División de Ciencias Básicas e Ingeniería
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- Eliminación de contaminantes emergentes acuosos con redes metal orgánicas de tierras raras(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2025-03) Medina Ambriz, Alan RaúlEn este trabajo de investigación se reportó el estudio de la adsorción de algunos contaminantes farmacéuticos considerados “contaminantes emergentes”. Los materiales adsorbentes empleados fueron las Ln₂MOF₃ que se sintetizaron con ligantes orgánicos BDC (ácido tereftalico) y BDC-NH₂ (ácido aminotereftalico), por su parte los centros metálicos fueron samario, europio, terbio y disprosio. La síntesis se realizó a temperatura ambiente y sin ningún solvente de toxicidad elevada, ya que solo se empleó agua y etanol. Las propiedades fisicoquímicas de las Ln₂MOF₃ como son la capacidad de adsorción, la estructura, los grupos funcionales, las áreas superficiales, las morfologías, la estabilidad térmica y propiedades luminiscentes, se analizaron utilizando espectroscopia UV-Vis, DRX, FTIR, adsorción de N₂, MEB, ATG y espectroscopia de fotoluminiscencia. Los procesos de retención de CE se realizaron a concentraciones de 100 ppm de cada fármaco propuesto (ibuprofeno, naproxeno, sulfametoxazol y ciprofloxacino) con 0.2 g de Ln₂MOF₃. Además, se compararon todas las propiedades fisicoquímicas ya mencionadas después de la adsorción de los CE para poder determinar los cambios que provocaron los fármacos en las Ln₂MOF₃. La cantidad de CE adsorbida de cada una de las MOF fue de: 38.5, 19.2, 35.0 y 36.4 % para IBU, 34.6, 31.3, 43.2 y 50.2%, para NAP, 13.4, 17.8, 11.2 y 27.5% en el caso de SMX fueron de y de 32.6, 22.4, 27.2 y 30.8% para CIP y 30.8% en las MOF: Sm₂BDC₃, Eu₂BDC₃, Tb2BDC₃, y Dy₂BDC₃ respectivamente. Los resultados del grupo BDC-NH₂ arrojaron valores para NAP de 16.1, 16.3, 16.1 y 5.8%, las adsorciones de SMX 26.4, 26.3, 26.4 y 13.5% y los resultados de CIP fueron de 20.8, 20.9, 20.7 y 4.2% para Sm₂(BDC-NH₂)₃, Eu₂(BDC-NH₂)₃, Tb₂(BDC-NH₂)₃ y Dy₂(BDC-NH₂)₃. Se logró determinar la influencia de los grupos funcionales en la capacidad de adsorción y la dependencia del radio iónico de los lantánidos en estos procesos mediante las técnicas ya antes dichas al analizar las muestras post adsorción. Adicionalmente, se realizó un estudio de equilibrio químico donde se determinaron constantes de equilibrio con los modelos: Freundlich, Langmuir, Temkin y Dubinin-Radushkevich para los CE adsorbidos en la MOF de BDC.
- Diseño de mezclas de líquidos iónicos para la captura de CO₂ utilizando simulación de dinámica molecular y Optimización Bayesiana(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco., 2024) DE LA TORRE CANO, DULCE MARIALas emisiones de CO₂ a la atmósfera se han convertido en una preocupación mundial en los últimos años. La cantidad de CO₂ generada en los procesos de postcombustión ha atraído la atención de la comunidad científica internacional. Algunos procesos utilizan alcanolaminas para absorber CO₂; sin embargo, su volatilidad incrementa el costo del proceso. Una alternativa a esta limitación es el uso de líquidos iónicos (LIs) como disolventes en el proceso de absorción de CO₂. Una característica importante de los LIs es que su presión de vapor es extremadamente baja, lo que los hace prácticamente no volátiles. En este trabajo, se empleó la Simulación de Dinámica Molecular (SDM) para calcular la capacidad de absorción de una mezcla de LIs, y se utilizó un enfoque de diseño de experimentos guiado por Optimización Bayesiana (OB) para encontrar una mezcla óptima de LIs que maximice la cantidad de CO₂ capturado. La metodología aplicada contribuye a reducir el número de experimentos numéricos y, por ende, el tiempo de cómputo. La mezcla de LIs analizada fue [BMIM][NTF₂] y [EMIM][SCN] (1-etil-3-metilimidazolio bis(trifluorometilsulfonil)imida y 1-etil-3-metilimidazolio tiocianato) debido a su conocida eficacia como absorbentes. Con solo 12 simulaciones, se logró determinar la composición de la mezcla de LIs que absorbe la mayor cantidad de CO₂. Los resultados obtenidos motivan a continuar explorando otras mezclas de LIs que puedan absorber mayores cantidades de CO₂.
