UTN -FRC -Producción Académica de Investigación y Desarrollo - Comunicaciones a Congreso
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Item Niobatos alcalinos como catalizadores heterogéneos en eliminación de sulfuros(2017) Leal Marchena, Candelaria; Lerici, Laura; Córdoba, Agostina; Saux, Clara; Pierella, Liliana BeatrizLa incompleta degradación por métodos convencionales de contaminantes presentes en cursos acuosos, sumado a la creciente demanda de la sociedad de mejor calidad del agua materializado en regulaciones más estrictas, ha fomentado el estudio de nuevos métodos alternativos y/o complementarios de tratamiento. La oxidación de sulfuros para la obtención de sulfonas puede aplicarse como método de decontaminación teniendo en cuenta que éstas son menos tóxicas que los correspondientes sulfuros. El uso de “oxidantes verdes”, tales como el H2O2 presenta una ventaja atractiva dado que son poco costosos, y ambientalmente benignos dado que generan agua como único sub-producto. Los niobatos alcalinos (LiNbO3, NaNbO3 y KNbO3) se sintetizaron mediante el método de citrato. De acuerdo a los resultados de XRD se confirmó la estructura hexagonal romboédrica para LiNbO3 y ortorrómbica, para NaNbO3 y KNbO3. La cantidad de oxígeno desorbido, determinado mediante O2-TPR aumentó con el incremento del número atómico y esto está asociado a una mayor actividad catalítica en reacciones de oxidación. La oxidación catalítica se llevó a cabo en un reactor batch sumergido en un baño termostatizado (60oC), con agitación magnética vigorosa, empleando acetonitrilo como solvente y peróxido de hidrógeno con agente oxidante. A los fines de demostrar el efecto positivo de los catalizadores, se realizó una reacción en ausencia de éstos y en iguales condiciones, alcanzándose sólo 10mol% de conversión final. Se observa que la conversión aumenta con el incremento de número atómico del catión alcalino, obteniéndose la mayor conversión para KNbO3. Esto se debe a la estructura ortorrómbica, la cual resulta más activa, y a la cantidad de oxígeno desorbido, la cual también aumenta con el aumento del número atómico del catión. Como conclusión, se logró oxidar selectivamente dipropilsulfuro a su correspondiente sulfona con selectividad mayor al 93% en todos los casos y obteniéndose como único sub-producto, sulfóxido, mediante el empleo de peróxido de hidrógeno empleando catalizadores heterogéneos fácilmente recuperables.Item Oxidación catalítica selectiva de 2-metiltiobenzotiazol mediante titanatos alcalino térreos.(2017) Leal Marchena, Candelaria; Salinas, Daniela; Lerici, Laura; Pecchi, Gina; Pierella, Liliana BeatrizSe estudió la oxidación selectiva de 2-metiltiobenzotiazol empleando titanatos alcalino térreos, (A=Ca, Sr, Ba) ATiO3 como catalizadores. La reacción se realizó en un reactor tipo batch con baño termostatizado empleando acetonitrilo como solvente y peróxido de hidrógeno como agente oxidante. Se evaluaron diferentes parámetros de reacción como: efecto del catión alcalino térreo, cantidad de catalizador y reúsos. La conversión obtenida aumentó con el incremento del número atómico del catión A, de acuerdo al siguiente orden: Ca < Sr < Ba, relacionado con la cristalinidad de la estructura tipo perovskita. Se observó que el incremento en la cantidad de catalizador aumentó la conversión final hasta un óptimo y luego disminuyó, consecuencia de la descomposición del agente oxidante. El catalizador que mejor actividad presentó, se evaluó a los fines de poder recuperar y reutilizar el catalizador, obteniéndose resultados similares en al menos cuatro ciclos de reúso sin pérdida de la actividad.Item Fotodegradacion del atenolol mediante el uso de alumina nanotubular impregnada con hierro(2017) Lerici, Laura; Leal Marchena, Candelaria; Renzini, María Soledad; Diguilio, Eliana; Bonetto, Luciana; Pierella, Liliana BeatrizLa contaminación debida a residuos farmacológicos y cosméticos es un fenómeno cuyos efectos sanitarios y ambientales aún no son lo suficientemente conocidos. Este grupo de “contaminantes emergentes”, comprende