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ANALYSIS OF MUNICIPAL WASTEWATER AND ACID MINE DRAINAGE PASSIVE CO-TREATMENT AT CERRO RICO DE POTOSÍ, BOLIVIA

El drenaje acido de minas (DAM) es un problema a nivel mundial. El co-tratamiento pasivo de DAM con aguas residuales municipales (ARM) es una manera efectiva y de bajo costo que utiliza los nutrientes de ARM para tratar las concentraciones de metales y sulfato en DAM. Cerro Rico de Potosí, Bolivia es una de las grandes ciudades mineras en el mundo que tiene muchos problemas con el DAM. El objetivo de este estudio fue determinar velocidades de reacción de Al, Fe, Mn, Zn, y otros metales en DAM provenientes de un flujo de agua en Cerro Rico usando un sistema reactor de tres etapas. El DAM tenía un pH de 3.58, acidez de 1080 mg/L equivalente a CaCO3 conteniendo concentraciones de 12, 68, 17, y 550 mg/L de Al, Fe, Mn y Zn respectivamente. Las velocidades de reacción de Al, Fe, Mn y Zn fueron de 1.43, 2.09, 0.01 y 0.10 d-1, respectivamente.

Abstract

Acid mine drainage (AMD) is a worldwide environmental problem. The passive co-treatment of AMD with municipal waste water (MWW) is a cost effective approach that uses nutrients in MWW in order to treat high concentrations of metals and sulfate found in AMD. Cerro Rico de Potosí in Bolivia is one of the biggest mining cities in the world, and it is constantly facing problems with AMD. The goal of this study was to determine the reaction rates of Al, Fe, Mn, Zn, and other metals found in an AMD discharge from Cerro Rico by a three-stage reactor system. The AMD had a pH of 3.58 and acidity of 1080 mg/L as CaCO3 equivalent containing 12, 68, 17 and 550 mg/L of dissolved Al, Fe, Mn, and Zn respectively. The reaction rates of Al, Fe, Mn, and Zn were 1.43, 2.09, 0.01, and 0.10 d-1, respectively.

SIMULATION OF THE FERMENTATION PROCESS TO OBTAIN BIOETHANOL FROM RICE RESIDUES

En este trabajo se desarrolla un modelo de simulación del proceso fermentación/separación de bioetanol a partir de cascarilla de arroz pretratada e hidrolizada, aplicando el simulador Aspen HYSYS. Estudios de sensibilidad realizados sobre el modelo desarrollado permitieron obtener niveles para las variables seleccionadas de 1:2,89 relación biomasa:agua; 50 t/h caudal de biomasa y 30°C temperatura de entrada al separador, que conducen a maximizar el rendimiento de bioetanol. A partir de estas variables se obtiene una producción de bioetanol de 8,81 t/h con una pureza del 65,51% p/p equivalentes a un caudal de biomasa tratada hidrolizada de 50 t/h. Este trabajo representa un avance del desarrollo del modelado del proceso completo de obtención de bioetanol de segunda generación a partir de residuos de la industria arrocera.

Abstract

In this paper presents a simulation model of the fermentation/separation process of bioethanol from hydrolyzed pretreated rice husk, using Aspen HYSYS simulator. Sensitivity studies performed on the developed model indicated levels for selected variables: biomass/water ratio of 1:2,89 ; biomass flow of 50 t/h and inlet temperature separator of 30°C, leading to maximize the yield of bioethanol. From these variables, a bioethanol production of 8,81 t/h with a purity of 65,51% w/w is obtained, corresponding to a flow of hydrolyzed treated biomass of 50 t/h. This work represents an advance in the development of the simulation model of the complete process to obtain second generation of bioethanol from rice husks.

