Estudio de la movilidad y reactividad simultánea de micropartículas para eliminar contaminantes en agua subterránea
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/340452
Correu electrònic de l'autorALEX.LAFU97GMAIL.COM
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2020-07-15
Condicions d'accésAccés obert
Llevat que s'hi indiqui el contrari, els
continguts d'aquesta obra estan subjectes a la llicència de Creative Commons
:
Reconeixement-SenseObraDerivada 3.0 Espanya
Abstract
Las nanopartículas más utilizadas para la remediación de acuíferos son de hierro y óxidos de hierro,
debido a su gran poder de reducción y adsorción de contaminantes diversos. Este proyecto se centra
en la eliminación del cromo (VI) presente en las aguas subterráneas mediante suspensiones de dos
tipos distintos de solido adsorbente: unas con óxido-hidróxido de hierro (III) sonicado, y otras con
nanopartículas de hematita, la forma mineral del óxido férrico.
En la primera etapa del trabajo, se estudió la capacidad de adsorción del Cr(VI) de los dos sólidos. Para
medir los resultados de concentración de cromo se emplearon dos métodos espectrofotométricos de
análisis: espectrofotometría (UV-VIS) y espectrometría de emisión atómica con fuente de plasma (ICPOES). Inicialmente, se utilizó UV-VIS, con la cual se midió el espectro de longitudes de onda de la
absorbancia de las soluciones de Cr(VI) y suspensiones de partículas de adsorbentes para poder medir
la adsorción sobre los sólidos. A continuación, se utilizó ICP-OES, para obtener el valor de la
concentración de Cr(VI) de las mismas disoluciones que las utilizadas en el método anterior.
Finalmente, se compararon los resultados obtenidos por ambas técnicas, comprobándose la similitud
de medidas cuando se fijaba una longitud de onda en torno a 353 nm. En este estudio también se
determinó que la hematita adsorbía en torno a 2,84-4,47 mg Cr(VI)/g hematita.
Se realizó un estudio para determinar la estabilidad de las suspensiones de adsorbente, en el cual se
obtuvieron los mejores resultados al utilizar una solución estabilizadora de carboximetilcelulosa (CMC)
con una concentración de 5 g/l. También se determinó el intervalo de linealidad de concentración de
hematita, el cual quedó establecido entre 0,08 y 0,4 g/l.
En la segunda etapa del proyecto, se estudió la movilidad del solido adsorbente a través de un medio
poroso de arena de sílex y su reactividad para adsorber Cr(VI). Se llevó a cabo el montaje de un sistema
on-line de detección simultánea de partículas y Cr(VI) mediante VS a la salida de la columna de arena.
En primer lugar, se caracterizó la columna, estableciendo los volúmenes muertos de la misma y del
sistema mediante el uso de un trazador. Tras ello se estudió la movilidad del Cr(VI) en la columna,
determinando una adsorción muy tenue sobre la misma, que prácticamente permitieron al Cr(VI)
utilizarlo como trazador.
El parte final del proyecto se inyectaron dos ciclos de suspensiones de partículas y disoluciones de
Cr(VI). Partiendo de los datos experimentales obtenidos, se realizaron simulaciones mediante el
software MNMs, con el cual se determinó la dispersividad del medio de trabajo y se estableció el
modelo de transporte de partículas y del Cr(VI) más adecuado. Se elaboró un modelo de absorbancia
UV-VIS aditivo para comprobar si había habido reactividad entre la hematita y el Cr(VI) llegándose a la
conclusión que no existe reactividad entre la hematita y el cromo (VI) a la longitud de onda de 353 nm. Les nanopartícules més utilitzades pel tractament d'aqüífers són de ferro i òxids de ferro, per la seva
gran capacitat de reducció i adsorció de contaminants diversos. Aquest projecte es centra en
l'eliminació del crom (VI) present en les aigües subterrànies mitjançant suspensions de dos tipus
diferents de sòlid adsorbent: unes amb òxid-hidròxid de ferro (III) sonicat, i altres amb nanopartícules
d'hematita, la forma mineral de l'òxid fèrric.
A la primera etapa de la feina, es va estudiar la capacitat d'adsorció de Cr (VI) dels dos sòlids. Per
mesurar els resultats de concentració de crom es van emprar dos mètodes espectrofotomètrics
d'anàlisi: espectrofotometria visible (UV-VIS) i espectrometria d'emissió atòmica amb font de plasma
(ICP-OES). Inicialment, es va utilitzar UV-VIS, amb la qual es va mesurar l'espectre de longituds d'ona
de l'absorbància de les solucions de Cr (VI) i suspensions de partícules de adsorbents per poder mesurar
l'adsorció sobre els sòlids. A continuació, es va utilitzar ICP-OES, per obtenir el valor de la concentració
de Cr (VI) de les mateixes dissolucions que les utilitzades en el mètode anterior. Finalment, es van
comparar els resultats obtinguts per ambdues tècniques, comprovant la similitud de mesures quan es
fixava una longitud d'ona al voltant de 353 nm. En aquest estudi també es va determinar que l'hematita
adsorbia entorn a 2,84-4,47 mg Cr (VI) / g hematita.
