Examinando por Materia "Carbono"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Estudio de la influencia del tiempo de retención celular sobre la reducción de materia orgánica carbonácea y nitrógeno en una nueva configuración del sistema de estabilización por contacto tratando agua residual doméstica
    (2015-01-06) Osorio Salazar, Gerardo; Rodríguez Arteaga, Ronny Alexander
    Los sistemas de lodos activados operados en regiones de clima tropical han mostrado la capacidad de llevar a cabo procesos de transformación de nitrógeno, los cuales se desarrollan de manera incipiente afectando la eficiencia de reducción de materia orgánica carbonácea, cuando no son concebidos inicialmente para la reducción simultanea de carbono y nitrógeno. En este sentido, en el presente estudio, se puso a prueba una una modificación en la configuración del sistema de lodos activados en la modalidad de estabilización por contacto para la reducción de materia orgánica carbonácea y nitrogenada en agua residual doméstica, donde se evaluó específicamente, la influencia del Tiempo de Retención Celular (TRC) sobre el desempeño del sistema. La investigación fue llevada a cabo a escala piloto en las instalaciones de la Planta de tratamiento de agua residual ¿ Aguas del Sur (PTAR ¿ A.S.) de Cali. El sistema fue alimentado con el ARD afluente a la PTAR-A.S. y contó con dos etapas; la Etapa 1 para la reducción de materia orgánica carbonácea donde se mantuvo un TRC fijo alrededor de 6 d y la Etapa 2 para la transformación del material nitrogenado, donde se evaluaron tres TRC que correspondientes a cada condición operacional C1 (0,5±0,2 d), C2 (15,7±6,2 d) y C3 (1,3±0,4 d). Se encontró que independientemente del TRC garantizado en la Etapa 2, los procesos de transformación de nitrógeno se llevaron a cabo adecuadamente durante las 3 condiciones operacionales, alcanzando eficiencias de reducción de NAT superiores al 85%; asociadas al carácter hibrido del sistema (crecimiento adherido y suspendido) que le confiere a la biomasa adherida un tiempo de permanencia suficiente para desarrollar los procesos de transformación de nitrógeno, aun con bajos TRC; sin embargo se consideró como mejor condición de operación C3, pues con un valor de TRC de 1.3±0.4 d, se obtuvo una eficiencia de reducción de NAT del 93±7%, la cual fue un poco mayor comparada con las eficiencias obtenidas durante C1 y C2, aunque sin diferencias estadísticamente significativas. Sin embargo durante C3 se logró la mejor calidad del efluente en términos del contenido de NAT (2 mg.L-1) y bajo contenido de sólidos (16±12 mg.L-1), así como un efluente altamente estabilizado en cuanto al contenido de materia orgánica carbonácea (DQO=40 mg.L-1, mediana) con una eficiencia de reducción global de DQO del 93±6%. Adicionalmente se encontró que el TRC tuvo influencia directa sobre las características de sedimentabilidad del lodo y la concentración SSVLM, evidenciándose que para valores tan bajos como el mantenido durante C1 (0,5±0,2 d), la sedimentabilidad del lodo fue pobre (IVL de 422 mL.g1 para la Etapa 1 y 322 mL.g-1 para la Etapa 2) y los SSVLM fueron muy bajos, a diferencia de lo ocurrido con TRC superiores, donde mejoró la sedimentabilidad del lodo, obteniendo una calificación de buena a media y la concentración de SSVLM aumentó, confiriéndole al sistema mayor estabilidad operacional.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Propuesta de un modelo matemático para la transformación de nitrógeno y carbono presentes en lagunas facultativas secundarias, utilizadas en el tratamiento de aguas residuales
    (2014-10-23) Rosero, Ángela Andrea