a los productos farmacéuticos y del cuidado personal, esteroides, surfactantes, pesticidas y colorantes, entre otros. Su descarga y permanencia en el medioambiente genera una creciente preocupación debido a los posibles riesgos para la salud de los seres humanos y los efectos nocivos sobre los sistemas ecológicos. Estudios realizados sobre el río Suquía de la ciudad de Córdoba, mostraron la presencia de drogas farmacológicas como el Atenolol ((RS)-2-[4-[2-hydroxy-3-(1-methylethylamino)propoxy]phenyl]ethanamide de acción β-bloqueante). Los datos reportados, demuestran una mayor incidencia de este tipo de contaminación corriente abajo de las plantas de tratamientos de aguas residuales, demostrando que no son eficaces para atender la problemática y justificando la aplicación de tratamientos adicionales de oxidación. Además de las industrias farmacéuticas, la orina y las heces representan una fuente importante de estos compuestos ya que el 70 % de los medicamentos consumidos son excretados a través de las deposiciones humanas. En el presente trabajo se estudia la degradación fotocatalítica del atenolol (ATL) mediante el uso de γ-Al2O3 nanotubular impregnada con 6 % de hierro (Fe-Al2O3 6%). Los ensayos de fotodegradación se llevaron a cabo en un reactor cilíndrico de vidrio provisto de una camisa de refrigeración para mantener la temperatura a 25-30 oC. El reactor fue irradiado por una lámpara de mercurio de alta presión de 125 W (con un máximo de emisión alrededor de 365 nm) que se ubicó en el interior de la camisa refrigerante y se sumergió en la solución. El catalizador se mantuvo en suspensión por medio de agitación magnética y se burbujeó con aire en forma continua durante todo el ensayo.Se retiraron alícuotas de la solución que fueron filtradas y analizadas en un espectrómetro UV a 224 nm a distintos tiempos de reacción. El tiempo total de reacción fue de 240 minutos y la concentración inicial de atenolol (ATL) y catalizador fue de 25 mg/L y 500 mg/L, respectivamente. El porcentaje de degradación de la molécula fue calculado como: Degradación = (1-C/C0), donde C0 concentración inicial de ATL y C la concentración de ATL al tiempo t. Se realizaron ensayos de degradación fotocatalítica de ATL (con Fe-Al2O3 6% bajo irradiación), en comparación con el ensayo de adsorción (Fe-Al2O3 6% en oscuridad) y la degradación fotocatalítica con γ-Al2O3 (sin impregnar). El ensayo de adsorción y la degradación fotocatalítica con γ-Al2O3, no contribuyeron a la descomposición del ATL. Sin embargo, la fotocatálisis mediada por Fe-Al2O3 6% dio como resultado una degradación de ATL del 60% luego de 240 minutos. La relación lineal de Ln(C/C0) frente al tiempo de irradiación t mostró que la degradación fotocatalítica del ATL siguió a la cinética de pseudo-primer orden (R2= 0.95) con una constante de velocidad, k (min-1) de 0.0036, determinada a partir de la pendiente de la recta. Los estudios realizados demuestran que es posible la degradación del ATL usando alúmina con estructura nanotubular impregnada con un 6% de hierro. La incorporación de la especie fotocatalítica activa sobre la alúmina produjo una mejora significativa en la degradación del ATL con respecto a la γ-alúmina sin impregnar.Item Aplicación de fotocatalizadores obtenidos a partir de ácido tungstofosfórico sobre NH4ZSM5 en remediación de aguas contaminadas(2016) Leal Marchena, Candelaria; Lerici, Laura; Fermanelli, Carla S.; Saux, Clara; Pizzio, Luis R.; Pierella, Liliana BeatrizSe prepararon materiales a partir de la inmovilización de ácido tungstofosfórico sobre zeolita NH4ZSM5 mediante impregnación húmeda para ser aplicados en la degradación de moléculas representativas de contaminantes presentes en efluentes empleando fotocatálisis heterogénea. La concentración de ácido tunstofosfórico incorporada fue de 10 y 30% p/p en el sólido obtenido. Los materiales se caracterizaron mediante diferentes técnicas fisicoquímicas. El área superficial disminuyó respecto de la matriz sin modificar como resultado de bloqueo de los poros de la zeolita. Los