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100.1.#.a: Margarita Navarrete Montesinos

524.#.#.a: Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

720.#.#.a: Margarita Navarrete Montesinos

245.1.0.a: Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua

502.#.#.c: Universidad Nacional Autónoma de México

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264.#.0.c: 2009

264.#.1.c: 2009

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653.#.#.a: Fotofísica, ingeniería ambiental, pruebas no destructivas y mecánica aplicada; Ingenierías

506.1.#.a: La titularidad de los derechos patrimoniales de este recurso digital pertenece a la Universidad Nacional Autónoma de México. Su uso se rige por una licencia Creative Commons BY 4.0 Internacional, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es, fecha de asignación de la licencia 2009, para un uso diferente consultar al responsable jurídico del repositorio por medio de contacto@dgru.unam.mx

041.#.7.h: spa

500.#.#.a: Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua. Introducción. Casi medio billón de personas no tiene agua fresca para beber, y se espera que el número aumente a 2.8 billones en el año 2025. Por lo que es necesaria la mejora de tecnologías establecidas y emergentes para tratamiento de aguas residuales y su purificación. Como sabemos, hay una modificación continúa en la disponibilidad del agua y su ciclo por efectos totalmente humanos que hacen que haya una disminución continua de los recursos del agua, y por lo tanto que se necesiten tecnologías de punta para el tratamiento y remediación de ellas. Generalmente, las tecnologías más eficientes y económicas son las que desarrollan la integración de varias de ellas, es decir procesos híbridos. Actualmente hay varias tecnologías integrales en desarrollo [Gogate y Pandit 2003, 2004]. El sinergismo esperado entre los diferentes métodos híbridos es principalmente debido a la identificación de la reacción que controla el proceso de purificación y de limpieza del agua; el ataque de los radicales libres. Generalmente la combinación de dos o mas procesos de oxidación avanzada tales como UV/ozono, UV/H2O2, Ultrasonido/Ozono, sonoquímica/y oxidación sono-fotocatalítica permite un aumento en la generación de los radicales hidroxilo, OH, los cuales eventualmente resulta en un mejoramiento en la tasa de oxidación. La eficiencia de los procesos y la magnitud del sinergismo depende no solamente del aumento en el número de radicales libres sino también de la alteración de las condiciones o configuración permitiendo un mejor contacto entre los radicales libres con las moléculas contaminantes así como la optimización de los oxidantes y actividad catalítica. Por lo anterior, nosotros proponemos aumentar la eficiencia de los procesos de degradación llevando a cabo el sinergismo entre la cavitación luminiscente y catalizadores tipo Foto-fenton ó TiO2. Como sabemos, la cavitación es un fenómeno que es controlable y su uso más importante lo encontramos en la sonoquímica en donde la emisión acústica se utiliza para aumentar la velocidad de las reacciones a nivel industrial. Por otro lado, al alcanzar la cavitación luminiscente tenemos una ventaja más, porque las condiciones en la que ocurre la implosión de las burbujas son más violentas ya que emiten pulsos de luz cuyo espectro va del UV-VIS-IR (102 - 800 nm), alcanzando aproximadamente 5000 K de temperatura, 100 MPa de presión, 400 Km/hr de velocidad, emitiéndose además una onda de choque poderosa. En estas condiciones el vapor de agua que se encuentra dentro de la burbuja se disocia térmicamente formando radicales OH y oxidantes como H2O2 y O3, y permitiendo que la luz emitida puede activar fotocatalizadores que se encuentren a su alrededor aumentando sustancialmente la eficiencia en la limpieza (de contaminantes persistentes como pesticidas fertilizantes, y sustancias toxicas) y desinfección (rompiendo con su poderosa onda de choque la pared celular de microorganismos; como por ejemplo: los huevos de helminto que son muy difíciles de eliminar) del agua a nivel terciario. Esta propuesta constituye una aplicación a los estudios realizados en el proyecto DGAPA-PAPIIT “Estudios experimentales de la sonoluminiscencia y su análisis teórico por cuantización dinámica” y del proyecto A2 del Instituto de Ingeniería “Estudio integral para desarrollar un sistema de tratamiento y detección rápida de plaguicidas presentes en agua a base de nano-partículas tipo Fenton y un dispositivo por espectroscopia