Es va realitzar un estudi per determinar l'estabilitat de les suspensions de adsorbent, en el qual es van
obtenir els millors resultats a l'utilitzar una solució estabilitzadora de carboximetilcel·lulosa (CMC) amb
una concentració de 5 g / l. També es va determinar l'interval de linealitat de concentració d'hematita,
el qual va quedar establert entre 0,08 i 0,4 g / l.
En la segona etapa de el projecte, es va estudiar la mobilitat del sòlid adsorbent a través d'un medi
porós de sorra de sílex i la seva reactivitat per adsorbir Cr (VI). Es va dur a terme el muntatge d'un
sistema en línia de detecció simultània de partícules i Cr (VI) mitjançant VS a la sortida de la columna
de sorra. En primer lloc, es va caracteritzar la columna, establint els volums morts de la mateixa i de el
sistema mitjançant l'ús d'un traçador. Després d'això, es va estudiar la mobilitat del Cr (VI) a la columna,
determinant una adsorció molt tènue sobre la mateixa, que pràcticament va permetre al Cr (VI) ser
utilitzat com a traçador.
En el tram final de el projecte es van injectar dos cicles de suspensions de partícules i dissolucions de
Cr (VI). Partint de les dades experimentals obtingudes, es van realitzar simulacions mitjançant el
software MNMs, amb el qual es va determinar la dispersivitat del medi de treball i es va establir el
model de transport de partícules i del Cr (VI) més adequat. Es va elaborar un model d'absorbància UVVIS additiu per a comprovar si hi havia hagut reactivitat entre l'hematita i el Cr (VI) arribant-se a la
conclusió que no hi ha reactivitat entre l'hematita i el crom (VI) a la longitud d'ona de 353 nm. The most used nanoparticles for aquifer remediation are iron and iron oxides, due to their great power
of reduction and adsorption of various pollutants. This project focuses on the elimination of chromium
(VI) present in groundwater through of two different types of adsorbent solid suspensions: with
sonicated iron (III) oxide-hydroxide, and others with hematite nanoparticles, the mineral form of ferric
oxide.
In the first stage of the work, the adsorption capacity of Cr (VI) of the two solids was studied. Two
spectrophotometric methods of analysis were used to measure the chromium concentration results:
visible spectrophotometry (UV-VIS) and plasma source atomic emission spectrometry (ICP-OES).
Initially, UV-VIS was used, with which the wavelength spectrum of the absorbance of Cr (VI) solutions
and adsorbent particle suspensions was measured to be able to measure adsorption on solids. Next,
ICP-OES was used to obtain the Cr (VI) concentration value of the same solutions as those used in the
previous method. Finally, the results obtained by both techniques were compared, verifying the
similarity of measurements when a wavelength around 353 nm was set. This study also determined
that hematite adsorbed around 2,84-4,47 mg Cr (VI) / g hematite.
A study was carried out to determine the stability of the adsorbent suspensions, in which the best
results were obtained when using a stabilizing solution of carboxymethyl cellulose (CMC) with a
concentration of 5 g/l. The hematite concentration linearity interval was also determined, which was
established between 0.08 and 0.4 g / l.
In the second stage of the project, the mobility of the adsorbent solid through a flint sand porous
medium and its reactivity to adsorb Cr (VI) were studied. The assembly of an online system for the
simultaneous detection of particles and Cr (VI) by VS was carried out at the exit of the sand column.
First, the column was characterized, establishing the dead volumes of the column and the system by
using a tracer. After that, the mobility of Cr (VI) in the column was studied, determining a very slight
adsorption on it, which practically allowed Cr (VI) to use it as a tracer.
Infinal stage of the project, two cycles of particle suspensions and Cr (VI) solutions were injected. Based
on the experimental data obtained, simulations were carried out using the MNMs softwar
Çe, with which the dispersivity of the working environment was determined and the most suitable
particle and Cr(VI) transport model was established. An additive UV-VIS absorbance model was
developed to check if there had been reactivity between hematite and Cr (VI), concluding that there is
no reactivity between hematite and chromium (VI) at the wavelength of 353 nm.
MatèriesNanoparticles, Aquifers, Iron, Chromium, Nanopartícules, Aqüífers, Ferro, Òxids de ferro, Crom
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA QUÍMICA (Pla 2009)
Col·leccions
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
TFG_Lafuente_Jiménez_Alex.pdf | 4,383Mb | Visualitza/Obre |