Categoría: Revista ACI

ELECTROCHEMICAL DEGRADATION OF PHENOL: NUMERICAL SIMULATION AND CONTROL WITH BASIC CONTROL STRUCTURES

En este trabajo se propone un control PI feedback para mejorar el desempeño de la dinámica de un reactor electroquímico de tanque agitado (RECTA) que degrada fenol. Esto con la finalidad de mejorar la calidad de aguas residuales de acuerdo a la normatividad mexicana (CDQO = 200 mg L-1 por día). La ley de control tiene como variable de control a la concentración de DQO, mientras que la variable manipulada es la tasa de disolución. El principal resultado es que la ley de control implementada es robusta al llegar a la referencia pedida(CDQO, set-point = 83.92 mg L-1). Es decir, regula perfectamente la concentración de DQO, sin embargo el tiempo de asentamiento del reactor es mayor que a lazo abierto.

Abstract

In this paper is used a PI control feedback to improve the dynamic performance of an electrochemical reactor of stirring tank (RECTA) that degrades phenol. This was done to improve the quality of wastewater in accordance with Mexican regulations (CDQO=200mgL-1per day). In the designer of control law, the variable of control is the DQO concentration and the manipulated variable is the rate of dissolution. The main result is that control law is robust to reach the requested reference (CDQO, set-point=83.92mgL-1). This perfectly regulates DQO concentration; however the settling time of the reactor is greater than open loop.

ADSORPTION OF UNSATURATED ALDEHYDES ON TiO₂

En el presente trabajo se estudió la adsorción de aldehídos insaturados sobre la superficie del TiO2. Para evaluar su eficiencia como catalizador, se realizaron experimentos de fotocatálisis heterogénea de p-nitrofenol (PNF) y una muestra proveniente de efluentes industriales. Se empleó un simulador solar y cuatro sistemas de TiO2: el TiO2-sólo (sin modificar) y los sistemas TiO2-dienal constituidos por la adsorción química de 2,4 hexadienal, 2,4 heptadienal y el trans-cinamaldehído sobre la superficie del TiO2. La adsorción de los aldehídos insaturados sobre el TiO2 se cuantificó empleando los modelos de adsorción de Langmuir y Freundlich. Se evaluó la influencia del pH en los sistemas TiO2-dienal y su efecto en la degradación fotocatalítica del PNF. En condiciones básicas, la constante de velocidad del PNF es mayor al emplear los sistemas TiO2-dienal en comparación con el TiO2-sólo, mientras que en condiciones ácidas se encontró la tendencia opuesta. El sistema TiO2-cina resultó ser el fotocatalizador de mayor eficiencia.

Abstract

In this work, the unsaturated aldehydes adsorption on TiO2 surface was studied. To test their efficiency as catalyst, experiments on heterogeneous photocatalysis of p-nitrophenol (PNP) and a sample obtained from an oil industry effluent were carried out using a solar simulator and modified-TiO2 systems. The systems of TiO2 used were: TiO2 pure (without modifying) and TiO2-dienal systems constituted by the chemical adsorption of 2,4 hexadienal, 2,4 heptadienal and trans-cinamaldehyde on the surface of the TiO2. Adsortions were well adjusted according to Langmuir and Freundlich isotherm. Also we evaluated the influence of pH in the systems TiO2-dienal and its effect in the photocatalytic degradation of PNP. In basic conditions, the rate constant of the PNP was larger in precense of the TiO2-dienal systems when compared to the TiO2 pure, whereas in acid conditions we found the opposite tendency. The system TiO2-cina turned out to be the photocalyst of better efficiency of the photocalysis process.

HIDROGENATION OF MALEIC ANHYDRIDE IN GAS PHASE ON Cu AND Ni SUPPORTED CATALYSTS: EFFECT OF THE SUPPORT AND METHOD OF PREPARATION

Se estudió la hidrogenación de anhídrido maleico en fase gas empleando catalizadores de Cu y/o Ni, soportados sobre SiO2 y SiO2-Al2O3, preparados por impregnación a humedad incipiente y precipitación-deposición. La carga metálica total fue del orden del 10% en todos los casos. Las muestras fueron caracterizadas por DRX, RTP y quimisorción de H2. Los ensayos de actividad catalítica se llevaron a cabo en fase gas, a presión atmosférica y a temperaturas entre 170-220 ºC. Se encontró que tanto el método de preparación como el soporte influyen sobre las propiedades fisicoquímicas y la actividad catalítica de los sólidos preparados. Como consecuencia, es posible obtener catalizadores de Ni con diferente capacidad hidrogenolítica. Los catalizadores bimetálicos Cu-Ni resultaron más selectivos en la hidrogenólisis del anhídrido succínico a γ-butirolactona. Esto se atribuyo a la formación de una fase bimetálica de Cu-Ni, la cual se puede obtener más fácilmente por el método de precipitación-deposición.