SEMI-CONTINUOUS DETERMINATION OF NO2 IN PASSIVE DIFFUSERS BY FLOW INJECTION/UV-VIS SPECTROPHOTOMETRY

En este trabajo se describe la puesta a punto de un método semi-automatizado por inyección en flujo para la determinación espectrofotométrica indirecta de NO2. El gas, de importancia ambiental, es capturado a través de difusores pasivos construidos en el laboratorio, donde sufre una reacción con trietanolamina para convertirse a iones nitrito en relación 1:1, los cuales son determinados después de su derivatización con sulfanilamida y n-(1-naftil)-etilendiamina. A través de su validación, pudo observarse que el método propuesto es sensible y selectivo para la determinación de la especie química de interés, además de rápido y sencillo. Finalmente, hay que destacar que la concentración estimada de NO2 en el aire ambiente de Saltillo, Coahuila, fue de 2.6±0.3 mg m-3, por encima del valor máximo recomendado por la norma NOM-023-SSA1-1993.

Abstract

In this work the development of a semi-automated method by flow injection for spectrophotometric indirect determination of NO2, is described. The gas of environmental importance is captured through passive diffusers built in the laboratory, where it undergoes a reaction with triethanolamine to form nitrite ions in relation 1:1, which are determined after the derivatization with sulfanilamide and N-(1-naphthyl) ethylenediamine. It’s concluded that the proposal method is quick and easy, as well as sensitive and selective to determine the chemical specie of interest. The estimated NO2 concentration in the air of Saltillo in Coahuila was 2.6 ± 0.3 mg m-3, which was above the maximum recommended by NOM-023-SSA1-1993 norm.

INTEGRATIVE EXPERIENCE FOR ENVIRONMENTAL EDUCATION

En este trabajo se relacionó la práctica experimental de laboratorio con el análisis de problemas ambientales. El objetivo de este trabajo es analizar una propuesta que vinculó el trabajo experimental con la situación del ambiente local para promover el cuidado de la naturaleza y su uso con sostenibilidad. Esta estrategia brindó un enfoque integrador aportando a los alumnos de profesorado una alternativa de aprendizaje con experiencias sencillas para el estudio cualitativo del ambiente local y motivar al análisis de problemas asociados. Las experiencias permitieron caracterizar las muestras de suelo, agua y aire del lugar de residencia de los alumnos. La información experimental obtenida potenció la discusión de la situación ambiental actual. El enfoque de enseñanza basado en problemas socio-científicos posibilitó la visión interdisciplinar del tema, redimensionando valores y acciones para el cuidado ambiental y el desarrollo sustentable.

Abstract

In this work the laboratory experimental practice with the analysis of environmental problems were related. The aim of this paper was to analyze a proposal that linked experimental work with the local environment situation to promote care for nature and its use with sustainability. This strategy gave an integrated approach to provide teachers training a learning alternative with simple experiences for the qualitative study of the local environment and motivate the analysis of associated problems. The experiences allowed characterize soil, water and air samples of the students’ residence. The experimental information boosted the discussion of the current environmental situation. The teaching approach based on socio-scientific problems allowed an interdisciplinary view of the issue, resizing values and actions for environmental protection and sustainable development.

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF A DERIVATIVE CYCLOHEXANONE CHALCONE-TYPE, AS AN INTEGRAL LABORATORY EXPERIENCE

Actualmente los profesores de química están en la búsqueda de nuevos modelos que permitan experiencias de laboratorio integradoras, donde convergen conocimientos interdisciplinarios del área de química. Con este marco de ideas este trabajo describe la síntesis y caracterización del compuesto (2E,6E)-2,6-bis(4-metoxibenzilideno) ciclohexanona, como eje motor del conocimiento, para invitar al alumno a desarrollar sus habilidades cognitivas, como pensamiento crítico y resolución de problemas, así como interpretación y análisis de resultados. Se sintetizó el compuesto por una reacción de condensación de Claisen-Schmidt, involucrando un aldehído aromático y ciclohexanona. El compuesto fue caracterizado espectroscópicamente por RMN, IR, y UV-Vis. Se realizaron pruebas de solubilidad y punto de fusión. La estructura química fue confirmada por difracción de rayos X (RX) de un monocristal. En conclusión, esta experiencia de laboratorio permite a los estudiantes involucrarse con técnicas y procedimientos usados comúnmente en el laboratorio de química orgánica para la síntesis y caracterización de compuestos orgánicos.