- Efecto de la temperatura y el tipo de sal en la cinética de agregación de microgeles cargados de PNIPAM(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2025-02-13) Aguilar Sánchez, Tania MeyalliLos microgeles de poli(N-isopropilacrilamida) (PNIPAM) cargados electrostáticamente y dispersos en agua experimentan una transición de volumen al variar la temperatura. Esta transición volumétrica también depende de la concentración y la naturaleza del electrolito presente en el medio. En esta investigación, se observa que los microgeles experimentan una disminución de su temperatura crítica inferior de solución (LCST, del inglés Lower Critical Solution Temperature) al aumentar la concentración de sales como cloruro de sodio (NaCl), fluoruro de sodio (NaF), cloruro de potasio (KCl) y cloruro de litio (LiCl). En contraste, para el tiocianato de sodio (NaSCN), la LCST depende de manera no monótona con la concentración de electrolito. La adición de sal cumple un doble papel en el caso de los microgeles cargados. Por un lado, los iones procedentes de la disociación de la sal afectan la temperatura de transición volumétrica del microgel, mientras que, por otro lado, modifican el potencial de interacción, disminuyendo la repulsión electrostática. Tanto la transición volumétrica como la reducción de repulsiones electrostáticas entre las partículas de microgel contribuyen a la desestabilización coloidal del sistema. La cinética de agregación en estos sistemas se describe mediante la ecuación de Smoluchowski en base a un kernel de agregación. A su vez, el kernel de agregación introduce parámetros que pueden ser interpretados en el marco de la teoría DLVO. Estas herramientas permiten analizar la evolución temporal de la formación de agregados en función de los factores involucrados, temperatura, naturaleza y concentración electrolítica. Los resultados obtenidos mediante esta ecuación destacan una conexión sólida entre la transición de volumen experimentada por el microgel y el fenómeno de agregación presente en estos sistemas.
- Fitorremediación de atrazina presente en suelo: uso de Medicago sativa y Lolium multiflorum Lam(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-11-22) Jaime Flores, NatalyLa recuperación del suelo de uso agrícola contaminado con plaguicidas que no están regulados, como la atrazina, es prioritaria, tanto para resarcir el daño ambiental, como para lograr producir alimentos inocuos, por ello, en este trabajo de investigación se propuso como alternativa biotecnológica la fitorremediación. Esta técnica se puede realizar in situ ya que no requiere de personal especializado para llevarla a cabo, genera pocos residuos y tiene gran versatilidad para tratar una alta diversidad de contaminantes. Se realizó un análisis comparativo entre dos sistemas de fitorremediación utilizando semillas de raigrás criollo y alfalfa, se evaluaron otros dos sistemas de semillas de raigrás criollo y alfalfa, pero con la adición de nutrientes, así como dos controles de suelo sin planta. De los experimentos realizados, se determinó que la mayor degradación de atrazina (ATZ) en suelo fue para los sistemas de fitorremediación por raigrás criollo con 66.14% y fitorremediación por alfalfa con adición de nutrientes con 58.60%. De acuerdo con los resultados, se observó que la adición de nutrientes tiene un efecto positivo en las plantas mejorando sus características físicas, como aumento en la longitud de tallos con hojas y engrosamiento de las raíces, además de que se prolongó su tiempo de vida. Ambas especies poseen la capacidad de acumular ATZ en sus tallos con hojas; sin embargo, la mayor concentración se dio en el raigrás criollo con 22.86 mg kg-¹, respecto de alfalfa con 21.31 mg kg-¹. Además, en ambas especies se incrementó su capacidad fitoestabilizadora a causa de la adición de nutrientes, ya que las concentraciones que acumularon las especies en las raíces fueron 25.79 mg kg-¹ para raigrás criollo y 24.25 mg kg-¹ para alfalfa. Este estudio representa una gran aportación, ya que además de lograr remediar suelos contaminados, se promueven la agricultura sostenible y la seguridad alimentaria.
