Revista ION

Application of faujasite synthesized from illite to the removal of Cr³⁺ and Ni²⁺ from electroplating wastewater

The synthesis of faujasite type zeolite from an illite-rich raw material by an alkaline fusion step prior to hydrothermal treatment was investigated. The synthesis products were characterized by X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and Fourier transformed infrared spectroscopy, in order to elucidate their physicochemical and mineralogical characteristics. The transformation of the starting material can be summarized by two processes: (1) destruction of the aluminosilicate structure and (2) crystallization in a zeolite structural framework. The as-synthesized faujasite was tested as an adsorbent material in the removal of Cr3+ and Ni2+ from aqueous solutions.

La síntesis de zeolita tipo faujasita a partir de una materia prima rica en illita por el método de fusión alcalina previa al tratamiento hidrotermal fue investigada. Los productos sintéticos fueron caracterizados por fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, microscopia electrónica de barrido y espectroscopía infrarrojo por transformada de Fourier, con el fin de establecer sus características fisicoquímicas y mineralógicas. La transformación del material de partida puede resumirse a partir de dos procesos: (1) destrucción de la estructura del aluminosilicato y (2) cristalización en un arreglo estructural característico de las zeolitas. La faujasita sintetizada fue probada como material adsorbente en la remoción de Cr3+ y Ni2+ de soluciones acuosas.

Numerical solution of the incompressible Navier- Stokes equations with finite volume method

El objetivo principal de este artículo es la resolución de las ecuaciones de conservación de cantidad de movimiento y de masa de Navier-Stokes, para un fluido incomprensible. Por esto, se presenta el planteamiento numérico con una discretización por medio de volúmenes finitos (MVF) y se hace uso del método de los pasos fraccionados, para la resolución del acoplamiento entre la velocidad y la presión. Con el propósito de validar el modelo matemático y verificar el código se resolvió un problema tipo "benchmark", el "Driven Cavity" en dos dimensiones. Se estudiaron dos números de Reynolds en régimen laminar: 100 y 1000. Los resultados obtenidos con la herramienta computacional desarrollada fueron similares a los esperados. Se usó un refinamiento del tipo h para la verificación.

The main goal of this paper is the numerical solution of the Navier-Stokes equations for an incompressible flow. A numerical approach with a finite volume discretization technique and using the method of fractional stepsare presented to solver the coupling between velocity and pressure. In order to validate the mathematical model and the code a the Driven Cavity problem in two dimensions for Reynolds numbers between 100 and 1000 was solved. The results given by the code are very similar to the expected. In order to verify the numerical results a h-refinement study is carried out.

**Functional characterization of cationic starch of cassava (Manihot esculenta)**

Almidones catiónicos fueron obtenidos a partir de almidón nativo extraído de tres variedades de yuca, a diferentes condiciones de temperatura (28-50°C) y tiempos de reacción (7-24h) utilizando cloruro de 2,3-epoxipropiltrimetilamonio como reactivo cationizante y NaOH como catalizador en un proceso seco en medio etanólico. Se estudió el efecto de estos tres factores en el grado de sustitución (DS), eficiencia de la reacción (RE) y propiedades funcionales del almidón. El DS de los almidones catiónicos y las propiedades funcionales no se vieron afectados significativamente por las condiciones de reacción a excepción de la temperatura de gelatinización, la cual es afectada por la temperatura de reacción. Se obtuvieron almidones con bajos grados de sustitución, entre 0,009 y 0,023, y las propiedades funcionales estudiadas en almidones catiónicos aumentaron con respecto a los almidones nativos.

Cationic starches were obtained from native starch extracted from cassava of three different varieties at different temperatures (28-50°C) and reaction times (7-24h) using 2,3-epoxypropyltrimethylammonium (EPTAC) as cationizing reactive and NaOH as catalyst in a dry process at ethanolyc medium. The effect of these three factors in the degree of substitution (DS), the reaction efficiency (RE) and functional properties of starch were studied. Degree of substitution (DS) of the cationic starches and functional properties are not significantly affected by the reaction conditions except for the gelatinization temperature, which is affected by the reaction temperature. Starches were obtained with low degrees of substitution between 0.009 and 0.023. Further, the functional properties studied in cationic starches are better than native starches.

