, esta agua al ser contaminada no debe reintegrarse al medio ambiente por los efectos adversos que pueden presentarse. En la búsqueda de darle tratamiento a este tipo de efluentes, se han implementado diversas tecnologías, sin embargo, aún no se ha encontrado un tratamiento adecuado para eliminar los contaminantes presentes en el agua residual. Por esta razón, es necesario investigar e implementar nuevas alternativas de tratamiento, en relación con ello se llevó a cabo el presente trabajo de tesis, donde el principal objetivo fue hacer uso de celdas de electrolisis microbianas, como tratamiento para el agua residual de la industria aeronáutica. En esta investigación se incluyeron diversos experimentos tanto electroquímicos como bioelectroquímicos, utilizando electrodos de fieltro de grafito y electrodos de fieltro de grafito recubiertos con níquel, para comparar la degradación de los contaminantes y el comportamiento del sistema en diferentes condiciones de pH (7 y 9). Las respuestas e interacciones dentro del sistema, se monitorearon a través de técnicas analíticas como; voltamperometría cíclica y cronoamperometría, mientras que, para analizar y caracterizar a los electrodos, se emplearon técnicas como la espectroscopia raman, difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y análisis elemental EDS, en cuanto a la caracterización del agua residual se midió la absorbancia, fluorescencia y parámetros fisicoquímicos. Los resultados obtenidos demostraron eficiencia en las celdas de electrolisis microbianas para degradar los contaminantes del agua residual, además de que se logró un mayor porcentaje de degradación de los contaminantes en las celdas donde se emplearon electrodos recubiertos con níquel.

Biodegradation, Wastewater Treatment, Agua residual

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Evaluación teórico-experimental de las propiedades de óxido-reducción de los pares cu (0)/cu(i) y cu(i)/cu(ii) para su aplicación en una batería de flujo redox

Alexis Cruz Zabalegui (2023, [Tesis de maestría])

Investigación y el estudio de electrolitos y materiales de electrodos para ser contemplados en una batería de flujo redox (RFB) basada en cobre. En primera instancia, se evaluó la reversibilidad del proceso y los potenciales de media onda de los pares redox de cobre utilizando sales de CuNO3- y CuCl2-, proponiendo su uso en electrolitos acuosos y apróticos (MeCN). posteriormente se realizaron las síntesis correspondientes para formar complejos de las mismas sales utilizando 1,10-fenantrolina y 2,2-bipiridilo como ligandos. Se utilizaron técnicas de voltamperometría cíclica para evaluar la respuesta electroquímica y el potencial de media onda en los diferentes electrolitos empleados, mientras que las reducciones electroquímicas se estudiaron mediante técnicas de espectrofotometría in situ, espectroscopía de impedancia electroquímica (EIE) y microscopía electrónica de barrido (MEB), en electrolitos con bajas concentraciones de cobre (0,02 M) para evitar interferencias en este tipo de técnicas espectrofotométricas. Finalmente se logró fabricar una bateria de flujo redox empleando electrodos de cobre y grafito inmersos en MeCN y sales de cobre.

Research and study of electrolytes and electrode materials to be considered in a copper-based redox flow battery (RFB). In the first instance, the reversibility of the process and the half-wave potentials of the copper redox couples were evaluated using CuNO3- and CuCl2- salts, proposing their use in aqueous and aprotic electrolytes (MeCN). Subsequently, the corresponding syntheses were carried out to form complexes of the same salts using 1,10-phenanthroline and 2,2-bipyridyl as ligands.

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Estudio Electroquímico de la Adsorción de Piocianina y su Efecto en la Transferencia Extracelular de Electrones entre una Biopelícula de Pseudomonas aeruginosa NEJ07R y un Electrodo de Carbono

Jesús Alberto Pérez García (2023, [Tesis de doctorado])

Pseudomonas aeruginosa produce biopelículas y compuestos redox como la piocianina, y se considera un modelo útil en el estudio de la transferencia extracelular de electrones (TEE) para el desarrollo de Tecnologías Electroquímicas Microbianas (TEM). En este trabajo se realizaron análisis electroquímicos para determinar las interacciones de adsorción de PIO en el electrodo y su efecto en el transporte de carga en la biopelícula, para explicar la participación de P. aeruginosa en la TEE. Los resultados mostraron que la adsorción de PIO sobre electrodos de carbono inhibe la transferencia de electrones de PIO disuelta. A concentraciones cercanas a 0.49 mM, la constante de transferencia electrónica heterogénea (kapp) disminuye, aumentando la resistencia de transferencia de carga (Rct). La interacción π-π de PIO con el electrodo podría ser la causa de la adsorción.

Electrochemical analyzes were performed to determine the PIO adsorption interactions on the electrode and its effect on charge transport in the biofilm, to explain the participation of P. aeruginosa in the TEE.

