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Análisis de las propiedades de ladrillos cerámicos alivianados obtenidos a partir de arcilla y agregados de diversos residuos agroindustriales.
(AACINI. Revista Internacional de Ingeniería Industrial, 2024-11-24) Pelozo, Gisela; Quaranta, Nancy Esther; Caligaris, Marta Graciela
Numerosas investigaciones fueron realizadas incorporando diversos residuos agroindustriales a mezclas arcillosas, con el fin de producir materiales cerámicos alivianados. En este trabajo se han analizado algunos de estos estudios, tomando como partida aquellos que se desarrollaron en las mismas condiciones experimentales, de tal forma que las variables a analizar son las densidades de las biomasas, y el porcentaje de residuo adicionado. Los descartes biomásicos seleccionados son cáscaras de maní, cáscaras de pistacho, carozos de aceitunas, marlos de maíz, entre otros. La caracterización de estos materiales se realizó con diversas técnicas. Los diagramas de XRD presentan en todos los casos los picos característicos de la porción cristalina de la celulosa. Por su parte los estudios de comportamiento térmico muestran picos exotérmicos correspondientes a los procesos de combustión-descomposición de los biopolímeros presentes. Se han estudiado las propiedades y características de los productos cerámicos obtenidos, pudiéndose observar que, en todos los casos, para contenidos de hasta 10% de material residual, se cumplen los requerimientos del mercado para este tipo de ladrillos. Además, un análisis detallado de la forma y tamaño de los poros producidos en las muestras ha conducido a establecer una importante relación con las características de las partículas de biomasas agregadas.
Ceramic bricks using pistachio shells as controlled porosity former
(University Amar Telidji - Laghouat, 2023-03-27) Quaranta, Nancy Esther; Caligaris, Marta Graciela; Unsen, Miguel Angel; López, Hugo Arbelio; Pelozo, Gisela Guadalupe; Cristóbal, Adrián Alberto
The present work studies the use of pistachio shells as a porosity-forming raw material in the manufacture of ceramic bricks. It focuses on the characteristics of the ceramic pieces obtained with different residual biomass contents (from 5 to 20% by volume). The specimens were shaped by uniaxial pressure of 25 MPa, and then were treated at 950°C for 3h. Based on the results obtained it is possible to conclude that the use of this residual biomass, as a pore former in the ceramic industry is feasible. The proportion of added biomass that generates the best characteristics and properties in the final product is 10%. Up to this percentage of aggregate, ceramic pieces with very good macroscopic and microscopic characteristics are obtained, with porosity and flexural strength values that meet market requirements for this type of product. Optical microscopy technique has been used to carry out a detailed analysis of the shape and size of the formed pores, which is a specific objective of this work. It has been observed that for contents of 5 and 10% biomass, the shape of pores is similar to the shape of the particles of added pistachio shells, while for higher contents (15 and 20%) it is different with elongated characteristics. In relation with the size of the pores, at lower contents is around 60% of the original particles size, and for the higher percentages of biomass, they are larger, indicating that agglomerates of particles are formed and when combusted, produce that porosity characteristics.
Ceramic matrices for immobilization of heavy metals adsorbed on rice husk
(2020-04-25) Romano, Melisa Soledad; Pelozo, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; Corne, Valeria; García, María del Carmen
Numerous studies have been conducted about the removal of heavy metal ions from aqueous solutions using lignocellulosic materials, which are capable of adsorbing various contaminants present even at low concentrations. Rice husk constitutes biomass waste that has found multiple applications in diferent felds, such as the removal of heavy metals by adsorption. After this process, a biomass-contaminant waste is generated, which currently does not have viable and low-cost alternatives for its fnal disposal. Thus, the objective of this work is to evaluate the possibility of incorporating rice husk contaminated with Cu–Ni–Cd and Pb–Zn into ceramic matrices, to immobilize these hazardous metals. Ceramic pieces from mixtures of commercial clay and rice husk with adsorbed metal, added by 10% in volume were obtained. The raw materials were characterized by diferent techniques, such as SEM-EDS, XRD, DTA-TGA, particle size distribution, ecotoxicity, etc., while in ceramic products were analysed porosity, permanent volumetric variation, weight loss of ignition, ecotoxicity, among others. From the overall results, it is possible to conclude that the obtained ceramic pieces have immobilized within their structure, the heavy metals present on rice husk. The bricks have excellent physical and mechanical properties that make possible their use in civil construction.
