Ingeniería Química
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Item Determinación del efecto de los métodos de preparación de catalizadores sobre la conversión de glicerol a ácido láctico en fase gas, así como su cinética y causas de desactivación(2022) Fuentes Arguedas, Carolina; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Conversión de glicerol a ácido láctico mediante catálisis heterogénea en fase acuosa(2019) Elizondo Quirós, Alessandra; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Diseño y evaluación de un soporte catalítico estructurado impreso en 3D, con aplicación en catálisis heterogénea de Fenton para la degradación de contaminantes persistentes(2019) Vindas Azofeifa, María Gabriela; Durán Herrera, EstebanItem Evaluación del efecto de las condiciones de operación en la síntesis de ácido láctico a partir de glicerol mediante catálisis heterogénea en fase gas(2020) Alvarado Zúñiga, Brian; Miranda Morales, Bárbara CristinaItem Caracterización de la transferencia de masa externa en un soporte estructurado impreso en 3D mediante la técnica de disolución de ácido benzoico, para ser utilizado en reactores catalíticos heterogéneos(2019) Cabrera Rojas, José Pablo; Durán Herrera, EstebanItem Evaluación de catalizadores heterogéneos de Fenton basados en cobalto, hierro y manganeso, soportados sobre un sustrato de diatomita, para la degradación de Bromacil presente en agua(2019) Gonzaga Alemán, Xoshilt; Durán Herrera, EstebanEl presente proyecto de investigación tuvo como objetivo principal la evaluación de catalizadores heterogéneos de Fenton basados en cobalto, hierro y manganeso, soportados sobre un sustrato de diatomita, para la degradación de Bromacil, como contaminante emergente modelo, presente en agua. Se sintetizaron nueve catalizadores (tres de cada metal) soportados sobre diatomita mediante el método de impregnación incipiente a tres porcentajes diferentes (2 %, 4 % y 6 % de cada metal) y posteriormente se calcinaron dichos catalizadores. Se escogieron los tres catalizadores con el mayor porcentaje de metal (6 %) para realizarles un estudio de adsorción con respecto a la disolución acuosa de Bromacil utilizada (1 mg/L). Se obtuvo adsorción no significativa. Se utilizaron los nueve catalizadores mencionados anteriormente y se aplicó la metodología Taguchi para realizar un diseño estadístico de experimentos. Se utilizó un arreglo ortogonal L9, en donde las variables experimentales fueron el metal utilizado, el porcentaje de dicho metal, el pH de la solución, y la concentración inicial del peróxido de hidrógeno. La variable de respuesta fue el porcentaje de degradación total del contaminante modelo a un tiempo de reacción de 15 minutos. Mediante el proceso de oxidación avanzada con los catalizadores heterogéneos de Fenton utilizados se generaron bajos porcentajes de degradación (5,143 % en promedio) del herbicida acuoso. Con tales resultados del diseño estadístico Taguchi y al realizar el análisis de varianza de la variable respuesta, se obtuvo que las mejores condiciones para la degradación del Bromacil presente en agua fueron las siguientes: utilizar el catalizador de diatomita impregnada en cobalto al 4 %, la solución a un pH de 5 y una concentración de peróxido de hidrógeno de 20 mg/L. Además, se realizó una prueba para determinar la capacidad de reutilización del catalizador que demostró el mejor desempeño, es decir, cobalto...Item Diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema para el estudio de reacciones de catálisis heterogénea(2019) Hodgson Cabezas, Jeyson Gabriel; Miranda Morales, Bárbara CristinaEn el presente informe se describe el diseño, la construcción y la puesta en marcha de un sistema de reacción, a escala de laboratorio, que permita el estudio de reacciones catalíticas heterogéneas. Este sistema cuenta con la instrumentación necesaria para la medición de temperatura en el interior del reactor, así como de los diferentes flujos de gas que ingresan al sistema, alimentación de reactivos, fuente de calor