    Los sistemas de tratamiento de aguas residuales han sido diseñados para prevenir y/o minimizar los impactos negativos de las cargas contaminantes de los desechos líquidos a cuerpos de agua. Dentro de estos sistemas se encuentran los métodos naturales y entre estos las lagunas de estabilización, que es uno los tratamientos más utilizados en áreas tropicales debido a sus condiciones climáticas. Dentro de estas lagunas se encuentran las lagunas facultativas secundarias en las cuales su comportamiento depende de fenómenos complejos y dinámicos como son la relación entre biomasa (algas y bacterias), sustrato y las condiciones ambientales. Estas interacciones permiten las transformaciones de especies químicas como sustancias carbonadas y nitrogenadas por parte de los microorganismos, siendo la base para el conocimiento de la eficiencia de estos sistemas. En tanto esta investigación permitió proponer dos modelos dinámicos, uno para la transformación del nitrógeno y el segundo para la transformación del carbono, en una laguna facultativa secundaria convencional. Estos modelos fueron simulados considerando el fotoperiodo, siendo la radiación solar el factor ambiental más relevante para los procesos de transformación de cada una de las especies. Para el modelo de nitrógeno las correlaciones (R2) obtenidas en la evaluación del modelo entre los flujos másicos medidos y los entregados por el modelo fueron: 0.61, 0.8 y 0.68 para el amonio, nitrato y Nitrógeno orgánico total (NOT) respectivamente y en el periodo nocturno se obtuvieron 0.77, 0.62 y 0.8. Los resultados de las simulaciones presentaron que las tasas de transformación más dominantes fueron: la asimilación de NH4 por parte de la biomasa (85.90%) para el amonio, la denitrificación (55%) para el nitrato y el aporte de nitrógeno por parte del crecimiento de la biomasa (70%) para el NOT 16 En el modelo de carbono se obtuvieron correlaciones para el periodo diurno de: 0.81 y 0.73 para el dióxido de carbono y carbono orgánico total (COT) respectivamente y en el periodo nocturno fueron 0.82 y 0.69. Los resultados de las simulaciones presentaron que las tasas de transformación más dominantes fueron el crecimiento de biomasa (58.80%) para el COT y la fijación de CO2 por fotosíntesis (60%) para el dióxido de carbono.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Separación de carbono no quemado de cenizas de fondo de caldera usando una columna de flotación con bias Variable
    (Universidad del Valle, 2017) Betancourt Larrahondo, Andrés Felipe; Paz Rosero, Miguel Angel; Guerrero Pérez, Juan Sebastián; Barraza Burgos, Juan Manuel
    Este proyecto surgió como propuesta de investigación del grupo de Ciencia y Tecnología del Carbón (GCTC) de la Universidad del Valle para dar solución a una problemática de la empresa Ecosílices, la cual está interesada en reducir los impactos ambientales de los subproductos sólidos (cenizas) de los procesos de combustión del carbón, específicamente, el caso de las cenizas de fondo de caldera provenientes de una termoeléctrica de Cundinamarca (Termozipa). Las muestras de cenizas de fondo tratadas presentaron entre el 30.2% y el 39.4% p/p de carbono no quemado, lo cual corresponde a una concentración de ceniza entre el 69.8% y 60.6% p/p. Esto representa un alto porcentaje de materia orgánica que no permite aprovechar el potencial de los componentes minerales (material puzolánico – sílice y alúmina) de este material, que se pueden emplear en la generación de productos de alto valor agregado y como materia prima en la industria cementera. Se evalúo el nivel de separación de carbono no quemado presente en las cenizas de fondo de caldera usando una columna de flotación con bias variable; se utilizó aerofroth 65 como espumante, queroseno como colector y aire como medio de separación. Para ello se realizaron pruebas preliminares en celda de flotación usando un diseño factorial 32 con réplica, los mejores resultados se lograron con 1200 g de espumante/ton de cenizas y 2500 g de colector/ton de cenizas; lo anterior representó la configuración inicial para el análisis “release” y a su vez fueron los puntos centrales para las pruebas experimentales en la columna de flotación. En el análisis “release” se determinó el potencial de limpieza de las