foto-acústica pulsada". PAPIIT Con el primero se establecieron los principios que rigen la sonoluminiscencia por colapso de una burbuja de gas inmersa en un líquido. Este proyecto ayudo a examinar los límites en los cuales sucede la sonoluminiscencia estable para alcanzar los pulsos de luz más intensos usando como medio líquido agua (Godínez y Navarrete, 2008). Contamos con resonadores esféricos de diferentes volúmenes en donde se reproduce la luminiscencia periódica por irradiación acústica. Sin embargo, debido a que su intensidad es débil y el ancho de su pulso es muy corto se optó por implementar otros métodos para reproducir la luminiscencia. Entre estos métodos se encuentra en colapso inercial de una burbuja cónica en tubo U. Este sistema se implemento durante este proyecto. El dispositivo en forma de U tubular termina en un cono en uno de sus brazos, en donde se hace colapsar inercialmente un volumen de gas previamente introducido a baja presión. Para generar el pulso de luz, se llena parcialmente el tubo U con un líquido, luego se hace vacío en ambos brazos y se le introduce gas a baja presión (2030 Pa) en el brazo en donde se encuentra la terminación cónica, en seguida, en el otro brazo, se introduce rápidamente aire a presión (125x103 Pa), alcanzando una relación de compresión de alrededor de 300 veces. En estos experimentos se encontró que la intensidad del pulso de luz disminuye al disminuir su ancho. El ancho de los pulsos varía de 40 a 200 microsegundos. Las bandas espectrales moleculares y atómicas de la luminiscencia vienen superpuestas sobre un continuo que incrementa su intensidad que va de 300 a 800 nm. Al disminuir la presión del gas domina la emisión molecular, mientras que a presiones más altas resulta en un continuo mas intenso. Esta aproximación hidrodinámica es mucho más atractiva que la aproximación acústica desde el punto de vista de la ingeniería para ser aplicada. (Ver Fig. A). Con el segundo proyecto se han sintetizado fotocatalizadores de Hierro soportados sobre carbón activado. Estos fotocatalizadores se basan en la reacción Fenton que se define como la generación catalítica de radicales hidroxilo a partir de la reacción en cadena entre el ión ferroso y el peróxido de hidrógeno, aunque esta reacción puede ser también iniciada por la presencia de iones férricos. La velocidad de reacción del reactivo Fenton está generalmente limitada por la velocidad de generación de radicales OH. Aunado a esto, también se desarrollo la metodología para detectar pesticidas a nivel traza por fotoacústica pulsada [Hernández y Navarrete, 2008]. Por lo descrito anteriormente, el objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de un prototipo experimental para el tratamiento de aguas a nivel terciario aunado a un sistema de detección rápida de plaguicidas a nivel traza, aplicando la integración de las tecnologías: cavitación luminiscente y fotocatalizadores tipo fenton. Desarrollando además, una valoración económica e ingenieril para su aplicación a nivel semi-masivo. El tratamiento del agua se hará a través de una cámara de cavitación (reactor) que integrará las dos tecnologías: la cavitación hidrodinámica luminiscente y fotocatalizadores tipo Fenton; con ambas tendremos un aumento en la eficiencia biocida para la limpieza y desinfección del agua tratada. También, el proyecto propuesto pretende establecer un vínculo entre los investigadores que trabajan la parte teórica como la experimental de la cavitación luminiscente (II-Lab. de Pruebas no destructivas y CCADET-Laboratorio de fotofísica) y los investigadores que trabajan en los procesos físico- químicos para el tratamiento de aguas (II-Lab. de Ingeniería Ambiental) y de Mecánica Aplicada (II, Lab. de electromecánica ). Igualmente, el proyecto intenta ofrecer una contribución novedosa al establecer los principios de la cavitación luminiscente para limpieza y desinfección de agua a nivel terciario, así como establecer la metodología para la limpieza a nivel semi-masivo. Los resultados serán validados por medio de pruebas con otras técnicas conocidas. El proyecto completo se estima terminarlo en tres años. Para cumplir con el objetivo principal se abordará el problema desde varios puntos de vista experimental, fundamental y de divulgación: Experimental. Primara parte I. Evaluación de la producción de los radiales OH en la luminiscencia reproducida en tubo U. La evolución de la producción de los radicales OH y oxidantes H2O2 y O3 se hará mediante espectroscopia en tiempo real usando el dis