Prototipo de hueso humano y propiedades mecánicas de un biomaterial a partir de ramas de guadua

Este artículo tiene como objetivo principal describir el desarrollo de un prototipo de hueso humano (costilla cortical), a partir de tacuaras de guadua; género de plantas representativo de los bosques andinos de países iberoamericanos y asiáticos, y la evaluación de las propiedades mecánicas que este material cuenta para el desarrollo de un biomaterial. Se describe el tratamiento de la materia prima para el desarrollo del prototipo y las caracterizaciones de tipo mecánico a partir de pruebas de tracción, compresión y dureza. Este trabajo muestra las propiedades mecánicas estáticas de un biomaterial creado a partir de ramas de guadua y resina cobaltada, su comportamiento frente a diferentes cargas y su posible utilización para el diseño de prótesis. Los resultados mostraron que el material en estudio se puede catalogar como un material linealmente elástico, con una dureza de 17,2HV, que comparada con la dureza de un hueso real se considera como una dureza media, y con una deformación similar a la del hueso real seco de 2,75±0,72%. Adicionalmente, el material mostró un valor máximo de esfuerzo a la tracción de 11,98±2,57MPa, el cual se encuentra dentro del rango de 8-50MPa, correspondiente a hueso real trabecular.

Prototype of human bone and mechanical properties of a biomaterial from branches of bamboo

The main objective of this paper is to describe the development of a prototype of human bone (cortical rib), tacuaras from bamboo; plant genus representative of Andean forests of Latin American and Asian countries, and the evaluation of the mechanical properties of this material for the development of a biomaterial. The treatment of the raw material for prototype development and mechanical characterizations from tensile, compression and hardness are shown here. This work shows the static mechanical properties of a biomaterial created from bamboo branches and cobalted resin, their response to different loads and their possible use for the design of prostheses. The results show that the material under test can be classified as linear elastic material, with a hardness of 17.2HV, which compared with an actual bone hardness is considered as a medium hardness and with a deformation similar to bone dry real 2.75 ± 0.72%. Additionally, the material shown a maximum tensile stress of 11.98 ± 2.57MPa, which is between the range of 8-50MPa, corresponding to real trabecular bone.

Experimental study on the efficiency of an ultrasound treatment in a continuous flow system for viscosity reduction of heavy crude oil

El transporte de crudos pesados a través de oleoductos es muy difícil debido a su alta viscosidad y baja movilidad. Actualmente, el ultrasonido de alta intensidad está siendo explorado como una nueva alternativa potencial para reducir la viscosidad de los crudos pesados y facilitar el transporte por tubería. En este trabajo se estudia los efectos de la energía ultrasónica sobre la viscosidad de un crudo pesado. Esto se realiza mediante un estudio experimental sistemático en un sistema de flujo continuo a escala piloto, en el cual se analiza la influencia de variables de proceso, como temperatura del tratamiento (308 y 319K), tiempo de exposición (5,66 y 16,98s) e intensidad sónica (170-250 y 400-680kW/m²) sobre la viscosidad. El estudio reveló que la temperatura del tratamiento en el intervalo estudiado no tiene un efecto significativo en el rendimiento de las vibraciones ultrasónicas para reducir la viscosidad del crudo pesado. Por otro lado, se encontró que el incremento del tiempo de exposición favorece la reducción de la viscosidad, y la intensidad sónica en los niveles establecidos tiene un efecto favorable o desfavorable dependiendo de la magnitud del tiempo de exposición. Esta investigación representa un avance importante en la aplicación industrial de la tecnología de ultrasonido que se encuentra en desarrollo, ya que se genera por primera vez información relevante acerca de la efectividad de un proceso continuo de tratamiento ultrasónico a escala piloto para reducir la viscosidad de un crudo pesado.

The transportation of heavy crude oils through pipelines is very hard due to their high viscosity and low mobility. Nowadays, high intensity ultrasound is being explored as a new potential alternative to reduce the viscosity of heavy crude oils and facilitate the transport by pipeline. This work studies the effects of ultrasonic energy on the viscosity of heavy crude oil. This is done through a systematic experimental study in a pilot scale continuous flow system, in which the influence of process variables such as treatment temperature (308 y 319K), exposure time (5.66 y 16.98s), and sonic intensity (170-250 y 400-680kW/m²) is analyzed. The study revealed that the treatment temperature in the proven range has not a significant effect in the efficiency of ultrasonic vibrations to reduce the heavy crude viscosity. On the other hand, it was found that the increase of exposure time favors the viscosity reduction. It also observed that sonic intensity in the established levels has an effect favorable or unfavorable depending of the exposure time magnitude. This investigation represents an important advance in the industrial application of ultrasound technology, since it is the first study that shows essential information about the effectiveness of a continuous ultrasonic treatment process to reduce the viscosity of heavy crude oil.