The results showed that the adsorption of PIO on

carbon electrodes inhibits the electron transfer of dissolved PIO. At concentrations close to 0.49 mM, the heterogeneous electron transfer constant (kapp) decreases, increasing the charge transfer resistance (Rct). The π–π interaction of PIO with the electrode could be the cause of the adsorption.

KW: Electrochemical Analysis, Bioelectrochemical Systems (BESs), Pseudomonas aeruginosa, Pyocyanin

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Optimización de crimpado en amortiguadores neumáticos por medio de parámetros de diseño usando análisis de elemento finito y método de Taguchi

Javier Acosta Ugalde (2023, [Artículo])

Este trabajo estudia el efecto de los parámetros de diseño que son controlables dentro del proceso de crimpado de amortiguadores neumáticos. Se estudia el efecto en la perdida de presión superficial (PPS) utilizando herramientas de Análisis de Elemento Finito (FEM) y Diseño de Experimentos por medio del método de Taguchi. El objetivo es identificar que niveles de los parámetros minimizan la perdida de presión superficial debido a la disminución de temperatura máxima esperada, al tiempo de robustecer el producto al ser menos sensibles a los factores de ruido. Se consideran tres componentes responsables de la eficiencia en la presión superficial resultante del proceso de crimpado: Anillo de soporte, Anillo de crimpado, y Superficie de crimpado. La variación en la presión superficial y en la perdida de presión superficial dentro de un mismo producto se debe a las propiedades mecánicas de los materiales de estos componentes. Debido a la función que desempeñan los anillos de crimpado y de soporte al ser los responsables de retener la presión en la zona de crimpado, y a las propiedades mecánicas de sus materiales debido a la deformación en frio, este estudio considera como factores de ruido los limites superior e inferior de sus límites de cedencia elástica (Rp0.2), dando como resultado cuatro factores de ruido de acuerdo con sus combinaciones.

Agradecimientos: Se agradece a la empresa Vibracoustic SE, Unidad de negocio de Amortiguadores Neumáticos, por el apoyo técnico para la realización de este proyecto.

Crimpado Analisis de elemento finito Diseño de experimentos Método de Taguchi Presión superficial Límite de cedencia Robusto INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS OTRAS ESPECIALIDADES TECNOLÓGICAS OTRAS OTRAS

Generación de energía eléctrica a partir del tratamiento de aguas residuales por medio de bioceldas

EDSON BALTAZAR ESTRADA ARRIAGA (2013, [Documento de trabajo])

Actualmente, la recuperación de bioenergía (electricidad, metano e hidrógeno) a través de las aguas residuales, ya sean de origen industrial o municipal, ha despertado un gran interés en la comunidad científica. En este informe, se presenta la forma como la bioconversión de la material orgánica presente en el agua residual puede generar energía eléctrica y a su vez reducir la carga orgánica de las aguas residuales.

Energía eléctrica Tratamiento de aguas residuales Celdas de combustible microbianas Informes de proyectos INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

Physical–Chemical Assessment of Azo Dye Basic Violet I (BVI) Discoloration Using the Corona Plasma in Batch and Flow Systems

Josefina Vergara Sanchez CESAR TORRES SEGUNDO Hugo Albeiro Saldarriaga Noreña (2024, [Artículo])

The decolorization of the Basic violet I (BVI) dye when interacted with a corona discharge is studied in the present work, taking in account two systems, batch and flux. The current and voltage were measured during the whole process in which a corona plasma was generated, with an applied power of 51.9 and 167.72 W where the transport gas was air. A batch reactor and a flow reactor were used, where 500 and 5000 mL of

samples were treated, respectively. Optical emission spectra (OES) were measured where the oxidizing species ・OH were at wavelengths of 307.597 and 310.148 nm, associated with the A2Σ+ − X2Π transition. The absorption spectra for the batch system showed a discoloration of 85.7% in the first 10 min, while in the flow system, the absorption was 93.9% at the same time and 4.5% at the same time by conventional heating. Characteristics of the final sample included an acidic solution with an electrical conductivity of 449.20 } 55.44 and 313.6 } 39.58 μS/cm, a dissolved oxygen concentration of 7.74 } 0.2 and 6.37 } 0.23 mg/L, an absorbance of 0.04 } 0.01 and 0.03 } 0.01 au, with turbidity measuring 1.22 } 1.59 and 10.34 } 4.96 NTU, and an energy cost of 1.1 × 10−1 and 6.3 × 10−1 g/kWh in the batch and continuous flow systems, respectively. The interaction of the corona plasma with water promoted the production of reactive species, resulting in the discoloration of the Basic Violet I dye.

BIOLOGÍA Y QUÍMICA QUÍMICA anions, degradation, dyes and pigments, electrodes, plasma