Categoría: Revista ACI

THEORETICAL STUDY OF SULFUR INTERACTIONS ON CeO2(111) AND Rh-CeO2(111) SURFACES

Se estudió la deposición de azufre sobre CeO2(111) y Rh-CeO2(111), empleando cálculos periódicos basados en la teoría del funcional de la densidad (DFT). Inicialmente, se exploraron diferentes sitios de adsorción del Rh sobre CeO2(111) para encontrar la estructura más estable. Los cálculos muestran que el Rh se adsorbe preferentemente sobre un oxígeno subsuperficial (Od). Además, se encontró que se agrupa formando clusters. La densidad de estados (DOS) del sistema Rh-CeO2(111) muestra picos localizados en el gap, resultantes de la interacción enlazante Rh-O, que modifican el carácter aislante del CeO2. Luego se estudió la deposición de azufre sobre las superficies CeO2(111) y Rh(Od)-CeO2(111). La interacción del azufre sobre la superficie Rh(Od)-CeO2(111) es más favorable que sobre la CeO2(111). Además, el S se deposita preferentemente sobre un oxígeno de la superficie Rh(Od)-CeO2(111).

Abstract

Sulfur deposition over CeO2 (111) and Rh-CeO2 (111) has been studied using periodic calculations based on the density functional theory (DFT). Interactions of Rh were examined to locate the most favorable adsorption site. The calculations show that Rh adsorbs preferentially onto a subsuperficial oxygen (Od). Rh also forms cluster-like structures. The density of states (DOS) of the Rh-CeO2 (111) system shows the presence of gap states, which correspond to the Rh-O bonding interaction, modifying the insulator character of CeO2. Sulfur adsorption on the CeO2(111) and Rh(Od)-CeO2(111) surfaces has also been studied. Sulfur interaction on Rh(Od)-CeO2(111) surface is more favorable than on CeO2(111). Besides, Sulfur prefers to adsorb onto an oxygen atom of the Rh(Od)-CeO2(111) surface.

BIMETALLIC NANOPARTICLES STUDY OF Rh-Pd SYNTHESIZED ELECTROCHEMICALLY

En este trabajo, se reporta la síntesis de nanopartículas bimetálicas de Rh-Pd por medio de la reducción de iones metálicos por electrólisis a corriente constante (cronopotenciometría), utilizando bromuro de tetrapropilamonio (TPABr) como estabilizante y electrolito en un medio de agua/etanol. La caracterización por Microscopía Electrónica de Transmisión (MET) mostró que a medida que la corriente es más negativa, el tamaño de las nanopartículas disminuye. Los patrones de difracción de electrones obtenidos de éste estudio mostraron que en las nanopartículas bimetálicas de Rh-Pd se encuentran presentes fases bimetálicas con presencia de oxigeno. De acuerdo a lo anterior, y con los estudios de voltamperometría cíclica y espectroscopía de UV-visible se puede decir que las nanopartículas bimetálicas de Rh-Pd son nanoaleaciones. Los resultados de espectroscopía de UV-visible sugieren que las nanopartículas bimetálicas y monometálicas de Rh-Pd, Rh y Pd poseen plasmones de superficie.

Abstract

In this paper, we report the synthesis of Rh-Pd bimetallic nanoparticles by means of the reduction of metallic ions by electrolysis at constant current (chronopotentiometry), using tetrapropylammonium bromide (TPABr) as a stabilizer and electrolyte in a water/ethanol medium. The characterization for Electronic Microscopy of Transmission (MET) showed that as the current is more negative, the size of the nanoparticles diminishes. The electron diffraction patterns obtained showed that in Rh-Pd’s bimetallic nanoparticles there are bimetallic phases with presence of oxygen. Studies of cyclic voltammetry and UV-visible spectroscopy suggested that nanoparticles of bimetallic Rh-Pd are nanoalloys as they show the characteristic signs. The results of UV-visible spectroscopy suggested that bimetallic and monometallic nanoparticles of Rh-Pd, Rh and Pd have plasmons surface.

Pt/Al2O3 STRUCTURED CATALYST ONTO A STAINLESS STEEL (AISI 314) FOAM FOR CO OXIDATION

Se obtuvo un catalizador estructurado por recubrimiento de Pt/Al2O3 sobre las paredes de una espuma de acero inoxidable AISI 314. Para estabilizar térmicamente e incrementar la rugosidad de la superficie de la espuma original se realizó un tratamiento a 900°C por 2 h. El soporte, Al2O3, y el metal activo, Pt, se incorporaron por inmersión. Las técnicas de caracterización aplicadas, XRD, LRS y SEM-EDX, permiten concluir que el tratamiento térmico previo indujo la formación de óxido de cromo y de las espinelas Mn1+xCr2-xO4-x y FeCr2O4 como fases principales en las paredes del sustrato. El espesor de la capa formada es cercano a 1 μm y los cristales producidos tienen forma octaédrica. El cubrimiento de alúmina presentó en general una apariencia homogénea, sin interacción con los óxidos formados durante el tratamiento. El Pt se distribuyó de manera uniforme, resultando un catalizador muy activo para la reacción test elegida: oxidación de monóxido de carbono.

