1. Trabajos finales de graduación de grado
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Item Desarrollo de un mortero de cemento hidráulico dopado con TIO2 que permita eliminar fotocatalíticamente moléculas que se utilizan como modelo para la eliminación de humo ambiental(2022) Rodríguez Guadamuz, Joshua; Urcuyo Solórzano, RobertoItem Evaluación de un fotocatalizador de óxido de titanio (IV) generado a partir de Ti metálico sobre vidrio conductor (FTO) para su implementación en la degradación de contaminantes persistentes en medios acuosos(2023) Simmons Coto, Keylan Yamir; Sanabria Chinchilla, JeanItem Evaluación de fotocatalizadores de dióxido de titanio sensibilizados en la reducción de dióxido de carbono en medio acuoso(2017) Rojas Sánchez, Carlos Enrique; Durán Herrera, EstebanEl objetivo principal de este trabajo de investigación fue evaluar el desempeño de 3 fotocatalizadores de dióxido de titanio en la fotoreducción de dióxido de carbono, uno funcionalizado con un trímero de cobre, otro con un trímero de cobalto y el último modificado con platino. Inicialmente se estudió el proceso de sensibilización con tintes, donde se dividió el procedimiento en dos partes, la primera dedicada a la funcionalización con el ácido p- aminobenzoico y la segunda a la adicción de los cromóforos. Para ambas etapas se realizó un estudio estadístico donde se varió la temperatura, potencia y tiempo durante el calentamiento mediado con microondas, más sin embargo este tipo de análisis arrojó que no existió diferencia significativa entre ninguna de las experimentaciones para los dos procesos estudiados. Por lo tanto se definió, procurando un ahorro energético y de tiempo, que se puede trabajar en los niveles bajos propuestos, 70 °C, 100 W y 5 min para la primera etapa relacionada con la funcionalización con ácido p-aminobenzoico y 80 °C, 150 W y 5 min para el segundo proceso. Además de los tintes sensibilizados se modificó el dióxido de titanio con platino mediante fotodeposición con el objeto de utilizar este último catalizador como referencia ya que según diversas investigaciones presenta un desempeño aceptable en la fotoreducción de dióxido de carbono. Después del proceso de síntesis de los catalizadores se procedió a establecer el esquema experimental propio del proceso de fotoreducción de dióxido de carbono; además se realizaron algunas pruebas con el objeto de verificar el buen desempeño del sistema seleccionado; tales como ensayos de fugas, selección de un agente de sacrificio y algunos blancos. Posteriormente se procedió a definir los métodos de cuantificación de metanol, formaldehído y ácido fórmico en la fase líquida, y metano, hidrógeno y monóxido de carbono en la fase gas. Por último...Item Instrumentación y puesta en funcionamiento de un fotoreactor para la evaluación de fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono en fase gaseosa(2018) Esquivel Cubillo, Silvia Elena; Durán Herrera, EstebanEl objetivo general del proyecto consistió en instrumentar y poner en funcionamiento un fotoreactor para evaluar fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono en fase gaseosa. El proyecto inició con una etapa de instrumentación y puesta en funcionamiento del equipo experimental. Se desarrolló dividiendo el equipo en cuatro subsistemas, subsistema de reacción, subsistema de humidificación de gas, subsistema de recirculación de fluido y subsistema de recolección de datos y monitoreo de condiciones del sistema. Se diseñaron los subsistemas y se eligieron los componentes más apropiados para asegurar la funcionalidad del equipo completo tomando en cuenta las condiciones que se debieron cumplir durante su operación. Se realizó el montaje, calibración de componentes, pruebas de hermeticidad del fotoreactor y demás procedimientos necesarios para asegurar la puesta en funcionamiento correcta del equipo experimental. El equipo experimental permite el monitoreo de humedad, temperatura, y flujo en las corrientes de gas, cuenta con la posibilidad de operar en sistema por lotes, sistema por lotes con recirculación y sistema de un solo paso, permite la toma de muestras de gas por medio de un septum, permite un incremento en la humedad relativa del gas de alimentación desde un 5 % hasta un 70 % y también permite el registro de todos los datos obtenidos por medio de los sensores para su análisis posterior por lo tanto se concluye que el equipo es funcional. Se recomienda utilizar un