Effect of the incorporation of biomass wastes on the properties of fired clay bricks
(2018-11-11) Pelozo, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; Caligaris, Marta Graciela; Romano, Melisa Soledad; Cristóbal, Adrián Alberto
In this work, the feasibility of reusing two biomass wastes: sunflower shells and rice husks is analyzed through their incorporation in clay mixtures for the production of porous ceramic materials. For this purpose, the raw materials were first characterized by different techniques. The ceramic pieces were obtained by means of uniaxial pressure at 25 MPa of commercial clay-biomass waste mixtures, the latter added in 10% by volume. After a drying period, they were thermally treated at 1000°C following firing curves similar to those used by the ceramic industry. The products obtained were characterized by various techniques: porosity, permanent volumetric variation, weight loss on ignition, mechanical properties, among others. The ceramic products obtained present homogeneous tonality, well-defined edges and angles, without shelling of the structure. The results of the porosity test show that the waste aggregates increase this property in the ceramic materials studied.
Estudio ambiental, técnico, económico de procesos de tratamiento superficial para aceros de uso industrial
(2018-12-19) Rotundo, Pedro Alberto; Brühl, Sonia Patricia; Quaranta, Nancy Esther
La ingeniería de superficies analiza las técnicas de tratamientos superficiales, entre ellas, las técnicas que modifican termoquímicamente la composición de los aceros a nivel superficial. Dentro de este marco, se desarrolla la presente investigación. Tiene como alcance las técnicas de tratamiento superficial para aceros de uso industrial, definiendo dos grupos, las técnicas convencionales y las técnicas innovadoras. Debido a la falta de desarrollo bibliográfico, carecen los criterios de selección basados en características de protección ambiental, lo que resta importancia a algunos tratamientos, excluyéndolos pese a ser procesos ambientalmente más amigables. El propósito de la investigación es promover y estimular el pasaje de técnicas convencionales a innovadoras, ampliando el campo del conocimiento y estableciendo criterios integrales de selección basados tanto en aspectos ambientales como en técnicos y económicos. El desarrollo de la investigación se basa en la utilización de una planilla de auditoría ambiental, de confección propia, para el relevamiento de datos de las técnicas de tratamiento superficial. La zona estudiada comprende las provincias de Buenos Aires, Entre Ríos, Santa Fe y Córdoba. Luego, se analizan dichos datos, sometiéndolos a un análisis de riesgo que considera 14 escenarios ambientales, los cuales involucran diferentes situaciones que podrían ocurrir, ponderando los efectos en los entornos natural, humano y socioeconómico. Los resultados revelan que las técnicas analizadas, en general, no poseen un nivel importante de riesgo ambiental. Además, se verifica que las técnicas innovadoras, en particular, son ambientalmente más amigables. Se recomienda que la investigación sea material de consulta de profesores que desarrollen conceptos sobre tratamiento de aceros, personal de diseño y oficina técnica, interesados en técnicas de tratamiento superficial, organismos de control y fiscalización ambiental y en general por aquellos que desarrollen trabajos en la industria metalmecánica.
Inmovilización de metales pesados adsorbidos sobre cáscara de arroz en matrices cerámicas
(2018-10-01) Pelozo, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; Romano, Melisa Soledad; García, María del Carmen; Bertetti, Yamila Belén; Robles, Victoria Evangelina
El objetivo de este trabajo es analizar la factibilidad de incorporación de cáscara de arroz con metales pesados adsorbidos, en matrices cerámicas arcillosas para inmovilizar los metales cadmio y plomo contenidos. Las piezas cerámicas se obtuvieron mediante presión uniaxial a 25MPa de mezclas arcilla comercial-cáscaras de arroz con y sin metal adsorbido, adicionado en 10%, tratadas térmicamente a 1000°C. Las materias primas y los productos compactos obtenidos se caracterizaron mediante diversas técnicas de caracterización. Las piezas cerámicas obtenidas presentan tonalidad homogénea, bordes y ángulos bien definidos, sin desgranamiento de la estructura, y propiedades mecánicas adecuadas a su uso en servicio.