patrones de difracción de rayos X de las muestras modificadas presentaron los picos característicos de zeolita NH4ZSM5 y un conjunto de picos adicionales asignados a la presencia de la sal (NH4)3[PW12O40]. Además, las muestras exhibieron valores de band gap similares a los reportados para los semiconductores más estudiados. Se obtuvieron catalizadores con elevada actividad fotocatalítica en las moléculas de estudio.Item Estudio cinético y modelado de reacciones de oxidación de 2- Metiltiobenzotiazol sobre zeolitas Y modificadas con Cobre(2016) Córdoba, Agostina; Lerici, Laura; Fermanelli, Carla S.; Saux, Clara; Pierella, Liliana BeatrizLos benzotiazoles y sus derivados son compuestos orgánicos tóxicos y poco biodegradables que se encuentran en cursos acuosos. Se estudió el tratamiento catalítico de los mismos empleando 2- metiltiobenzotiazol (2-MTBT) como modelo. Se analizó la actividad catalítica de la zeolita Y modificada con cobre en la reacción de oxidación de 2-MTBT con H2O2 como agente oxidante. El estudio experimental incluyó el análisis de los efectos de la carga de metal, concentración de oxidante y concentración de catalizador. El catalizador Cu-Y con una carga de 3%p/p de cobre presentó mejores resultados de actividad. Para este catalizador se llevó a cabo un estudio cinético teórico-experimental de las reacciones de oxidación. El mismo incluyó el análisis de las velocidades iniciales de reacción, la propuesta de un mecanismo oxidativo y la estimación de las constantes cinéticas mediante el ajuste a datos experimentales, empleando el software comercial gPROMS. El estudio permite concluir en la naturaleza radicalaria del mecanismo oxidativo. Además, fue posible confirmar la ausencia de efectos difusionales, así como también el efecto sinérgico de la matriz zeolítica sobre el Cu(II)Item Efecto de la sustitución parcial en óxidos mixtos con estructura tipo perovskita aplicados en oxidación selectiva de metilfenil sulfuro.(2019) Leal Marchena, Candelaria; Lerici, Laura; Pecchi, Gina; Pierella, Liliana BeatrizSe estudió la sustitución parcial del catión B en óxidos mixtos con estructura tipo perovskita. Puntualmente en tantalatos de potasio, la sustitución parcial de tantalio por titanio, y se evaluaron en la oxidación selectiva de metilfenil sulfuro. La reacción se realizó en un reactor tipo batch sumergido en un baño termostatizado empleando acetonitrilo como solvente y peróxido de hidrógeno como agente oxidante a los fines de obtener el correspondiente sulfóxido. La conversión obtenida aumentó con la sustitución del tantalio, relacionado con la ligera pérdida de la cristalinidad de la estructura tipo perovskita. Cuando se incrementó la sustitución del titanio reemplazado, la cristalinidad disminuyó dado que la temperatura a la que se calcinaron las muestras no permitió obtener la estructura cristalina de perovskita, resultando en un material amorfo. La sustitución del catión B en la estructura perovskita generó cambios fisicoquímicos que mejoraron las propiedades de oxidación de estos catalizadores.Item Remediación de efluentes acuosos originados en el proceso de elaboración de pinturas(2019) Lerici, Laura; Leal Marchena, Candelaria; Pierella, Liliana BeatrizLas descargas originadas por la actividad industrial representan las principales fuentes de contaminación de los cursos de agua, afectando gravemente el medio ambiente y la calidad de vida de los habitantes del entorno. Las descargas de colorantes industriales empleados por la industria de pinturas generan efluentes coloreados que producen grandes perturbaciones en la vida acuática. En este contexto se hace necesario el desarrollo de tratamientos que permitan eliminar la cantidad creciente de estos contaminantes orgánicos. La experiencia de nuestro grupo en el área de la fotocatálisis nos permite diseñar un plan de trabajo para aplicar materiales catalíticos sólidos para la eliminación de compuestos orgánicos coloreados contaminantes originados en el proceso de elaboración de pinturas. La empresa Pinturas Paclin S.A. fundada