046.#.#.j: 2019-11-14 12:26:40.706

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No entro en nada

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Registro de colección universitaria

Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua

Instituto de Ingeniería, UNAM, Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

Licencia de uso

Procedencia del contenido

Entidad o dependencia
Instituto de Ingeniería, UNAM
Entidad o dependencia
Dirección General de Asuntos del Personal Académico
Acervo
Colecciones Universitarias Digitales
Repositorio
Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias
Contacto
Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

Cita

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

Descripción del recurso

Título
Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua
Colección
Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)
Responsable
Margarita Navarrete Montesinos
Fecha
2009
Descripción
Aplicaciones de la luminiscencia acuosa por cavitación hidrodinámica en la fotocatálisis: limpieza y desinfección de agua. Introducción. Casi medio billón de personas no tiene agua fresca para beber, y se espera que el número aumente a 2.8 billones en el año 2025. Por lo que es necesaria la mejora de tecnologías establecidas y emergentes para tratamiento de aguas residuales y su purificación. Como sabemos, hay una modificación continúa en la disponibilidad del agua y su ciclo por efectos totalmente humanos que hacen que haya una disminución continua de los recursos del agua, y por lo tanto que se necesiten tecnologías de punta para el tratamiento y remediación de ellas. Generalmente, las tecnologías más eficientes y económicas son las que desarrollan la integración de varias de ellas, es decir procesos híbridos. Actualmente hay varias tecnologías integrales en desarrollo [Gogate y Pandit 2003, 2004]. El sinergismo esperado entre los diferentes métodos híbridos es principalmente debido a la identificación de la reacción que controla el proceso de purificación y de limpieza del agua; el ataque de los radicales libres. Generalmente la combinación de dos o mas procesos de oxidación avanzada tales como UV/ozono, UV/H2O2, Ultrasonido/Ozono, sonoquímica/y oxidación sono-fotocatalítica permite un aumento en la generación de los radicales hidroxilo, OH, los cuales eventualmente resulta en un mejoramiento en la tasa de oxidación. La eficiencia de los procesos y la magnitud del sinergismo depende no solamente del aumento en el número de radicales libres sino también de la alteración de las condiciones o configuración permitiendo un mejor contacto entre los radicales libres con las moléculas contaminantes así como la optimización de los oxidantes y actividad catalítica. Por lo anterior, nosotros proponemos aumentar la eficiencia de los procesos de degradación llevando a cabo el sinergismo entre la cavitación luminiscente y catalizadores tipo Foto-fenton ó TiO2. Como sabemos, la cavitación es un fenómeno que es controlable y su uso más importante lo encontramos en la sonoquímica en donde la emisión acústica se utiliza para aumentar la velocidad de las reacciones a nivel industrial. Por otro lado, al alcanzar la cavitación luminiscente tenemos una ventaja más, porque las condiciones en la que ocurre la implosión de las burbujas son más violentas ya que emiten pulsos de luz cuyo espectro va del UV-VIS-IR (102 - 800 nm), alcanzando aproximadamente 5000 K de temperatura, 100 MPa de presión, 400 Km/hr de velocidad, emitiéndose además una onda de choque poderosa. En estas condiciones el vapor de agua que se encuentra dentro de la burbuja se disocia térmicamente formando radicales OH y oxidantes como H2O2 y O3, y permitiendo que la luz emitida puede activar fotocatalizadores que se encuentren a su alrededor aumentando sustancialmente la eficiencia en la limpieza (de contaminantes persistentes como pesticidas fertilizantes, y sustancias toxicas) y desinfección (rompiendo con su poderosa onda de choque la pared celular de microorganismos; como por ejemplo: los huevos de helminto que son muy difíciles de eliminar) del agua a nivel terciario. Esta propuesta constituye una aplicación a los estudios realizados en el proyecto DGAPA-PAPIIT “Estudios experimentales de la sonoluminiscencia y su análisis teórico por cuantización dinámica” y del proyecto A2 del Instituto de Ingeniería “Estudio integral para desarrollar un sistema de tratamiento y detección rápida de plaguicidas presentes en agua a base de nano-partículas tipo Fenton y un dispositivo por espectroscopia foto-acústica pulsada". PAPIIT Con el primero se establecieron los principios que rigen la sonoluminiscencia