Abstract

The gas-phase hydrogenation of maleic anhydride was studied using Cu and/or Ni based catalysts, supported on SiO2 and SiO2-Al2O3. These catalysts were prepared by incipient wetness impregnation and precipitation-deposition methods. The total metal load was around 10%. Samples were characterized by XRD, TPR and H2 chemisorption. The catalytic activity tests were carried out in gas phase, at atmospheric pressure and between 170 ºC and 220 ºC. It was found that the preparation method and the support are playing an important role on the physicochemical properties and catalytic activity of the solids prepared in this work. As a consequence, it is possible to obtain Ni-based catalysts with different hydrogenolytic capability. The bimetallic Cu-Ni catalysts showed the highest selectivity in the hydrogenolysis of succinic anhydride to γ-butyrolactone. This was attributed to the formation of a bimetallic Cu-Ni phase, which can be more easily obtained when the precipitation-deposition method is used.

NATURE AND EFFECT OF THE SUPPORT IN THE SELECTIVE HYDROGENATION OF CITRAL OVER SILICA-ZIRCONIA AND SILICA-TITANIA PLATINUM CATALYST

En este trabajo, se estudió la hidrogenación selectiva de citral sobre una serie de catalizadores de platino soportados en SiO2 y óxidos mixtos de SiO2-ZrO2 y SiO2-TiO2 con el objetivo de incrementar la selectividad hacia el alcohol insaturado (citronelol). Los óxidos utilizados como soportes catalíticos, fueron sintetizados por el método sol-gel a una temperatura de síntesis de 353 K. La carga metálica (1% en peso de Pt) se mantuvo constante, mientras que se analizó el efecto de la adición de diferentes composiciones de ZrO2 o TiO2 en la matriz de SiO2. Los catalizadores fueron caracterizados por quimisorción de hidrógeno, adsorción de nitrógeno a 77K y TEM. Los catalizadores de Pt soportados en óxidos mixtos de SiO2-ZrO2 y SiO2-TiO2 con alto porcentaje en peso de SiO2, favorecieron la producción de citronelal y citronelol, con una con una conversión total de la molécula de citral.

Abstract

The synthesis of fine chemicals, particularly flavors and fragrances involves hydrogenation of unsaturated aldehydes to unsaturated alcohols. Catalytic hydrogenation of citral over a series of platinum catalysts supported on SiO2 and mixed oxides of SiO2-ZrO2 and SiO2-TiO2 was studied. The aim was to increase the selectivity towards the unsaturated alcohol (citronellol). The oxides used as catalytic supports were synthesized by the sol-gel synthesis at a temperature of 353 K. The metal loading (1 wt% Pt) remained constant while the effect of adding different compositions of ZrO2 or TiO2 in SiO2 matrix was analyzed. The catalysts were characterized by hydrogen chemisorption, nitrogen adsorption at 77K and TEM. By using Pt catalysts supported on mixed oxides of SiO2-ZrO2 and SiO2-TiO2 with a high weight percentage of SiO2, citronellal and citronellol were produced with a total conversion of the citral molecule.

HYDRODENITROGENATION OF CARBAZOLE OVER NiMo/Al₂O₃-SiO₂(x) CATALYSTS

En este trabajo se estudió la velocidad de reacción del carbazol sobre catalizadores NiMo soportados sobre Al₂O₃ modificada superficialmente con SiO₂ (0 y 10 % en peso de SiO2 en el soporte). Los catalizadores fueron evaluados en un reactor intermitente a cuatro temperaturas (287, 300, 312 y 325ºC), presión de 4.0 MPa y relación molar hidrogeno/carbazol de 2400. A partir de los resultados experimentales se realizó un estudio cinético utilizando ecuaciones del tipo Langmuir-Hinshelwood (L-H). Luego, los parámetros cinéticos fueron estimados mediante la minimización de Powell (programa Scientist de MicroMath). Los resultados muestran que el catalizador con sílice (NiMo-SAC 10) alcanza una mayor actividad para la HDN de carbazol debido a que presenta un mayor número de sitios activos (valor de A), así como una menor fuerza de adsorción entre el reactante y la superficie catalítica (valor de KN), lo cual posiblemente favorece una mejor regeneración de sitios activos.