flujómetro calibrado para poder incrementar la confiabilidad de la calibración de los dispositivos de medición de flujo. La etapa final consistió en evaluar los fotocatalizadores en la reducción fotocatalítica de dióxido de carbono. Se realizaron tres corridas con el equipo, comenzando con una corrida preliminar, en la cual se sintetizó una pasta de dióxido de titanio puro fase anatasa, que posteriormente se inmovilizó en la superficie...Item Estudio de la degradación de bromacil en muestras de agua de zonas costarricenses propensas a la contaminación con este(2017) Cambronero Bolaños, David Josué; Valle Bourrouet, Grettel 1957-En Costa Rica, existen comunidades rurales, con recursos muy limitados, en las cuales el uso, muchas veces desmedido, de plaguicidas ha tenido consecuencias nefastas en fuentes de agua destinadas al consumo humano. Ejemplo de esta situación es la vivida en las comunidades de Milano, Cairo y Luisiana de Siquirres, en la provincia de Limón, donde la actividad piñera contaminó los acuíferos de la zona, con cantidades importantes de bromacil. Esta situación provocó la inhabilitación de estos acueductos, y complicaciones importantes en el abastecimiento de agua para ingesta humana. Este plaguicida es un compuesto órgano-halogenado, con la particularidad de poseer una muy alta movilidad en agua y una alta estabilidad, lo cual lo hace difícil de degradar, especialmente en medios naturales. Prueba de esto es el hecho de que tras cuatro años desde que se detectó la contaminación y se tomaron las medidas para evitar su uso, aún sigue presente como contaminante en las fuentes de la zona. Se han estudiado diferentes metodologías con el objeto de remover este contaminante, sin embargo, poseen implicaciones, tanto técnicas como económicas que hacen poco efectiva o logísticamente imposible su aplicación. Ejemplos de lo anterior es la cloración; con la formación de trihalometanos, o la ozonificación, con un costo económico insostenible para una comunidad rural. En el presente estudio, se evaluó la degradación de bromacil, fotocatalizada por luz ultravioleta (UV) en presencia de dióxido de titanio en fase anatasa. Esta tecnología no presentaría la formación de trihalometanos, y su costo sería considerablemente menor al de la ozonificación. En pruebas con concentraciones altas de bromacil (> 50 ¿g/L), suspensiones de TiO2 probaron ser efectivas en la degradación del bromacil en agua, llegando a removerlo por completo. Las dificultades en la posterior separación del catalizador, hacen necesario que el material sea soportado, facilitando...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 Estudio de la capacidad fotocatalítica de películas delgadas de dióxido de titanio generadas a partir de titanio metálico soportadas en placas de titanio metálico y vidrio conductor (FTO)(2018) Corrales González, Yorleni; Valle Bourrouet, GrettelLa importancia en la degradación de contaminantes reside en la conservación del ecosistema, especialmente en la última década se han visto los resultados de la contaminación causada por el hombre, de ahí viene la importancia de las diferentes investigaciones para purificar el aire y el agua. En esta investigación se utilizaron placas de titanio metálico y vidrio conductor dopado con estaño (FTO) como soportes para la obtención del semiconductor dióxido de titanio (TiO2) a partir de la oxidación de titanio metálico por anodizado de las placas de metal y por oxidación con temperaturas de 400ºC en películas delgadas de titanio sobre la placa de vidrio conductor, estas placas fueron caracterizadas por microscopía electrónica de barrido (SEM por sus siglas en inglés) y por dispersión de energía de rayos X (EDX), obteniéndose la evidencia de la presencia del dióxido de titanio en las superficies de las diferentes placas realizadas. Estas placas después de caracterizarse, fueron usadas para pruebas electroquímicas con voltamperometría cíclica y de fotocatálisis para la fotodegradación de azul de metileno y de rodamina B con el dióxido de titanio de la superficie de las placas como fotocatalizador, se utilizó espectroscopia ultravioleta para monitorear el avance de la degradación, en estas pruebas se observó que las placas con las que se obtuvo una mayor degradación del contaminante orgánico fueron las de TiO2 soportado en titanio metálico, ya que en las pruebas electroquímicas y las pruebas de fotodegradación se tuvo una mayor disminución de la concentración