Abstract

A structured catalyst was obtained by Pt/Al2O3 coating onto the walls of stainless steel foam. To stabilize thermally and to increase the roughness of the surface of the original foam, a treatment at 900°C for 2 h was performed. The Al2O3 support and the Pt active metal were incorporated by immersion. The characterization techniques applied, XRD, LRS and SEM-EDX, allows us to conclude that the previous thermal treatment induced the formation of chromium oxide and Mn1+xCr2-xO4-x and FeCr2O4 spinels as main phases on the substrate walls. The thickness of the layer formed is close to 1 μm and the crystals produced have octahedral shape. The alumina coating showed, in general, a homogeneous appearance, without interaction with the oxides formed during the thermal treatment. The Pt was distributed uniformly, turning out to be a very active catalyst for the chosen test reaction: oxidation of carbon monoxide.

MODEL BASED ON NANOCATALYSIS TO EXPLAIN THE COMPENSATION EFFECT

Se desarrolló un modelo fenomenológico el cual permite correlacionar las propiedades fisicoquímicas del catalizador (temperatura, tamaño del cluster de la fase metálica, la dispersión de la fase metálica) con las constantes cinéticas heterogéneas para las reacciones de conversión de hidrocarburos livianos. El modelo es una relación matemática que expresa el logaritmo neperiano de la constante cinética como función de parámetros de caracterización del catalizador, la energía de interacción del reactante con el sitio activo y la energía de interacción metal-soporte. La comparación de esta expresión teórica de la constante cinética con la ley Arrhenius en forma logarítmica, permitió identificar las formas teóricas del logaritmo neperiano de la constante preexponencial (lnA) y la forma teórica de la energía de activación (Ea). Posteriormente la graficación de las expresiones teóricas de LnA y Ea generó una recta, este resultado permitió demostrar que el modelo desarrollado en este trabajo puede reproducir el efecto de compensación.

Abstract

A phenomenological model was developed that allows correlating the physicochemical properties of the catalyst (temperature, cluster size of the metallic phase, the dispersion of the metallic phase) with kinetic heterogeneous constants for the reactions of conversion of light hydrocarbons. The model is a mathematical relation that expresses the natural logarithm of the kinetic constant as a function of parameters characterizing the catalyst, the interaction energy of the reactant with the active site and the energy of metal-support interaction. The comparison of this theoretical expression of the kinetic constant with the Arrhenius law in logarithmic form, identified the theoretical forms of the natural logarithm of the preexponential constant (LNA) and the theoretical form of the activation energy (Ea). Subsequently the plotting of the Ea and LnA theoretical expressions generated a straight line, this result helped to show that the model developed in this paper can reproduce the compensation effect.

DEVELOPMENT OF A SEQUENTIAL INJECTION ANALYSIS (SIA) FLOW SYSTEM FOR THE DETERMINATION OF ZINC IN POWDERED MILK AND INFANT FORMULAE

Se presenta el desarrollo y optimización de un sistema en flujo con inyección secuencial (SIA) para la determinación de zinc en leche en polvo y fórmulas infantiles. La determinación se basa en la reacción de Zn(II) con zincón a pH 9 en presencia de citrato de sodio para enmascarar interferentes de la matriz con detección espectrofotométrica a 612 nm. El sistema fue optimizado mediante experimentos multivariantes. El sistema validado presentó un rango lineal de 0.4 a 10 mg L^-1, la precisión del método fue mejor que 5% (sr,%; n=10). El límite de detección fue 0.13 mg L^-1. Los resultados obtenidos utilizando el método propuesto y el de referencia fueron estadísticamente equivalentes. La frecuencia de muestreo fue de 75 muestras/hora y el consumo de muestra y reactivo 0.24 mL por determinación. El método propuesto resultó veraz, simple, rápido y está de acuerdo a los principios de la química verde, generando apenas 0.24 mL de residuos químicos.

Abstract

The development and optimization of a sequential injection analysis (SIA) flow system is presented for the determination of zinc in milk powder and infant formulae. The determination is based on the reaction of Zn(II) with zincon at pH 9 in the presence of sodium citrate to mask the interfering matrix with spectrophotometric detection at 612 nm. The system was optimized by multivariate experiments. The validated system presented a linear range from 0.4 to 10 mg L^-1 and the precision of the method was better than 5% (sr(%), n = 10). The detection limit was 0.13 mg L^-1. The results obtained using the proposed and reference methods were found to be statistically equivalent. The sampling frequency was 75 samples per hour and the sample and reagent consumption of 0.24 mL per determination. The proposed method was accurate, simple, fast and according to the principles of green chemistry generating just 0.24 mL of chemical waste.