- Determinación de la capacidad de remoción de cromo hexavalente en suelo usando Helianthus annuus gigante y belleza otoñal(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-12) Hernández Bobadilla, Ana LiliaEl presente trabajo de investigación propone una técnica de tratamiento para atender la problemática de suelos contaminados con cromo hexavalente (Cr (VI)), el cual provoca daños significativos al medio ambiente, así como al ser humano debido a su alta toxicidad y permanencia. Por lo que, en este trabajo se evaluó un proceso de fitorremediación como alternativa para tratar un suelo contaminado con Cr (VI), debido a diversas ventajas; bajo costo de aplicación, buena eficiencia y que no requiere de personal especializado para realizarlo, ya que puede llevarse a cabo con prácticas agronómicas convencionales. Por lo que, en este trabajo se evaluó la eficiencia de procesos de fitorremediación aplicados en suelo acondicionado con Cr (VI), haciendo uso de las especies Helianthus annuus, en sus variantes de belleza otoñal y gigante, en un periodo de 8 a 10 semanas. Se evaluaron 2 procesos de fitorremediación por especie, donde en uno de ellos tenía la variante de contar con la presencia de Pseudomonas sp. en uno de ellos, por adición. Durante los procesos se determinó la concentración de Cr (VI) en las partes subterráneas y aéreas de las plantas utilizadas, en cada uno de los 4 procesos. Los sistemas de fitorremediación tuvieron una concentración inicial de Cr (VI) de 90.63 ± 0.018 mg kg-1, para el H. annuus belleza otoñal se obtuvo una remoción del 80.17% y un 54.72 % para el H. annuus gigante, a las 10 semanas, ambos en ausencia de Pseudomonas sp.. En el caso de los sistemas de fitorremediación en presencia de éste microorganismo, se partió de una concentración inicial de 93.15 ± 0.03 mg kg-1 donde para el caso del H. annuus belleza otoñal para la semana 10 se logró remover un 87.12 % de la concentración inicial y un 57.53% de la concentración inicial para el H. annuus gigante. Con lo anterior se demuestra que es más eficiente el H. annuus gigante en ausencia de Pseudomonas sp., caso contrario a la especie belleza otoñal donde obtuvo una mayor remoción a las 10 semanas en presencia del microorganismo. Por lo anterior la propuesta de utilizar la técnica de fitorremediación para suelos contaminados con Cr (VI) es viable, ya que el H. annuus demostró una alta eficiencia en la remoción del Cr (VI) presente en el suelo.
- Evaluación catalítica de ZSM-5 modificada con galio y zinc en la reacción de metanol a hidrocarburos (MTH)(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-12) Aguilar González, Luis FaithEn las últimas décadas, los compuestos aromáticos ligeros, especialmente el benceno, el tolueno y el xileno (BTX), se han convertido en un tema de interés de investigación debido a ser considerados intermediarios importantes en la producción de productos químicos de alto valor añadido. Convencionalmente, la mayoría de los aromáticos se producen a partir de unidades de reformado y craqueo catalítico en refinerías causando contaminación ambiental. Dicho lo anterior, se ha despertado el interés por el desarrollo de métodos para la producción de BTX que satisfagan dicha demanda siendo la conversión catalítica de metanol a aromáticos (MTA) sobre zeolitas ácidas un proceso alternativo prometedor partiendo de materias primas más sostenible y renovables como el metanol obtenido a partir de biomasa residual, captura de CO₂, etc. En el presente trabajo se estudió la zeolita ZSM-5 modificada con Ga y Zn como catalizador en la reacción MTA (metanol a aromáticos), una vez demostrado que, la incorporación de dichas especies metálicas en la estructura de la zeolita ZSM-5 puede mejorar la acidez y la porosidad en el material, además pueden ser buenos candidatos para favorecer la capacidad de aromatización en la reacción de MTA y por lo tanto obtener una alta selectividad a la fracción BTX durante el proceso. La zeolita ZSM-5 se sintetizó por el método hidrotérmico y posteriormente se modificó por intercambio iónico con las sales respectivas para introducir el metal (Ga o Zn). Paralelamente, se realizaron análisis de caracterización de estos materiales intercambiados para conocer algunas propiedades fisicoquímicas y texturales, tales como microscopía electrónica de barrido (SEM/EDS), difracción de rayos X (XRD), fisisorción de N₂, desorción a temperatura programada (TPD) y espectroscopía infrarroja de acetonitrilo-d₃ adsorbido. Finalmente, a 450 °C y a tiempos cortos de reacción, la zeolita modificada con Ga presentó los mejores resultados de conversión completa de metanol, en tanto que la zeolita modificada con iones Zn generó mayor selectividad a la fracción BTX (benceno, tolueno y xilenos) (23.06 % mol).