Abstract

At present, chemistry teachers are searching new models that allow integrative laboratory experiences, converging interdisciplinary knowledge of the Chemistry field. With this framework of ideas, this work describes the synthesis and characterization of the (2E,6E)-2,6-bis(4-methoxybenzylidene)cyclohexanone compound as axis of knowledge in order to encourage the students to develop their cognitive skills, such as critical thinking and problem solving, and also interpretation and analysis of results. The compound was synthesized by a Claisen-Schmidt condensation reaction, involving an aromatic aldehyde and cyclohexanone. The compound was characterized spectroscopically by NMR, IR and UV-Vis. Melting point and solubility tests were also performed. The chemical structure was confirmed by single crystal X-Ray diffraction. In conclusion, this laboratory experience allows students to get involved with the techniques and procedures commonly used in the organic chemistry laboratory to the synthesis and characterization of organic compounds.

EQUIVALENCY OF FOULING THICKNESS WITH DENATURED Β-LG IN HEATING OF MILK

En este trabajo se presenta una estrategia para relacionar,a través de un modelo matemático, el espesor de ensuciamiento de alimentos lácteos y la concentración de β-lg (β-lactoglobulina) desnaturalizada. El planteamiento incluye, por una parte,la simulación dinámica de ensuciamiento y, por otra, la generación de β-lg desnaturalizada bajo un modelo cinético. En ambos casos se realizó un balance de energía en estado transitorio que incluye los cálculos del coeficiente global, de forma rigurosa, y de las propiedades, bajo el modelo de Choi-Okos. La solución de fue obtenida usando Runge-Kutta 4to orden bajo código propio en una Macro de Excel en Visual Basic. La equivalencia concluyó con un modelo obtenido por regresión múltiple no-lineal que relaciona la concentración de β-lg desnaturalizada y el espesor de ensuciamiento. Esta metodología es aplicable en el análisis de limpieza de equipos donde la cinética de limpieza puede obtener equivalencia con el avance de la reducción del espesor de ensuciamiento.

Abstract

This work presents an approach to match the foaling thickness of dairy food and the concentration of denatured β-lg (β-lactoglobuline) by a mathematical model. This includes, on the one hand, the dynamic simulation of fouling and, on the other hand, the generation of denatured β-lg under a kinetic model. In both cases a transient energy balance is developed, including the rigorous calculation of the global coefficient, and the properties by the Choi-Okos model. The solution was obtained by a fourth order Runge-Kutta written in Excel’s Macro language Visual Basic. The equivalence concluded with a model obtained by a non-linear multiple regression that relates the concentration of denatured β-lg and the foaling thickness. This methodology is applicable to analysis equipment cleaning in which kinetic cleaning has equality by reduction of the foaling thickness.

MATHEMATICAL OPTIMIZATION METHODS TO ESTABLISH ACTIVE PHASES ON HETEROGENEOUS CATALYSIS: CASE OF BULK TRANSITION METAL SULPHIDES

En este trabajo se propone un conjunto de procedimientos basados en métodos matemáticos de optimización que permiten establecer fases activas óptimas de sulfuros que pueden generar mayores actividades a HDS. Se proponen en este trabajo una lista de las fases activas óptimas como una guía para ayudar a orientar el trabajo experimental en la búsqueda de nuevos catalizadores que permitan optimizar el proceso de HDS. Los estudios realizados en este trabajo permiten establecer que los sistemas Co-S, Cr-S, Nb-S y Ni-S tienen la mayor posibilidad de mejorar la actividad a HDS.

Abstract

This paper presents a set of procedures based on mathematical optimization methods to establish optimal active sulphide phases with higher HDS activity. This paper proposes a list of active phases as a guide for orienting the experimental work in the search of new catalysts that permit optimize the HDS process. Studies in this paper establish Co-S, Cr-S, Nb-S and Ni-S systems have the greatest potential to improve HDS activity.