BACTERIAL BIODEGRADATION OF PERMETRINA AND CIPERMETRINA PESTICIDES IN CULTURE LOT

Fue estudiada la biodegradación de permetrina y cipermetrina a concentraciones de 50 y 100 mg/L, con cepas de Pseudomonas putida, Pseudomonas mendocina, Chromobacterium violaceum y Burkholderia cepacia, en reactores por lotes. Las cepas de Pseudomonas putida y Pseudomonas mendocina fueron las que presentaron una mayor capacidad de biodegradación de los plaguicidas, a partir de los 5 días esta es del 65% para ambos plaguicidas y después de los 15 días se mantiene prácticamente constante, siendo de hasta el 95% para permetrina a 50 y 100 mg/L y para cipermetrina del 90% a 50 mg/L y 89% a 100 mg/L medido mediante espectrofotometría UV/Vis. La cinética de crecimiento y los espectros de infrarrojo muestran que hay una mayor capacidad de mineralización para el plaguicida permetrina que para la cipermetrina. Estos resultados indican que estas bacterias pueden ser usadas en procesos de biorremediación de estos plaguicidas.

Abstract

The biodegradation of permetrhin and cypermethrin (50 and 100 mg/L) with Pseudomonas putida, Pseudomonas mendocina, Chromobacterium violaceum and Burkholderia cepacia in batch reactors was studied. The strain of Pseudomonas putida and Pseudomonas mendocina showed a greater capability of biodegradation of pesticides, after 5 days, this is of 65% for both pesticides and after the 15 days it practically stays constant, being of until 95% for permetrina to 50 and 100 mg/l and for cipermetrina from 90% to 50 mg/l and 89% to 100 mg/l measured by means of specterophotometry UV/Vis. Growth kinetic and infrared spectrum show that there is a major capacity of mineralization for permetrhin that cypermethrin. These results indicate that these bacteria can be used in bioremediation processes of these pesticides.

REMOVAL OF NICKEL WITH ELEMENTAL IRON, WHICH IS COMMONLY FOUND IN ACID MINE DRAINAGE

El objetivo de este estudio fue evaluar la remoción del Ni²⁺ con partículas de hierro comercial, pues este catión se encuentra frecuentemente en los drenajes ácidos de minas (DAM), que es uno de los problemas ambientales más serios en la industria minera que afecta fuentes de aguas naturales. Fueron realizados ensayos en laboratorio con hierro comercial y soluciones sintéticas que contienen Ni²⁺, para observar tanto la cinética de remoción como los datos de equilibrio. Los resultados, mostraron que estos siguen el modelo de la isoterma de adsorción de Langmuir y que los datos cinéticos se ajustaron con la ecuación del modelo de adsorción de pseudo segundo orden. Se concluye del presente estudio que la remoción de níquel con hierro en estado elemental (HEE) es posible y ocurre de manera rápida.

Abstract

The aim of this study was to evaluate the Ni²⁺ removal with commercial iron particles. That cation is often found in acid mine drainage (AMD), which is one of the most serious environmental problems in the mining industry that affects natural waters sources. Laboratory tests were performed with commercial iron and synthetic solutions containing Ni²⁺, to observe not only the kinetic of the removal but the equilibrium data as well. The obtained data showed that these followed the Langmuir adsorption isotherm model while kinetic data were fitted with the pseudo second order equation of the adsorption model. This study concludes that the nickel removal with zero valent iron (ZVI) is possible and occurs quickly.

KINETIC STUDY OF CATALYTIC HYDRODECHLORINATION OF CHLOROPHENOL IN AQUEOUS PHASE

En este trabajo se estudió la hidrodecloración catalítica de 2-clorofenol, 4-clorofenol y 2,4-diclorofenol en fase acuosa empleando un catalizador comercial de Pd/Al2O3 (0,5 % w/w), en condiciones suaves de operación (30ºC, 1 bar). La conversión de los reactivos resultó completa en tiempos cortos de reacción. Analizando la evolución de la concentración frente al tiempo de cada uno de los reactivos, intermedios y productos de reacción, se estableció un esquema de reacción serie-paralelo para cada una de las reacciones de hidrodecloración. Se desarrollo un modelo cinético de primer orden respecto al clorofenol de partida que se validó mediante el adecuado ajuste de los resultados experimentales. La posición de los átomos de cloro en la molécula orgánica y el número de los mismos influyeron significativamente tanto en la reactividad de los clorofenoles ensayados como en la velocidad de decloración. Así, la velocidad de decloración siguió el siguiente orden: 4-clorofenol > 2-clorofenol > 2,4-diclorofenol.