- Electrodepósito de Neodimio a partir de desechos electrónicos empleando disolventes eutécticos profundos(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-05-20) Hernández Pérez, DavidEn este trabajo se estudió la electrodeposición de neodimio (Nd) a partir de imanes permanentes de Nd-Fe-B, utilizados en discos duros de computadora que han llegado al final de su vida útil, se realizaron los estudios utilizando como electrodo de trabajo carbono vítreo (GC) empleando un Disolvente Eutéctico Profundo (DES) compuesto por cloruro de colina y urea conocido como (reline), además un segundo de cloruro de colina y etilenglicol (ethaline). Las técnicas electroquímicas empleadas para dicho estudio son: primero el uso de voltamperometría cíclica con la finalidad de determinar potenciales de reducción de neodimio, posteriormente mediante cronoamperometría se aplicaron pulso de potencial constante en la zona catódica determinada con la técnica anterior para obtener los transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a un tiempo fijo de 10 segundos. Se utilizaron las temperaturas de trabajo de 25, 40 y 70°C. Con modelos físico matemáticos se calcularon parámetros cinéticos analizando las familias experimentales de transitorios potenciostáticos de densidad de corriente a las diferentes temperaturas, los cuales son: el coeficiente de difusión, D, frecuencia de nucleación, A, además de la densidad numérica de sitios activos, N0. Finalmente se caracterizaron mediante la técnica de microscopia electrónica de barrido (SEM), y espectroscopia de energía dispersiva de rayos X (EDX) la microestructura de las partículas metálicas y la composición elemental de los depósitos de Nd sobre el electrodo de carbono vítreo.
- Análisis estructural y tribológico de recubrimientos de fosfato de manganeso modificados con nanopartículas de ZrO₂ y WC(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2024-07-19) Barrios Hernández, OscarEn el presente trabajo se reporta el desarrollo de recubrimientos de fosfato de manganeso y fosfato de manganeso modificado con carburo de tungsteno en láminas de acero 1020, al igual que el estudio de sus propiedades estructurales y mecánicas que presentan bajo diferentes condiciones del baño de fosfato. Los recubrimientos se hicieron en tres etapas, la primera etapa fue la preparación del baño en la cual se variaron los valores de pH usando un pH acido (pH de 2 y 4), la concentración de manganeso (3 y 5 g/L) y la temperatura del baño (80 y 90°C). Posteriormente se pasó a la segunda etapa en la cual se realizó la preparación de los sustratos y el fosfatizado, en esta etapa se cortaron las láminas, se les retiraron las rebabas y se limpiaron mecánicamente, una vez realizado esto se introdujeron en el baño de fosfato y se dejaron sumergidas durante 35 min para realizar el recubrimiento mediante el método de conversión química. La última etapa fue la caracterización en la cual con ayuda de un durómetro Knoop/Vickers-Tukon 1102/1202 se realizó el ensayo de dureza en escala Rockwell C, con ayuda del difractómetro SIEMENS D-500 se observaron señales que sobresalen las cuales ayudaron a verificar si se trataba de un recubrimiento de fosfato de manganeso, mientras que la Microscopia Electronica de Barrido (MEB) se usó para el estudio de la superficie del recubrimiento. En colaboración con la Dra. Dulce Viridiana Melo Máximo del Tecnológico de Monterrey campus Estado de México se realizaron las caracterizaciones de los recubrimientos tales como: pruebas de rugosidad con un rugosímetro Mitutoyo SJ-410, pruebas tribológicas con un tribómetro TRIBOMETER, se obtuvieron fotos del desgaste en la esfera con un microscopio Olympus, así como fotos del desgaste en la muestra con un Microscopio estereoscópico Leica WILD M3Z y una cámara MOTICAMPros5 Lite.