LOW-CALORIES RAISINS OBTAINED BY COMBINED DEHYDRATION: PROCESS OPTIMIZATION AND EVALUATION OF THE ANTIOXIDANT EFFICIENCY

Se desarrolló un alimento deshidratado saludable de elevada calidad nutricional y valor agregado: uva pasa de bajo contenido calórico, por deshidratación combinada asistida por ultrasonido mediante un tratamiento osmótico dual (D3S) de dos etapas complementado por secado. Uva rosada Red Globe producida en Mendoza (Argentina) se sometió a sustitución de sus azúcares por edulcorante natural Stevia en dos etapas osmóticas bajo diferentes condiciones (tratamiento con/sin ultrasonido; concentración del edulcorante 18, 20, 22%p/p; tiempo 35, 75, 115 minutos), evaluando sólidos solubles (SS), humedad (M), polifenoles totales (PF), eficiencia antioxidante (AE) y perfil de azúcares. La optimización múltiple del proceso por la metodología de superficie de respuesta y análisis de deseabilidad, permitió minimizar M, maximizando SS (incorporación de Stevia) y conservando la máxima cantidad PF. El tratamiento óptimo redujo un 32% los azúcares mayoritarios de la uva (sacarosa, glucosa) tras la primera etapa, y el 57% de ellos al final del proceso.

Abstract

A healthy dehydrated food of high nutritional-quality and added-value was developed: low-calories raisin obtained by an ultrasonic assisted combined-dehydration with two-stage osmotic treatment (D3S) complemented by drying. Pink Red Globe grape produced at Mendoza (Argentina), experienced a substitution of sugar by natural sweetener Stevia in two osmotic stages under different conditions (treatment with/without ultrasound; sweetener concentration 18, 20, 22% w/w; time 35, 75, 115 minutes), evaluating soluble solids (SS), moisture (M), total polyphenols (PF), antioxidant efficiency (AE) and sugar profile. The multiple optimization of the process by response surface methodology and desirability analysis, allowed to minimize M, maximize SS (Stevia incorporation), and preserve the maximum amount of PF. After the first stage, the optimal treatment reduced the majority sugars of the grape in 32% (sucrose, glucose), and the 57% at the end of the dehydration process.

NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE THE GELLED PRODUCT OF CANNIZZARO REACTION

Se presentan los espectros de resonancia magnética nuclear (RMN) de protón 1H, de carbón 13C y bidimensionales, del producto de una síntesis orgánica verde de óxido-reducción en la reacción de Cannizzaro. El producto fue reportado como un gel triboquímico y elucidado por análisis de infrarrojo IR, rayos X y micrografía de barrido (SEM). Los resultados en este artículo confirman su estructura a través de diversas técnicas de RMN y evalúan el contenido de benzoato de sodio y alcohol bencílico en la muestra empleada en la espectroscopia a través del examen de los valores de las integrales en las señales de RMN de 1H. El resultado del estudio indica que el alcohol bencílico se encuentra en un 33.44% mol (fase dispersa) con respecto al contenido de benzoato de sodio (fase continua). Estos resultados confirman la estructura de gel que con el tiempo pierde a la fase dispersa el alcohol produciendo un xerogel.

Abstract

The paper presents the nuclear magnetic resonance (NMR) of proton 1H, carbon 13C and two dimensional spectrums, product of a green organic synthesis of redox on the Cannizzaro reaction. The product was reported as a tribochemical gel (heterogeneous mixture) and confirmed by Infrared Spectroscopy IR, X-ray and scanning electron microscope (SEM). The results in this paper confirm its structure through various techniques of NMR and evaluate the content of sodium benzoate and benzyl alcohol in the spectroscopy sample, examining the values of the integrals on 1H NMR signals. The result of analysis indicates that benzyl alcohol (dispersed phase) is in 33.44% mol in comparison with sodium benzoate content (continuous phase). These results confirm that the gel structure over time loses the dispersed phase of the benzyl alcohol producing a xerogel.