Abstract

The catalytic hydrodechlorination of 2-chlorophenol, 4-chlorophenol and 2,4-dichlorophenol in aqueous phase with a Pd/Al2O3 commercial catalyst (0.5 % w/w) under mild reaction conditions (30 ºC, 1 bar) was studied. The conversion of the reagents was completed in a short reaction time. From the analysis of the evolution of the concentration opposite to the time of each one of the reactants, intermediates and products of reaction, a parallel series scheme of reaction was established for each of the reactions of hydrodechlorination. A first order kinetic model was developed according to initial chlorophenol concentration that was validated by means of the suitable adjustment of the experimental results. The position of the atoms of chlorine in the organic molecule and the number of them influenced significantly not only in the reactivity of the chlorophenols tested but in the speed of dechlorination as well. So, the speed of dechlorination followed the next order: 4-chlorophenol > 2-chlorophenol > 2,4-dichlorophenol.

EFFLUENT TREATMENT OF POTATO PROCESING INDUSTRY. STAGES OF ANAEROBIC DEGRADATION

Se estudió la digestión anaerobia de efluentes de la industria de la papa a partir de un sustrato simulado para determinar las distintas etapas de proceso para futuras aplicaciones en modelos cinéticos. La reacción se llevó a cabo en un reactor batch operado a 36ºC y pH=7 durante 25 días. Se determinaron los sólidos suspendidos totales (TSS), los sólidos volátiles totales (VSS), la Demanda Química de Oxigeno (DQO) soluble y total, la concentración de ácidos grasos y el volumen de metano producido durante el proceso. Los resultados indican la existencia de una primera etapa de reacción donde predomina la acidogénesis con grandes disminuciones en la materia orgánica, acompañada de altas producciones de ácidos grasos de cadena corta y metano, y una segunda etapa con predominio de la actividad metanogénica con menores velocidades de conversión. La etapa de hidrólisis puede ser ajustada a una cinética de primer orden según la ley de la potencia.

Abstract

The anaerobic digestion of effluents from the potato industry from a simulated substrate was studied in order to get insight into the different process stages for future applications in kinetic models. The reaction was carried out in a batch reactor operated at 36 ° C and pH = 7 for 25 days. The total suspended solids (TSS), total volatile solids (VSS), Chemical Oxygen Demand (COD), soluble and total, fatty acid concentration and volume of methane produced during the process were determinated. The results indicate the existence of a first stage of reaction dominated by the acidogenic with large decreases in the organic matter, accompanied by high productions of volatile fatty acids of short chain and methane, and a second stage with a predominance of methanogenic activity with lower conversion rates. The hydrolysis step can be adjusted to a first order kinetic according to the power law.

EVALUATION OF THE PLANT Lemna minor FOR THE BIOREMEDIATION OF WATER CONTAMINATED WITH MERCURY

Se evaluó la capacidad biorremediadora de Lemna minor en función del tiempo en aguas contaminadas con mercurio mediante un diseño experimental de 3 bloques al azar con cinco réplicas: un grupo experimental con 100 g de Lemna, 7,5 L de agua contaminada con Hg (0,13 mgL-1) y solución nutritiva; un grupo Testigo con 100 g de Lemna, 7,5 L de agua y solución nutritiva y un grupo control con mercurio al nivel de 0,13 mgL-1 en agua destilada sin plantas. La eficiencia de remoción de mercurio de la Lemna minor, en 22 días, fue de 30%. Las variables peso fresco, peso seco, y nitrógeno y fósforo foliares no presentaron diferencias significativas entre los dos tratamientos. La absorción de potasio, fue afectada por los niveles de mercurio. La planta Lemna minor representa una alternativa para la remoción de mercurio en aguas contaminadas hasta un nivel de 0,13 mg/L.

Abstract

The bioremediation efficiency of the plant Lemna minor in waters contaminated with mercury was tested using an experimental design conformed by three blocks at random with five replicates each one: an experimental group with 100 g of Lemna minor, 7.5 L of water contaminated with Hg to a level of 0.13 mgL-1 and nutrient solution; a control group with 100g of Lemna minor, 7.5 L of water and nutrient solution, and a control group with mercury at a concentration of 0.13 mgL-1, in distillated water without plants. The mercury removal efficiency of Lemna minor in 22 days was 30%. The variables fresh biomass, dry biomass and foliar nitrogen and phosphorous did not shown significant differences between both treatments. Potassium absorption was affected by the mercury levels. Plant Lemna minor is a reliable option for mercury removal from water at the level of 0.13 mgL-1 of contamination.