por colapso de una burbuja de gas inmersa en un líquido. Este proyecto ayudo a examinar los límites en los cuales sucede la sonoluminiscencia estable para alcanzar los pulsos de luz más intensos usando como medio líquido agua (Godínez y Navarrete, 2008). Contamos con resonadores esféricos de diferentes volúmenes en donde se reproduce la luminiscencia periódica por irradiación acústica. Sin embargo, debido a que su intensidad es débil y el ancho de su pulso es muy corto se optó por implementar otros métodos para reproducir la luminiscencia. Entre estos métodos se encuentra en colapso inercial de una burbuja cónica en tubo U. Este sistema se implemento durante este proyecto. El dispositivo en forma de U tubular termina en un cono en uno de sus brazos, en donde se hace colapsar inercialmente un volumen de gas previamente introducido a baja presión. Para generar el pulso de luz, se llena parcialmente el tubo U con un líquido, luego se hace vacío en ambos brazos y se le introduce gas a baja presión (2030 Pa) en el brazo en donde se encuentra la terminación cónica, en seguida, en el otro brazo, se introduce rápidamente aire a presión (125x103 Pa), alcanzando una relación de compresión de alrededor de 300 veces. En estos experimentos se encontró que la intensidad del pulso de luz disminuye al disminuir su ancho. El ancho de los pulsos varía de 40 a 200 microsegundos. Las bandas espectrales moleculares y atómicas de la luminiscencia vienen superpuestas sobre un continuo que incrementa su intensidad que va de 300 a 800 nm. Al disminuir la presión del gas domina la emisión molecular, mientras que a presiones más altas resulta en un continuo mas intenso. Esta aproximación hidrodinámica es mucho más atractiva que la aproximación acústica desde el punto de vista de la ingeniería para ser aplicada. (Ver Fig. A). Con el segundo proyecto se han sintetizado fotocatalizadores de Hierro soportados sobre carbón activado. Estos fotocatalizadores se basan en la reacción Fenton que se define como la generación catalítica de radicales hidroxilo a partir de la reacción en cadena entre el ión ferroso y el peróxido de hidrógeno, aunque esta reacción puede ser también iniciada por la presencia de iones férricos. La velocidad de reacción del reactivo Fenton está generalmente limitada por la velocidad de generación de radicales OH. Aunado a esto, también se desarrollo la metodología para detectar pesticidas a nivel traza por fotoacústica pulsada [Hernández y Navarrete, 2008]. Por lo descrito anteriormente, el objetivo principal de este proyecto es el desarrollo de un prototipo experimental para el tratamiento de aguas a nivel terciario aunado a un sistema de detección rápida de plaguicidas a nivel traza, aplicando la integración de las tecnologías: cavitación luminiscente y fotocatalizadores tipo fenton. Desarrollando además, una valoración económica e ingenieril para su aplicación a nivel semi-masivo. El tratamiento del agua se hará a través de una cámara de cavitación (reactor) que integrará las dos tecnologías: la cavitación hidrodinámica luminiscente y fotocatalizadores tipo Fenton; con ambas tendremos un aumento en la eficiencia biocida para la limpieza y desinfección del agua tratada. También, el proyecto propuesto pretende establecer un vínculo entre los investigadores que trabajan la parte teórica como la experimental de la cavitación luminiscente (II-Lab. de Pruebas no destructivas y CCADET-Laboratorio de fotofísica) y los investigadores que trabajan en los procesos físico- químicos para el tratamiento de aguas (II-Lab. de Ingeniería Ambiental) y de Mecánica Aplicada (II, Lab. de electromecánica ). Igualmente, el proyecto intenta ofrecer una contribución novedosa al establecer los principios de la cavitación luminiscente para limpieza y desinfección de agua a nivel terciario, así como establecer la metodología para la limpieza a nivel semi-masivo. Los resultados serán validados por medio de pruebas con otras técnicas conocidas. El proyecto completo se estima terminarlo en tres años. Para cumplir con el objetivo principal se abordará el problema desde varios puntos de vista experimental, fundamental y de divulgación: Experimental. Primara parte I. Evaluación de la producción de los radiales OH en la luminiscencia reproducida en tubo U. La evolución de la producción de los radicales OH y oxidantes H2O2 y O3 se hará mediante espectroscopia en tiempo real usando el dis
Tema
Fotofísica, ingeniería ambiental, pruebas no destructivas y mecánica aplicada; Ingenierías
Identificador global
http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN107509

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