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Título: Síntesis de aerogeles 3D de óxido de grafeno reducido con gradiente de porosidad para remoción de aceites vegetales de aguas artificiales.
Autor: Ordóñez Oviedo, Daniel Humberto
Director: Rosas Laverde, Nelly María
Palabras clave: ACEITE VEGETAL
AEROGEL
ÓXIDO DE GRAFENO REDUCIDO
ABSORCIÓN
Fecha de publicación: 27-may-2024
Editorial: Quito : EPN, 2024.
Citación: Ordóñez Oviedo, D.H.(2024).Síntesis de aerogeles 3D de óxido de grafeno reducido con gradiente de porosidad para remoción de aceites vegetales de aguas artificiales. 73 páginas. Quito : EPN, 2024.
Resumen: Reduced graphene oxide (rGO) aerogels have been studied for contaminants removal from water sources, namely vegetable oils, in aqueous solutions. These materials exhibit excellent properties such as low density, high porosity, and specific surface area, making them an excellent alternative for absorption applications. In this research, the pore gradient in the obtained aerogels was studied using hydrothermal reduction, followed by a freeze casting process to form the matrix and the addition of a spacer, in this case, carbon nanotubes (CNT) and ethylenediamine (EDA), to finally obtain the aerogel through a lyophilization process. The samples were characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), Raman spectroscopy, scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive X-ray analysis (EDX). Absorption tests were performed with vegetable oils of different dynamic viscosities. The results showed that the porosity of the aerogels monoliths obtained, which were divided in three sections (Top, middle and bottom) decreased from the upper section to the lower section. Furthermore, the aerogels performed better as the dynamic viscosity of the oil and the pore gradient increased, especially from the lower section to the upper section. The unmodified aerogels achieved the best absorption capacity of 66.44 g/g in its top section. On the other hand, the oil absorption performance was better for the freeze-molded aerogels at a lower rate (higher temperature) compared to a higher rate. Regarding the spacers, it was observed that modification with CNT resulted in lower absorption performance of the aerogels due to the dispersing agent content. Modification with EDA showed the best absorption performance regardless of the pore gradient, reaching a maximum value of 122 g/g at room temperature. Finally, absorption tests were conducted at 60 °C, and it was determined that all EDA-modified aerogels improved their performance in terms of absorption capacity (a maximum of 156 g/g was recorded) and absorption rate (a maximum of 15 g/(g*s) in just 10 s.
Descripción: En este proyecto se sintetizaron materiales absorbentes de aerogeles de óxido de grafeno reducido para la eliminación aceites vegetales en soluciones acuosas. Estos materiales presentan excelentes propiedades como son baja densidad, alta porosidad y área superficial específica, lo que los convierte en una excelente alternativa para aplicaciones de absorción. En esta investigación, se ha estudiado el gradiente de porosidad en los aerogeles obtenidos mediante reducción hidrotérmica, seguido de un proceso de congelación para formar la matriz y la adición de un espaciador, en este caso nanotubos de carbono (CNT) y etilendiamina (EDA), para finalmente obtener el aerogel por un proceso de liofilización. Las muestras fueron caracterizadas mediante espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopía Raman, microscopía electrónica de barrido (SEM) y un análisis elemental por rayos X (EDX). Se realizaron ensayos de absorción con aceites vegetales con diferentes viscosidades dinámicas. Los resultados mostraron que la porosidad de los monolitos de los aerogeles obtenidos, al ser divididos en tres partes (superior, media e inferior) disminuyó al pasar de la sección superior a la inferior. Además, los aerogeles tuvieron un mejor desempeño a medida que aumentaba la viscosidad dinámica del aceite y el gradiente de porosidad, especialmente de la sección inferior a la superior. Así, los aerogeles no modificados con espaciadores, alcanzaron la mejor capacidad de absorción de 66.44 g/g en la zona superior. Por otro lado, el rendimiento de absorción de aceite fue mejor para los aerogeles moldeados por congelación a una velocidad más baja (menor temperatura de congelación) que a una más alta. En cuanto a los espaciadores, se evidenció que la modificación con CNT resultó en un menor rendimiento de absorción de los aerogeles debido al contenido del agente dispersante, mientras que, la modificación con EDA mostró el mejor rendimiento de absorción, independientemente del gradiente de porosidad, alcanzando el valor máximo de 122 g/g a temperatura ambiente. Finalmente, se hicieron ensayos de absorción a 60 °C y se determinó que todos los aerogeles modificados con EDA mejoraron su rendimiento tanto en términos de capacidad de absorción (se registró un máximo de 156 g/g como en la tasa de absorción (se registró un máximo de 15 g/(g*s) en solo 10 s.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/25712
Tipo: masterThesis
Aparece en las colecciones:Tesis Maestría en Materiales, diseño y producción (FC)

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