y radicada en Córdoba en el año 2007, se dedica a la fabricación de pinturas e insumos para la protección, cobertura y restauración de superficies, para las líneas arquitectónica, automotriz, industrial y de madera. Las aguas de desecho coloreadas generadas por la empresa representan una fuente de contaminación, que no sólo afecta la estética del medio, sino que también produce eutrofización y perturbaciones en la vida acuática. A medida que las normas ambientales internacionales son cada vez más estrictas, los sistemas tecnológicos para la eliminación de contaminantes orgánicos, tales como colorantes se han desarrollado recientemente. El uso de los procesos avanzados de oxidación en combinación con los catalizadores, diseñados, sintetizados y caracterizados en el marco de este proyecto aporta importantes ventajas en la degradación de contaminantes orgánicos. Mediante el empleo de la luz y el material fotoconductor se logran importantes mejoras en el diseño y la economía del proceso, así como también se aumenta la capacidad de eliminar contaminantes del medio ambiente, causando un alto impacto tecnológico. El impacto socio-productivo de este proyecto está relacionado con la aplicación de los catalizadores desarrollados para la purificación de efluentes industriales, puntualmente producto de la industria de pintura contaminados por pigmentos. Los sistemas de oxidación fotocatalítica heterogénea se presentan como una alternativa novedosa y eficaz para la purificación de aguas contaminadas. En particular, la catálisis heterogénea aparece como una herramienta muy útil para la eliminación contaminantes presentes en los efluentes líquidos debido que posibilita una fácil separación y recuperación del catalizador sólido de la mezcla reaccionante, permite la reutilización después de varios ciclos de uso y genera una drástica disminución de la cantidad de contaminantes en los reservorios de agua.Item Remediación de efluentes de industrias del caucho: desarrollo de catalizadores heterogéneos(2019) Leal Marchena, Candelaria; Ortenzi, Georgina P.; Lerici, Laura; Pierella, Liliana BeatrizEl proceso de vulcanización del caucho que emplean numerosas industrias de manufactura de neumáticos, industrias de modelado de caucho, silicona, autopartistas, entre otras, es un proceso de entrelazamiento de cadenas de polímeros con moléculas de azufre, en el cual durante diferentes partes del proceso se adicionan aditivos que modifican y le confieren características especiales al caucho. La mayoría de estos aditivos son compuestos órgano-sulfurados, tiazoles, benzotiazoles, mercaptotiazoles y sus derviados. Debido al gran volumen de producción y la cantidad de agua que se necesita durante la vulcanización, se han detectado benzotiazoles y sus derivados contaminando cursos acuosos cercanos a industrias de manufactura de caucho. Los efluentes no tratados de este tipo de industrias suelen asociarse con problemas de malos olores y contienen una cantidad considerable de contaminantes, afectando gravemente tanto al ambiente como la calidad de vida de los habitantes del entorno. La oxidación selectiva de benzotiazoles es una reacción de gran interés dado que es posible obtener las correspondientes sulfonas, compuestos importantes intermediarios en química orgánica debido a sus aplicaciones en investigación básica y aplicada. Las sulfonas son compuestos de gran importancia ambiental, puesto que pueden ser removidos fácilmente por extracción, destilación fraccionada o adsorción, presentan una mayor biodegradabilidad y menor toxicidad que los sustratos de partida. Además, pueden utilizarse como intermediarios en la síntesis de moléculas más complejas: pesticidas como 4-clorofenil-2,4,5-triclorofenilsulfona, conocido comercialmente como tetradifon, un potente acaricida, compuestos farmacéuticos, como dapsona, antibiótico para el tratamiento de la lepra y malaria, y antinflamatorios, para la dermatitis herpetiforme y otro tipo de enfermedades cutáneas; además, pueden utilizarse como agentes protectores de corrosión a