Abstract

In this work, the reaction rate of carbazole over NiMo catalysts supported on Al₂O₃ modified with SiO2 (0 and 10 wt % of SiO₂ in the support) was studied. The catalysts were evaluated in an intermittent reactor at four temperatures (560, 573, 585 and 598 K), 4.0 MPa of pressure and hydrogen/carbazole molar ratio of 2400. Starting from the experimental data a kinetic study using Langmuir-Hinshelwood (L-H) type equations was carried out. The kinetic parameters were estimated by means of Powell’s minimization (MicroMath Scientist Software). Results show that catalyst with silica (NiMo-SAC 10) reaches a higher activity for the HDN of carbazole due to that present a high number of active sites (related to A), as well as a minor adsorption strength between reactant and catalytic surface (related to KN), which possibly favors a better regeneration of active sites.

CARBON HONEYCOMB FILTERS FOR O-XILENE REMOVAL IN GASEOUS PHASE

En este trabajo se ha estudiado la influencia del pretratamiento químico-térmico de monolitos de carbón en su comportamiento como filtros para retener compuestos orgánicos volátiles del tipo o-xileno en fase gas. Se han preparado monolitos integrales de carbón con forma de panal de abeja mediante técnicas de extrusión convencionalmente usadas con materiales cerámicos. Los filtros activados presentan una buena capacidad de adsorción, alta estabilidad térmica y posibilidad de reciclado en condiciones moderadas. Además, un tratamiento de preoxidación previo a las etapas de carbonización y activación del carbón multiplica por 2.5 la capacidad adsorbente. Una detallada caracterización mediante técnicas instrumentales como fisisorción de N2, porosimetría de mercurio, microscopía electrónica de barrido y espectroscopía infrarroja ha permitido relacionar la observación anterior con las propiedades texturales de los monolitos, especialmente a nivel de microporos, más que con cambios en la naturaleza química de la superficie del carbón..

Abstract

In this work we have studied the influence of the chemical-thermal pretreatment of carbon monoliths on their behaviour as filters to remove o-xilene like volatile organic compounds in gaseous phase. Integral carbon honeycomb monoliths have been prepared by means of extrusion methods conventionally used for ceramic materials. The activated filters show a good adsorption capacity, high thermal stability and possibility of regeneration at moderate conditions. In addition, a preoxidation treatment before carbonizing and activating the carbon multiplies the adsorbed amount by a factor of 2.5. A detailed characterization by using instrumental techniques such as N2 physisorption, mercury porosimetry, scanning electron microscopy and infrared spectroscopy has allowed relating the above finding with the textural properties of the monoliths, especially their microporosity, rather than with changes in the chemical nature of the carbon surface.

SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND APPLICATIONS OF Co-ZSM-5 ZEOLITES

Se preparó una zeolita con estructura MFI a la cual se le incorporó cobalto por el método de impregnación. Se realizaron post-tratamientos térmicos sobre la muestra Co-ZSM-5: oxidación y reducción. Se analizaron por XRD, Raman y TPR, a efectos de determinar la naturaleza de las especies activas presentes. Se evaluaron propiedades catalíticas para la reacción de oxidación de estireno, logrando mayor conversión para la muestra oxidada, donde se observó la presencia de pequeños clusters de Co3O4 extra-red y Co interactuando fuertemente con la matriz. Se estudió el comportamiento magnético de las muestras variando la magnetización M en función de la temperatura T y de M en función del campo aplicado, a distintas T. Se observó que el comportamiento de la muestra oxidada es puramente superparamagnético, mientras que en la muestra reducida aparecen varios tipos de clusters que se evidencian en distintos picos que aparecen en la correspondiente curva M(T).