Factors influencing the charge distribution on Pd_xPt_y bimetallic nanoparticles

We performed quantum mechanics calculations to elucidate the electronic behavior of Pd-Pt bimetallic nanoparticles, using density functional theory, in response to particle size and stoichiometric composition. Using neutrally charged nanoparticles and the Bader charge analysis, we found that external Pd atoms were positively charged, which agrees with previous XPS observations of supported Pd-Pt nanoparticles. From the calculations, unsupported nanoparticles exhibit an electron transfer from Pd to Pt. This result supports the idea that Pd electron-deficient species are possibly responsible of the hydrogenating function of these catalysts, in the hydrodesulfurization of dibenzothiophene. Additionally, it was found that the particle size does not affect the electronic charge distribution and the stoichiometric composition is the factor that greatly influences this property in nanoparticles.

Se llevó a cabo la simulación del comportamiento electrónico de nanopartículas bimetálicas de Pd-Pt mediante cálculos mecanocuánticos, utilizando la teoría del funcional de densidad, con el fin de predecir la influencia en dicho comportamiento, de factores como el tamaño y la composición estequiométrica de la nanopartícula. Al considerar nanopartículas con carga neutra, se encontró, mediante el análisis de cargas de Bader que los átomos externos de Pd presentan una carga positiva, lo cual concuerda con análisis experimentales mediante XPS de catalizadores de Pd-Pt soportados. De las simulaciones, se encontró que las nanopartículas exhiben una transferencia de carga del Pd al Pt. Este resultado da crédito a la idea que especies electrodeficientes de Pd son las responsables de la función hidrogenante, de estos catalizadores, en la hidrodesulfuración del dibenzotiofeno. También se encontró que la influencia del tamaño de la nanopartícula no afecta la distribución electrónica, y que la composición estequiométrica es el factor que más influye en dicha propiedad de las nanopartículas.

Effect of particle size and humidity on sugarcane bagasse combustion in a fixed bed furnace

The panela industry is one of the most important Agro Industries in Colombia, making it the largest percapita consumer and the second largest producer worldwide. The fuel used in this process is traditionally the sugarcane bagasse (SB) which is a byproduct of milling. However, due to the low efficiency of panela furnaces additional fuel is required such as wood, used rubber tires and coal. The fixed-bed furnaces inefficiency is mainly due to incomplete combustion of SB caused by the influence of process variables. Therefore, the aim of this work was to study the influence of particle size (PS) and moisture content (MC) over the combustion stages of SB in fixed-bed furnaces. A three-level factorial design was proposed for PS and MC of SB where the temperature and gas concentration were considered as response variables to evaluate the furnace performance. The results obtained in this work show that if the MC increases then the SB yield in the combustion is decreased. On the other hand, the increasing PS can counteract the effect of the MC of SB.

La agroindustria panelera es una de las más importantes en Colombia, convirtiéndolo en el primer consumidor percápita y segundo productor a nivel mundial. El combustible utilizado en el proceso ha sido tradicionalmente el bagazo de caña (SB) subproducto de la molienda. Sin embargo, debido a las bajas eficiencias de los hornos paneleros se requiere de combustibles adicionales como leña, caucho de llanta y carbón. Gran parte de la ineficiencia de los hornos de lecho fijo se debe a una combustión incompleta del SB, ocasionada por la influencia de las variables del proceso. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo fue estudiar la influencia de las variables tamaño de partícula (PS) y contenido de humedad (MC) sobre las etapas de combustión del SB en hornos de lecho fijo. Se planteó un diseño factorial de experimentos con tres niveles para el PS y el MC del SB, donde la temperatura y la concentración del gas de combustión fueron consideradas como variables de respuesta para evaluar el desempeño del horno. Los resultados obtenidos muestran que el incremento del MC ocasiona una reducción en el rendimiento de la combustión del SB. Por otra parte, el incremento en el PS puede contrarrestar el efecto del MC del SB.