estable y programable y un sistema de muestreo. Se presenta el diseño conceptual del sistema de reacción, tomando en cuenta el ingreso de reactantes mediante una bomba de jeringa, la vaporización de reactivos mediante un serpentín de cobre, el ingreso y medición del gas de arrastre, el reactor tubular de lecho fijo, el enfriamiento y condensación de productos y la toma de muestras. Se establece el diseño y funcionamiento de cada etapa por separado para posteriormente presentar su posicionamiento en el sistema completo. Se detalla el diseño del vaporizador y del reactor tubular de lecho fijo, tomando en cuenta las dimensiones del horno tubular que proporciona la energía necesaria para llevar a cabo las reacciones, así como los materiales de construcción de cada una de las piezas. El diseño se presenta con una serie de diagramas y finalmente se ilustra el resultado mediante fotografías, así como la descripción de cada trabajo realizado. También se describe la puesta en marcha del sistema mediante el acople de todas las partes y las distintas pruebas realizadas para garantizar su buen funcionamiento. A partir de los resultados experimentales tras evaluar la reacción de producción de etileno a partir de etanol se determina que el etileno es el compuesto más abundante en los productos gaseosos, según el estudio de selectividad realizado, mostrando una selectividad promedio de 70,07 % para el etileno. En los productos líquidos se observa un alto porcentaje de etanol sin reaccionar. Se concluye que el sistema...Item Preparación, caracterización y comparación de soportes catalíticos estructurados para reactores de lecho percolador, con aplicación en ozonización catalítica heterogénea(2018) Hurtado Bolaños, Alonso Javier; Durán Herrera, EstebanEl proyecto de investigación tuvo como objetivo preparar, caracterizar y comparar tres diferentes soportes estructurados para reactores de lecho percolador con aplicación en ozonización catalítica heterogénea. Específicamente como soporte se utilizaron espumas cerámicas, honeycombs y pellets esféricos, los cuales fueron escogidos por medio de una matriz de selección utilizando diferentes criterios como el costo, la eficiencia en procesos oxidativos, propiedades mecánicas, porosidad, área superficial, entre otros. Asimismo, se decidió utilizar un catalizador de dióxido de titanio para la inmovilización de los soportes. Por otro lado, se escogió como contaminante modelo la cafeína, al ser esta un contaminante emergente con impacto en la salud humana y en el medio ambiente. La investigación fue dividida en tres etapas, la primera de ellas fue la realización de pruebas previas para definir un método de cuantificación para la cafeína y las posibles concentraciones de trabajo; se definió un método ultravioleta-visible, elaborando una curva de calibración entre los 10 mg/L y los 70 mg/L para la cuantificación del analito. Asimismo se realizaron ajustes técnicos y pruebas al reactor de lecho percolador con el fin de definir los posibles flujos de trabajo de líquido y gas que podían utilizarse. Por último, durante esta primera etapa se realizaron pruebas a los soportes, con el fin de conocer la conversión de cafeína que permiten cuando no se encuentran con el catalizador, y poder atribuirle una mejora al proceso, al ser los mismos inmovilizados con dióxido de titanio. Durante la segunda etapa, se realizó la inmovilización de los soportes preparando una suspensión de dióxido de titanio y colocando los soportes en la misma por un tiempo definido para luego vaciar la suspensión, y posteriormente secar a 120 °C y calcinar a 700 °C. Con el fin de caracterizar el soporte inmovilizador con el catalizador se realizaron pruebas...Item Evaluación del efecto del pretratamiento mediante ozonación catalítica heterogénea sobre la producción fermentativa de hidrógeno, utilizando lixiviados de relleno sanitario como sustrato(2016) Mora Medina, Fausto Antonio; Durán Herrera, EstebanEste proyecto de investigación surgió como una oportunidad para acoplar