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Colaborador:Ángeles Beltrán, Deyanira
Colaborador:Negrón Silva, Guillermo Enrique
Autor:Leyva Cruz, Edgar Oswaldo
Fecha de publicación:2020-12
URI:http://hdl.handle.net/11191/8740
Descripción:86 páginas. Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales.
Resumen:Se ha documentado la contaminación originada por el Cu (II) mediante la detección de concentraciones de este ion en el agua desde 3.9 mg/L hasta 13.8 mg/L, cuando la NOM-127-SSA1-1994, establece una concentración de 2 mg/L para cobre como límite permisible en el agua potable. Dada esta problemática ambiental, en el presente trabajo de investigación, se estudió la remoción de iones cobre en efluentes contaminados mediante la Hidrotalcita Mg/Fe sola y modificada con el compuesto 3-aminopropiltrimetoxisilano. Se utilizó el método de coprecipitación, en la síntesis del hidróxido doble laminar (Hidrotalcita) Mg/Fe, con relación molar 3:1, la cual fue caracterizada mediante: difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido, espectroscopia de infrarrojo y de UV- visible. La Hidrotalcita Mg/Fe fue empleada en la remoción de la especie Cu (II) de agua contaminada de manera controlada a nivel laboratorio. La remoción se llevó a cabo en agua con concentraciones de entre 15 y 50 mg/L, en condiciones de temperatura controlada. En este trabajo se logró remover al menos el 92 % de la concentración inicial utilizada, por otro lado, se evidenció que el fenómeno de adsorción de Cu (II) sobre Hidrotalcita Mg/Fe puede ser descrito mediante el modelo cinético de pseudo-segundo orden. Adicionalmente, se emplearon dos modelos para analizar los datos de equilibrio de adsorción (Langmuir y Freundlich) resultando ser ambos adecuados para describir la adsorción, mediante los modelos utilizados se determinó que ocurre una adsorción química durante la remoción. Para realizar un estudio comparativo se modificó la Hidrotalcita Mg/Fe con el compuesto 3-aminopropiltrimetoxisilano, y de esta manera conocer la influencia que tiene el grupo amino presente en el compuesto orgánico en la remoción de Cu (II). La Hidrotalcita APTMS-Mg/Fe también fue caracterizada por las técnicas mencionadas, antes y después de ser empleada en la remoción, mostrando que el ion de cobre (II) fue adsorbido por el material modificado, obteniendo resultados positivos pues se logró incrementar la remoción total en un 7 % con este material. Adicionalmente se evaluó la remoción con la Hidrotalcita Mg/Fe calcinada con un incremento del 4 % en la remoción, comparado con la Hidrotalcita Mg/Fe original. Los resultados mostraron que, la cinética de remoción de Cu (II) con estos materiales puede ser descrita por el modelo de pseudo segundo orden. Ante la importancia de llevar la investigación a un nivel de aplicación en una problemática real, se realizó una evaluación de remoción utilizando la Hidrotalcita Mg/Fe en un efluente industrial donado por una empresa productora de sales de cobre, al encontrar en este efluente una concentración extremadamente alta (~13,000 mg/L) comparada a las empleadas durante esta investigación, fue necesario emplear un método de precipitación química que permitiera disminuir la concentración de cobre, posteriormente se empleó la Hidrotalcita Mg/Fe, para completar la remoción en este efluente y la concentración detectada, en el agua se encontraba por debajo de la establecida en normas de control. En la etapa final de este trabajo, y con el fin de darle una aplicación al material adsorbente tras el proceso de remoción del ion Cu(II) se utilizó el material generado como un catalizador en una reacción de química “Click” para la síntesis de triazoles, obteniendo un rendimiento destacable en condiciones típicas de la química verde, con estos resultados se puede argumentar que la Hidrotalcita Mg/Fe puede ser considerada como un material bifuncional y sustentable, pues se empleó en dos procesos distintos, para la remoción de Cu (II) y como catalizador, en ambos casos funcionó de manera satisfactoria.