Ladrillos cerámicos como herramienta de inmovilización de Cr (VI) adsorbido a organoarcillas
(2023-05-03) Romano, Melisa Soledad; Corne, Valeria; Azario, Ricardo Raúl; Consiglio Diez, Leonardo Martín; Peloso, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; García, María del Carmen
El cromo (VI) constituye uno de los elementos metálicos con mayor toxicidad para los seres vivos. En los últimos años, se han reportado estudios basados en la eliminación de este tóxico de soluciones acuosas utilizando materiales arcillosos naturales o funcionalizados con compuestos orgánicos. En la provincia de Entre Ríos existen grandes volúmenes de minerales arcillosos, resultantes de la explotación de canteras, que han sido empleados como adsorbentes de cromo. Como resultado de este proceso de remoción, se genera un nuevo residuo arcilla-contaminante que debe ser tratado adecuadamente para su disposición final. De esta manera, el objetivo de este trabajo fue evaluar la factibilidad de elaborar ladrillos cerámicos a partir del residuo del proceso de adsorción, con el fin de inmovilizar el contaminante dentro de la matriz cerámica, y además, estudiar la calidad de las piezas obtenidas. La fijación del contaminante se determinó mediante pruebas de lixiviados y los productos cerámicos obtenidos se caracterizaron con técnicas tales como porosidad, variación volumétrica permanente, pérdida de peso por calcinación, entre otros. Del análisis de los resultados, se concluyó que las piezas cerámicas lograron inmovilizar dentro de su estructura al cromo removido y además presentaron propiedades adecuadas para su uso en servicio.
Matrices arcillosas como herramienta de fijación de metales pesados adsorbidos sobre cáscara de arroz
(2019-08-04) Romano, Melisa Soledad; Pelozo, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; Corne, Valeria; García, María del Carmen
La descarga de metales pesados tóxicos al ambiente a partir de actividades industriales causa numerosos problemas debido a sus características perjudiciales para la salud y el ambiente. En los últimos años, se han realizado numerosos estudios basados en la eliminación de iones de metales pesados de soluciones acuosas utilizando materiales lignocelulósicos, que son capaces de adsorber diversos contaminantes incluso presentes a bajas concentraciones. La cáscara de arroz constituye un residuo de biomasa que se ha estudiado en diversas aplicaciones. En años recientes se ha utilizado en procesos de biosorción de metales pesados. Después de este proceso, se genera un residuo biomasa contaminante, que actualmente no tiene alternativas viables de bajo costo para su disposición final segura. El objetivo de este trabajo es evaluar la viabilidad de la incorporación a matrices cerámicas, de cáscara de arroz contaminada con Cu-Ni-Cd y Pb Zn, con el fin de inmovilizar dichos metales esados. Las piezas cerámicas se obtuvieron a partir de mezclas de arcilla comercial y cáscara de arroz con metal adsorbido, añadidas en un 10 % en volumen. Las materias primas (cáscara y arcilla) fueron caracterizadas por SEM-EDS, distribución granulométrica, ecotoxicidad, etc., mientras que los productos cerámicos obtenidos se caracterizaron con técnicas tales como: porosidad, variación volumétrica permanente, pérdida de peso por calcinación, ecotoxicidad, entre otros. Del análisis de los resultados, se puede concluir que las piezas cerámicas obtenidas han inmovilizado dentro de su estructura los metales pesados contenidos en la cáscara de arroz agregada.
Remoción de metales pesados de efluentes líquidos industriales utilizando residuos de biomasa como bioadsorbentes e inmovilización en matrices cerámicas
(2020-12-15) Romano, Melisa Soledad; García, María del Carmen; Quaranta, Nancy Esther
La descarga de metales tóxicos como el cadmio, cobre, plomo, níquel y zinc a los cursos de agua se ha incrementado en los últimos años debido al crecimiento de las actividades industriales. Estos xenobióticos constituyen un problema ambiental grave debido a su naturaleza no biodegradable, persistente y acumulativa. Entre las diversas tecnologías utilizadas para la remoción de estos contaminantes se destaca la biosorción que se caracteriza por su efectividad, simplicidad y bajo costo. En este estudio, se ha seleccionado como bioadsorbente a la cáscara de arroz, un residuo lignocelulósico altamente disponible en la provincia de Entre Ríos. El material fue empleado en su forma natural y modificado químicamente, con hidróxido de potasio o con ácido fosfórico, para analizar la capacidad de sorción de los contaminantes. Los adsorbentes fueron caracterizados por espectroscopia infrarroja, microscopía electrónica de barrido con análisis dispersivo de energía de rayos X, análisis térmico diferencial y termogravimétrico, difracción de rayos X y mediante la determinación del pH en el punto de carga de cero. La remoción de los metales tóxicos fue significativamente mayor al emplear el residuo activado con hidróxido de potasio. En todas las alternativas estudiadas, el proceso de biosorción resultó favorecido al incrementar el pH, la temperatura del medio y la masa de biosorbente, mientras que disminuyó al aumentar la concentración inicial del metal. El equilibrio del proceso se alcanzó rápidamente, ajustándose a una cinética de pseudo-segundo orden. Para los adsorbentes empleados se presentaría una sorción en monocapa, con sitios de sorción homogéneos. Finalmente, el residuo resultante del proceso de sorción (biomasa-contaminante) fue usado para analizar la capacidad de inmovilización del metal tóxico en matrices cerámicas. Los valores de porosidad, pérdida de peso por calcinación, propiedades mecánicas y eficiencia de retención, indicarían que las piezas obtenidas presentan propiedades adecuadas para su uso en servicio.