del contaminante cuando se utilizaron estas placas, en comparación con las placas de vidrio conductor.Item Efecto de la potencia y tiempo de irradiación de microondas utilizados en la preparación de fotocatalizadores sensibilizados de dióxido de titanio (TiO2) sobre sus rendimientos de producción de hidrógeno por separación de agua(2016) Incer Valverde, Jimena; Durán Herrera, EstebanEste documento muestra el desempeño del fotocatalizador de dióxido de titanio + ácido p-aminobenzoico + trímero de cobre, sintetizado a distintas condiciones de tiempo y potencia, en la producción de hidrógeno por separación del agua en un fotoreactor de 1 L con una lámpara de mercurio de 450 W. La síntesis del fotocatalizador se realizó en dos etapas. La primera consistió en impregnar el dióxido de titanio con el ácido p-aminobenzoico y la segunda en sensibilizar el fotocatalizador con el trímero de cobre. Para la primera etapa se llevó a cabo un diseño Taguchi L9, con el cual se aceptó la hipótesis nula de que el efecto del tiempo, temperatura y potencia de microondas en la síntesis no fue significativo en la cantidad de ácido p-aminobenzoico enlazado al dióxido de titanio. En la segunda etapa se desarrolló un diseño factorial 22, en el cual se aceptó la hipótesis nula de que el efecto del tiempo y potencia de microondas en la síntesis no fue significativo en la cantidad de trímero de cobre enlazado al dióxido de titanio + ácido p- aminobenzoico. Por último, se probó el desempeño de los catalizadores sintetizados en la segunda etapa con el mismo diseño factorial 22 en la producción de hidrógeno en el fotoreactor. Se aceptó la hipótesis nula de que el efecto del tiempo y potencia de microondas en la segunda etapa de la síntesis no fue significativo en la cantidad de hidrógeno producido. Por lo que se refutó la hipótesis planteada en esta investigación, ya que se comprobó que no existe mejoría en el rendimiento de la producción de hidrógeno al variar las condiciones de potencia y tiempo de irradiación de microondas utilizados en el proceso de síntesis de los fotocatalizadores. Se utilizó el catalizador de dióxido de titanio y platino como punto de comparación para evaluar el desempeño de los demás catalizadores producidos, ya que está comprobado que éste presenta un buen desempeño fotocatalítico...Item Síntesis y caracterización de varios sustratos de dióxido de titanio (TiO2) modificados con dímeros y trímeros de metales de transición para la producción de hidrógeno(2014) Montero Rambla, Natalia,; Durán Herrera, EstebanEl presente documento es el resultado de la conclusión de la práctica dirigida, la cual tenía como objetivo principal la síntesis y caracterización de varios sustratos de dióxido de titanio (TiO2) modificados con dímeros y trímeros de metales de transición para la producción de hidrógeno. Dicha práctica se llevó a cabo en el Centro de Investigación en Electroquímica y Energía Química (CELEQ) de la Universidad de Costa Rica. En cuanto a la síntesis de los fotocatalizadores de TiO2, en primera instancia se decidió probar dos técnicas de modificación sobre la superficie del TiO2 con el fin de mejorar la producción de hidrógeno. En primera instancia se probó el dopaje y sensibilización y como segundo método se empleó la impregnación de un metal noble. El primer método de síntesis se llevó a cabo empleando radiación microondas, como primer paso funcionalizando con dos distintas moléculas orgánicas: glicina y ácido p-amino benzoico; y como segundo paso funcionalizando con cuatro compuestos que contienen metales de transición: trímero de Cobalto(Co3Dpa4Cl2), trímero de Cobre(Cu3Dpa4Cl2),trímero de Níquel(Ni3Dpa4Cl2) y dímero de Rutenio (Ru2OAc4Cl). El segundo método de síntesis se realizó mediante impregnación húmeda para obtener TiO2-CuO, con este método se asegura una alta dispersión del CuO sobre el TiO2 pero se mantienen las características individuales de estos compuestos. Para la caracterización de los fotocatalizadores se emplearon tres métodos: Espectroscopia IR, Difracción de rayos X e ICP-OES. En el primer caso se empleó para determinar la presencia de las moléculas orgánicas en los fotocatalizadores, obteniéndose los resultados esperados. En cuanto a la difracción de rayos X se obtuvo mayor tamaño de cristalito para los fotocatalizadores con glicina como molécula de anclaje. En cuanto al tercer método (ICP-OES) se empleó para determinar el porcentaje de impregnación del metal...