Abstract

A zeolite with MFI structure was prepared and cobalt was incorporated using the wet impregnation method. Thermal post-treatments were done to Co-ZSM-5: oxidation and reduction. Both samples were evaluated by XRD, Raman Spectroscopy and TPR techniques in order to determine the nature of the active species present. Catalytic activity of the materials was evaluated for styrene oxidation. The oxidized sample showed the highest conversion values, where small clusters of extra-framework Co3O4 species and cobalt strongly interacting with the framework were found on it. The magnetic behavior of the samples was evaluated by magnetization M variation with temperature T and M with applied magnetic field at different T’s. Superparamagnetic behavior was observed for oxidized sample, while different kinds of clusters were found for the reduced one as showed by the appearance of different peaks on the M(T) curve.

CHARACTERIZATION OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON RECYCLED PET REINFORCED WITH 5 and 40 wt % OF ZINC PARTICLES

En este estudio se analiza el comportamiento físico y mecánico que presenta un nuevo material compuesto formado por una matriz polimérica de PET reciclado y reforzado con partículas de zinc. Para este análisis se obtiene polvo en dos distintas composiciones de 5 y 40% en peso de partículas metálicas, con el fin de fabricar por tecnología de polvos las muestras necesarias para obtener los resultados que permitan determinar el comportamiento físico y mecánico de estos materiales. En ésta caracterización se ocupan probetas procesadas a una temperatura constante de 256 °C, aplicada isotérmicamente por 10, 15 y 20 minutos. Se realiza un análisis comparativo por microscopia óptica y estereoscópica. Los resultados obtenidos muestran que el material que presenta el mejor comportamiento mecánico y microestructural, es el que fue procesado isotérmicamente por 15 minutos y que presenta el mayor contenido de partículas de zinc.

Abstract

This study analyzes the physical and mechanical behavior that presents a new composite material formed by a polymer matrix reinforced with recycled PET and zinc particles. For this analysis, powder is obtained in two different compositions of 5 and 40 wt% of metal particles, in order to manufacture by powder technology necessary samples to obtain the results for determining the physical and mechanical behavior of these materials. In this characterization test tubes processed to a constant temperature of 256 °C are used, isothermally applied in 10, 15 and 20 minutes. A comparative analysis is performed by optical and stereoscopic microscopy. The obtained results show that the material that presents the best mechanical and microstructural behavior, is the one that was isothermally processed for 15 minutes and that presents the highest content of zinc particles.

SOLID POLYMERIC MATRIX BASED ON CHITOSAN AND XANTHAN FOR CONTROLLED RELEASE OF FERTILIZERS

El objetivo del presente trabajo fue optimizar las condiciones de preparación de matrices poliméricas sólidas basadas en Quitosano y Xantano, para ser empleadas en la liberación controlada de fertilizantes. Como agroquímico modelo a ser liberado se eligió KNO3. Tanto los polímeros individuales como el complejo Xantano:Quitosano son biocompatibles, dejando en el suelo un residuo no tóxico. Se estudió la influencia de distintas variables en el patrón de liberación: el tipo de polímero, las condiciones de prensado de los comprimidos y la presencia de un recubrimiento polimérico sin droga. El polímero que presentó un perfil de liberación más promisorio fue el Xantano. La presión aplicada al preparar el comprimido resultó una variable más relevante que el tiempo de compresión, en su efecto sobre la cinética de liberación. Se determinó que el recubrimiento de la matriz polimérica con quitosano entrecruzado con glutaraldehido permite obtener un intervalo de tiempo de liberación mayor.

Abstract

The main purpose of this work was to optimize the preparation conditions of solid polymeric matrix based on Chitosan and Xanthan, to be used in the controlled release of fertilizers. KNO3 was chosen as model agrochemical to be released. Both individual polymers and the Xanthan:Chitosan complex are biocompatible, leaving a residue on the soil which is non-toxic. The influence of different variables on the release pattern was studied: the type of polymer, the pressed conditions of the tablets and the presence of a drug-free polymeric coating. The polymer that presented a more promising release profile was Xanthan. The compression pressure applied to prepare the tablets was a more relevant variable than the compression time, in its effect on the kinetics of release. It was determined that the coating of the polymer matrix with crosslinked chitosan-glutaraldehyde allows getting a larger release time.