los procesos de oxidación avanzada a los procesos fermentativos que puede experimentar un lixiviado de relleno sanitario, de modo que este residuo pudiera ser aprovechado para la producción de hidrógeno y su consecuente generación de energía limpia. El objetivo principal de este proyecto consistió en evaluar si un pretratamiento, a base de ozonación catalítica, puede mejorar significativamente la producción fermentativa de hidrógeno a partir de lixiviados de relleno sanitario y determinar si este sustrato es viable como fuente potencial de biohidrógeno para la industria. El proyecto se dividió en dos etapas fundamentales que están vinculadas entre sí: primero, cuantificar los cambios de DQO y DBO ocasionados por la ozonación de los lixiviados, como forma de evaluar la eficiencia del proceso ozonativo; segundo, cuantificar la producción fermentativa total de hidrógeno alcanzada con las corridas pretratadas y comparar su rendimiento con el obtenido a partir de los lixiviados iniciales. Para analizar los resultados, se propuso un diseño estadístico de Taguchi que permitiera estudiar cuatro variables que poseen tres niveles cada una. Las variables definidas fueron la dosis de ozono aplicada (expresada como tiempo de reacción), el pH inicial de las muestras, el tipo de catalizador utilizado (diatomita impregnada con metales) y el tipo de lixiviado a tratar. Las combinaciones de variables para cada corrida experimental se detallaron en los Cuadros 6.3 y 6.4. Además, se emplearon lodos anaerobios provenientes de un reactor UASB como inóculo para llevar a cabo las fermentaciones. La mayor reducción promedio de DQO correspondió a 29,12%, obtenida a partir de la corrida 1 (condiciones del diseño Taguchi: 15 minutos de ozonación, pH de 4, catalizador de diatomita impregnada con hierro y lixiviado de Celda 1), con una eficiencia de utilización de ozono de 0,156 mg...Item Caracterización de la operación de un reactor de lecho percolador para su uso en el tratamiento de aguas residuales mediante ozonación catalítica heterogénea(2015) Briceño Mena, Luis Alejandro,; Durán Herrera, EstebanLa presente investigación tuvo como objetivo principal la caracterización de la operación de un rector de lecho pcrcolador para su uso en el tratamiento de aguas residuales mediante ozonación catalítica heterogénea. Se estudió la operación de un sistema experimental de reacción conceptualizado, montado y operado en el Laboratorio de la Escuela de Ingeniería Química, y el comportamiento del sistema utilizando dos catalizadores diferentes sintetizados en el Laboratorio de la Escuela de Ingeniería Química. Los catalizadores sintetizados fueron: pellets de diatomita impregnada con óxido de hierro (II) (denominado CPFe) y esferas de vidrio impregnadas con óxidos de hierro (II) (denominado CBFe). Se construyeron los mapas de regímenes de flujo (percolador y pulsante) para todo el ámbito de operación del reactor, y se estudió la frecuencia de los pulsos para diferentes flujos de gas y de líquido, la cual presentó una relación lineal con el flujo de gas a través del reactor. Se realizó un análisis de distribución de tiempos de residencia para caracterizar el desempeño fluido-dinámico del reactor para diferentes diámetros de columna del reactor y cada uno de los catalizadores. Además, se ajustaron los datos experimentales a dos modelos de distribución de tiempos de residencia con un parámetro ajustable: el modelo de dispersión axial o ADM (parámetro ajustable Pe, número de Péclet), y el modelo den tanques agitados en serie o N-CSTR (parámetro ajustable N). Los valores obtenidos paro Pe de entre 24 y 58, y para N de entre 8 y 19 , mostraron que a las condiciones de flujo y configuraciones geométricas estudiadas el patrón de flujo tipo tapón es el predominante, lo cual representa una baja dispersión axial y un uso eficiente del catalizador. La caracterización del desempeño del reactor para la descontaminación de aguas residuales mediante ozonación catalítica heterogénea se llevó a cabo utilizando fenol...