- Determinación de compuestos orgánicos potencialmente carcinógenos en PM₂.₅ presentes en dos sitios de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca, Estado de México(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023) Montes Gorgua, YatziryEntre los componentes orgánicos de las PM₂.₅ se encuentran los HAPs y nitro-HAPs que pueden introducirse al organismo a través de las vías respiratorias, siendo compuestos que incorporan toxicidad a los seres vivos. Tras ser ingresados al organismo estos se distribuyen a lo largo de los tejidos en especial en los que contienen mayor contenido graso, siendo así los pulmones, la piel y tejido adiposo los órganos principalmente afectados por dichos compuestos orgánicos (Agudo, 2010). Entre los efectos de mayor preocupación están las enfermedades cancerígenas y mutagénicas (Meléndez Gálvez et al., 2016). La red de monitoreo de la Zona Metropolitana del Valle de Toluca (ZMVT) ha reportado un incremento considerable en la contaminación atmosférica en las últimas décadas. En el presente trabajo de investigación se monitorearon los niveles de concentración para HAPs y nitro-HAPs asociados a las PM₂.₅, se estimó su potencial carcinógeno y mutagénico y se determinaron las principales fuentes de emisión de estos compuestos en dos sitios de la ZMVT; San Mateo Atenco (SMA) y San Cristóbal Huichochitlán (SCH). El muestreo se realizó durante las tres temporadas del año; lluvia que corresponde a los meses de junio a octubre, seca fría en los meses de noviembre a febrero y seca caliente de marzo a junio (del 2022 al 2023). La temporada seca fría destacó por presentar las concentraciones más elevadas de PM₂.₅ llegando a tener como mediana de la concentración 43.8 µg/mᶾ (P10: 25.29 y P90: 295.35) en SCH y 33 μg/mᶾ (P10: 22.13 y P90:45.53) en SMA. Al igual que las PM₂.₅ los HAPs presentaron mayor concentración durante la temporada SF donde SMA presento 12.2 ng/mᶾ (P10: 1.45y P90: 26.44) mientras que en SCH 26.86 ng/mᶾ (P10:6.5 y P90: 70.5). Por otra parte, los nitro-HAPs cancerígenos se encontraron en menor concentración con respecto al total en ambos sitios, la mediana de la concentración durante la temporada seca fría fue de 2.2 ng/mᶾ (P10: 1 y P90: 8) donde 12% pertenece a los nitro-HAPs cancerígenos para SCH, para SMA se encontró que la mediana de la concentración fue de 1.7 ng/mᶾ (P10: 0.5 y P90: 2) con 11% para los nitro-HAPs cancerígenos. Se estimó el potencial cancerígeno de los HAPs, encontrando que sobrepasaba al de referencia propuesto por la Directiva del Parlamento Europeo con respecto al benzo[a]pireno equivalente de 1 ng/mᶾ en las tres temporadas en el sitio de SCH, mientras que en SMA se rebasó durante las temporadas seca fría y seca caliente. Se analizaron distintos sectores de la población y se encontró que la población infantil es la más propensa a sufrir enfermedades a causa de las concentraciones de los HAPs. Se realizaron correlaciones con los contaminantes criterio, donde se estimó que las posibles fuentes que contribuyen a la emisión de HAPs en SCH son las fuentes puntuales y móviles mientras que para SMA son las fuentes móviles.
- Electrodepósito de oro y platino con disolventes eutécticos profundos para la obtención de hidrógeno por la oxidación de borohidruro de sodio(Universidad Autónoma Metropolitana (México). Unidad Azcapotzalco. Coordinación de Servicios de Información., 2023-06-05) Pérez Cruz, FranciscoQuímica sustentable, química sostenible o química verde, la importancia de “algo” que permita procesos amigables y en pro del medio ambiente es en extremo necesario hoy en día. Se han desarrollado diversas fuentes de energía limpia. Existen múltiples investigaciones que han permitido avanzar en materia y aunque todavía falta mucho para encontrar un equilibrio el progreso es evidente. En la presente investigación, el objetivo principal es la producción de hidrógeno, por eso, cuando se habla de hidrógeno de un modo indiscutible surge la pregunta ¿Cuál es el costo? y cuando se habla de costo, no se habla de producción o desarrollo, se habla principalmente de tiempos, el tiempo es el factor más importante en cualquier reacción. En la interesante búsqueda por entender a los materiales y moléculas involucradas en la investigación, se habla acerca de cada uno de estos materiales, con el fin de comprender porque se utilizó cada uno en cuestión. Una vez comprendida la importancia de todos y cada uno de los elementos involucrados se procedió a realizar electrocatalizadores mediante técnicas electroquímicas (Voltamperometría Cíclica y Cronoamperometría). Adicional se utilizaron otras técnicas de caracterización (Difracción de Rayos X, Microscopio Electrónico de Barrido y Espectroscopía Fotoelectrónica de Rayos X) que complementaron la información de dichos materiales. Finalmente, se realizó la oxidación de la molécula de borohidruro de sodio, de la cual se obtiene hidrógeno (teórico, debido a que no se tiene el acople para medir directamente el H₂), una vez más, esta importante reacción fue realizada mediante técnicas electroquímicas en este caso en particular gracias a la Voltamperometría Cíclica.