metales. En el proyecto de investigación presentado se propone desarrollar catalizadores heterogéneos basados en óxidos mixtos soportados en sólidos de elevada área superficial, con buenas propiedades como catalizadores y soportes de especies activas, para ser utilizados en reacciones de interés para la industria del caucho. Estos materiales se evaluarán en reacciones de oxidación selectiva de benzotiazoles, moléculas representativas de los aditivos comúnmente empleados en los procesos de vulcanización. La empresa GOMACORD S.A. (fábrica de autopartes de goma, silicona y goma-metal), mediante su director manifestó interés en los resultados que pudieran obtenerse de esta investigación. La vinculación se concretó mediante el proyecto presentado, aceptado y financiado mediante la Resolución Nº 000109/2017 de la convocatoria a Grupos de Reciente Formación Tutoreados (GFRT 2017) del Ministerio de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Córdoba.Item Evaluación catalítica de γ-Al2O3 nanotubular modificada con hierro en la fotodegradación de colorantes(2019) Lerici, Laura; Leal Marchena, Candelaria; Pierella, Liliana BeatrizLa descarga y permanencia de colorantes industriales en el medioambiente genera una creciente preocupación debido a los posibles riesgos para la salud de los seres humanos y los efectos nocivos sobre los sistemas ecológicos. Se sintetizaron y caracterizaron nanotubos de alúmina impregnados con 2, 6 y 10 % de hierro (Fe-NT x%), para ser empleados en la degradación fotocatalítica del Azul de Metileno (AM). Por DRX se verificaron las señales características de la γ-Al2O3. El área superficial disminuyó con el aumento del contenido hierro oscilando entre 87 y 116 m2/g. La presencia de hierro fue confirmada por Adsorción Atómica, obteniéndose porcentajes similares a los teóricos. Por DRS UV-Vis se calcularon los valores de band gap de los materiales. Los materiales fueron evaluados catalíticamente en la degradación del AM. Se realizaron ensayos a pH controlado Se estudió la decoloración de soluciones acuosas de Azul de Metileno (AM) mediante el uso de catalizadores mesoporosos preparados a partir de γ-alúmina nanotubular impregnados con hierro (Fe-NT). Se evaluó el efecto de la cantidad de fase activa depositada y el efecto del pH en la degradación fotocatalítica.Item Efecto del catión-A en titanatos alcalinos-terreos y su aplicación en reacciones de oxidación(2018) Leal Marchena, Candelaria; Lerici, Laura; Diguilio, Eliana; Galarza, Emilce Daniela; Pierella, Liliana BeatrizLa principal aplicación de los titanatos alcalinos térreos con estructura perovskita, ATiO3 (A= Ca, Sr, Ba) es como catalizadores efectivos en reacciones de fotooxidación debido a la estabilización de los diferentes estados de oxidación del catión B, lo que permite la absorción de radiación visible (Alammar et al. 2015). Se ha reportado que en reacciones de oxidación los titanatos presentaron buenos resultados como catalizadores adjudicado a las vacancias de oxígeno y la formación de defectos estructurales (Yang et al. 2016). Los benzotiazoles son compuestos organosulfurados con una gran variedad de aplicaciones en agricultura e industria farmacéutica, como inhibidores de corrosión en detergentes y fluidos anticongelantes (Herrera Cano et al. 2015, Ji et al. 2015). Su principal aplicación industrial es como antioxidantes agregados durante la manufactura de caucho (Haroune et al. 2005). Los compuestos organosulfurados pueden oxidarse a sus correspondientes sulfóxidos y sulfonas controlando la selectividad mediante la temperatura y la cantidad de agente oxidante empleado. En los últimos años, la oxidación selectiva de estos compuestos hacia las correspondientes sulfonas ha recibido una creciente atención como proceso de aplicación industrial para la generación de intermediarios de industria farmacéutica y biológica (Stingl y Tsogoeva 2010). En este trabajo evaluamos el efecto de la naturaleza del catión A en titanatos alcalinos-térreos (ATiO3; A= Ca, Sr, Ba) en la oxidación catalítica de 2-metiltiobenzotiazol.