cenizas de fondo de caldera, para una concentración de sólidos de 5, 10 y 15% en una celda de flotación; los mejores resultados de esta prueba se obtuvieron con una pulpa al 5%, usando 2700 g de espumante/ton de cenizas y 2500 g de colector/ton de cenizas. Bajo estas condiciones se obtuvo una concentración de ceniza en los fondos de 97.1% (equivalente al 2.9% de carbono no quemado), con un rendimiento másico del 71.6%. La flotación en columna de las cenizas de fondo se realizó para un 5% de pulpa, utilizando diferentes valores de bias en un rango de -0.101 a -0.306 cm/s y distintos flujos de aire en el intervalo de 0.717 a 1.283 cm/s. Los mejores resultados de las pruebas en columna de flotación se obtuvieron utilizando 1200 g de espumante/ton de cenizas, 2500 g de colector/ton de cenizas, -0.101 cm/s de bias y 1.283 cm/s de velocidad de aire, valores en los cuales se logró una concentración máxima de ceniza en los fondos de 84.3% (equivalente al 15.7% de carbono no quemado) y un rendimiento másico del 67.1%. Con los resultados anteriores, se realizó un modelo estadístico que determinó el comportamiento de la separación del carbono no quemado de las cenizas de fondo de caldera en función de la concentración de reactivos, el bias y el flujo de aire. El coeficiente de correlación de este modelo fue de 0.835.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Transport Mechanisms Study in Graphite Oxide Platelets Obtained from Bamboo for Possible Applications in Electronic.
    (2019-10-17) Prías Barragán, Jhon Jairo; Prieto Pulido, Pedro; Ariza Calderón, Hernando; Gross, Katherine
    El grafito oxidado (GO) es un interesante candidato para el desarrollo de aplicaciones en el campo de la electrónica, por lo que los esfuerzos importantes se dedican a la producción de GO, tanto a gran escala como a bajo costo, siendo considerado como un producto intermedio en la producción de grafeno. Al mismo tiempo, los esfuerzos de investigación tienen como objetivo identificar el papel de los defectos, las impurezas y el desorden en las propiedades térmicas, eléctricas y magnéticas de las plaquetas de GO para futuras aplicaciones en electrónica. Dado el gran interés en la fabricación, en las propiedades básicas y la aplicación de materiales basados en carbón, por primera vez, en este trabajo presentamos un nuevo método de fácil y bajo costo de implementación, para la síntesis de plaquetas de grafito oxidado (GO), a partir de los ácidos piroleñosos extraídos del bambú-guadua (BPA) como material precursor, el estudio básico de sus mecanismos de transporte térmico, eléctrico y magnético y se discutieron las posibles futuras aplicaciones de estos mecanismos básicos en electrónica avanzada de sensores y dispositivos. Las muestras de GO-BPA se sintetizaron utilizando el método de doble descomposición térmica en un sistema de pirólisis bajo temperatura y atmósfera de nitrógeno controladas, para diferentes temperaturas de carbonización (TCA), las cuales varían de 673 a 973 K. Estas muestras se obtuvieron del bambú-guadua debido a sus altas tasas de crecimiento y producción (aproximadamente de 3 a 5 años), su buen rendimiento de carbonización (de 28 % a 17 %), buena abundancia en la región tropical (1600 especies, 67 % Asia y Oceanía, 30 % América y 3 % África) y que los productos de desecho de la industria del bambú-guadua se consideran en torno al 30 % (aproximadamente 1500 usos). Encontramos que al aumentar la TCA, disminuye el rendimiento de carbonización del 28 % al 18 %, según el método de diferencia de peso, también aumenta la conversión de grafito (presencia de carbono) en el rango de valores comprendido desde 83 % hasta 95 % y la cobertura de oxígeno de 17 % a 5 %; estos valores fueron medidos por XPS (espectroscopía de fotoelectrones de rayos X) y EDS (espectroscopía de rayos de energía dispersiva) y asociados al efecto de la desorción de óxidos multifuncionales por la descomposición térmica de los BPA.