Uso de marlo de maíz como generador de porosidad controlada en cerámicos
(Universidad Tecnológica Nacional, 2023-02-22) Quaranta, Nancy Esther; Varoli, Romina Soledad; Caligaris, Marta Graciela; Cristóbal, Adrián Alberto
El objetivo de este trabajo es analizar la utilización de marlos de maíz, como material formador de poros en la fabricación de materiales cerámicos alivianados. Las materias primas, marlo molido y arcilla, fueron exhaustivamente caracterizadas. Los productos cerámicos estudiados se fabricaron a partir de arcilla comercial con el agregado de 5%, 10% y 15% en volumen de marlos, y una muestra sin biomasa adicionada a modo de referencia. Todas las mezclas con 8% de humedad se conformaron a 25MPa. Posteriormente se cocinaron a 950°C durante 3 horas. Los resultados obtenidos reflejan una alta factibilidad de utilización de esta biomasa para el uso estudiado. Los ladrillos cerámicos obtenidos poseen buenas características generales, con propiedades mecánicas que cumplen con los requerimientos del mercado. Además, se observó que la porosidad obtenida se relaciona con el tamaño y forma de las partículas de la biomasa utilizada, así como con la proporción agregada.
Valorización de un residuo agroindustrial como bioadsorbente de plomo en solución y su reutilización en la fabricación de ladrillos cerámicos
(2022-11-08) Centurión, Emiliano; Romano, Melisa Soledad; Corne, Valeria; Consiglio Diez, Leonardo Martín; Azario, Ricardo Raúl; Peloso, Gisela Guadalupe; Quaranta, Nancy Esther; García, María del Carmen
El plomo es un metal altamente tóxico que constituye un problema ambiental grave por su naturaleza no biodegradable, persistente y acumulativa. Se han desarrollado distintas tecnologías destinadas a la remoción de este contaminante en solución, siendo el proceso de biosorción una técnica atractiva por ser simple, efectiva y de bajo costo. En este contexto, la cáscara de arroz constituye un residuo altamente disponible, el cual podría ser empleado como bioadsorbente. En base a esto, el objetivo de este trabajo consistió en analizar los factores fisicoquímicos que afectan la sorción de plomo sobre la cáscara de arroz y el efecto del pretratamiento químico sobre el bioadsorbente mediante una activación básica del residuo. Además, evaluar la incorporación del residuo (biomasa-contaminante) a matrices cerámicas con el fin de inmovilizar el plomo removido. Se determinó que la remoción obtenida fue máxima a pH 5 y que el equilibrio del proceso se alcanzó rápidamente, alrededor de 30 minutos. La eficiencia de retención para relaciones sólido/líquido de 10 g/L fue del 69 % para el residuo al natural y superiores al 95 % para la cáscara modificada químicamente. El residuo biomasa-plomo fue luego empleado para analizar la capacidad de inmovilización del tóxico en la matriz cerámica. La fijación de plomo se determinó mediante pruebas de ecotoxicidad y de lixiviados. Finalmente, se concluyó que la cáscara de arroz constituye un adsorbente eficaz para la remoción de plomo en solución. Además, los cerámicos obtenidos inmovilizaron el contaminante contenido en la biomasa y presentaron propiedades adecuadas para su uso en servicio.

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