Resumen:The contamination caused by Cu (II) has been documented, by detecting concentrations of this ion in water from 3.9 mg/L to 13.8 mg/L, when NOM-127- SSA1-1994 establishes limits of 2 mg/L for copper as the permissible limit for drinking water. Given this environmental problem, in the present research work, the removal of copper ions in contaminated effluents with Hydrotalcite Mg/Fe as synthesized and modified with the 3-aminopropyltrimethoxysilane compound was studied. The coprecipitation method was used in the synthesis of the double laminar hydroxide (Hydrotalcite) Mg/Fe, with a 3: 1 molar ratio, which was characterized by: X-ray diffraction, scanning electron microscopy, infrared and UV- visible spectroscopy. Hydrotalcite Mg/Fe was used to remove the Cu (II) species from contaminated water in a controlled manner at laboratory level. The removal was carried out in water with concentrations between 15 and 50 mg/L, under controlled temperature conditions. In this work it was possible to remove at least 92% of the initial concentration used, on the other hand, it was evidenced that the phenomenon of adsorption of Cu (II) on Hydrotalcite Mg/Fe can be described by the pseudo-second order kinetic model. Additionally, two models were used to analyze the adsorption equilibrium data (Langmuir and Freundlich), both of which were adequate to describe the adsorption. Through the models used, it was determined that a chemical adsorption occurs during removal. In order to carry out a comparative study, the Hydrotalcite Mg/Fe was modified with 3-aminopropyltrimethoxysilane, this modification allows to study the influence of the amine group has on the removal of Cu (II). The modified hydrotalcite Mg/Fe was also characterized by the previously mentioned techniques, this before and after being used for removal, showing copper (II) ion was adsorbed by the modified material. It was possible to increase the total removal by 7 % with this material, additionally the removal with the calcined Mg/Fe Hydrotalcite was evaluated with a 4% increase in removal, compared to the dry Hydrotalcite. The results show that; the removal kinetics of Cu (II) with these materials can be described by the pseudo second order model. Given the importance of taking the research to a level of application in a real problem, a removal evaluation was carried out using Hydrotalcite Mg/Fe in an industrial effluent donated by a company that produces copper salts, when a concentration was found in this effluent extremely high (~ 13,000 mg/L) compared to those used during this investigation, it was necessary to use a chemical precipitation method that allowed to reduce the copper concentration, later the Hydrotalcite Mg/Fe was used, to complete the removal in this effluent and the concentration detected in the water was below that established in control standards. In the final stage of this work, in order to give an application to the adsorbent material after the removal process of Cu (II), the generated material was used as a catalyst in a chemical reaction "Click" for the synthesis of triazoles, obtaining a remarkable performance under typical conditions of green chemistry, with these results it can be argued that Hydrotalcite Mg/Fe can be considered as a bifunctional and sustainable material, since it was used in two different processes, for the removal of Cu ( II) and as a catalyst, in both cases it worked satisfactorily.
dc.description.sponsorshipInvestigación realizada con el apoyo del Programa Nacional de Posgrados de Calidad del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT).
Formato:pdf
Idioma:spa
Editor:Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información.
Materias:INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE::REGENERACIÓN DEL AGUA
Clasificación LC:TD753.5
Materias:Sewage--Purification--Adsorption.
Materias:Ion exchange.
Materias:Water pollution.
Materias:Drinking water--Purification.
Materias:Agua potable -- Purificación.
Título:Estudio de la remoción de iones cobre en efluentes contaminados utilizando hidrotalcita Mg/Fe modificada con aminas
Tipo de publicación:Tesis de maestría
División:División de Ciencias Básicas e Ingeniería.
Nivel del grado:Maestría.
Otorgante del grado:Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco.
Nombre del Grado:Maestría en Ciencias e Ingeniería Ambientales.
Posgrado en:Protección y Control Ambiental.
Origen del formato:Born digital
DOI:https://doi.org/10.24275/uama.6734.8740


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