Síntesis de espumas de dendritas bimetálicas Cu-Ni por electrodeposición asistida por plantilla para la eliminación de mercurio de aguas contaminadas

El Convenio de Minamata es un acuerdo multilateral ambiental que tiene como objetivo proteger la salud humana y el medio ambiente de los efectos adversos del mercurio; sin embargo, Colombia es uno de los países que sigue generando una alta contaminación por mercurio, por lo que es necesario desarrol...

Full description

Autores:
Torres Bermúdez, Santiago
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad Industrial de Santander
Repositorio:
Repositorio UIS
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/12550
Acceso en línea:
https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/12550
https://noesis.uis.edu.co
Palabra clave:
Espumas de nanodendritas
Amalgamación electroquímica
Descontaminación de agua
Desplazamiento galvánico
Mercurio
Nanodendrite Foams
Electrochemical Amalgamation
Water Decontamination
Galvanic Displacement
Mercury
Rights
openAccess
License
Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
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description El Convenio de Minamata es un acuerdo multilateral ambiental que tiene como objetivo proteger la salud humana y el medio ambiente de los efectos adversos del mercurio; sin embargo, Colombia es uno de los países que sigue generando una alta contaminación por mercurio, por lo que es necesario desarrollar alternativas para eliminar el mercurio. Con esta finalidad, se sinterizaron 3 estructuras tridimensionales con distinta proporción Cu:Ni mediante el método de la plantilla dinámica de burbujas de hidrógeno. Estos materiales fueron investigados para evaluar la capacidad de remoción electroquímica de mercurio a partir de una solución sintética de composición 0.1 mM HgCl2 en 0.5 M NaNO3, a través de la formación de una amalgama. Las imágenes obtenidas de los microscopios óptico, electrónico de barrido y de transmisión muestran que los materiales tienen distinto tamaños de poro y son formados por dendritas nano y micrométricas. Un mapeo elemental por EDS y datos de absorción atómica muestran que el Cu y el Ni se encuentran formando aleaciones denominadas CuNi1, CuNi2 y CuNi3, y que la cantidad de Ni aumenta en el siguiente orden CuNi1 <CuNi2 <CuNi3. La resistencia mecánica de las espumas de dendritas se evalúo bajo un flujo laminar y turbulento. El grado de remoción de mercurio fue determinado por análisis de absorción atómica y de imágenes, ya que la formación de una amalgama sobre la espuma cambia su morfología cerrando los poros de la estructura. Los materiales son capaces de remover Hg2+ a través de un proceso redox de desplazamiento galvánico; sin embargo, se liberan hacia la solución Cu2+ y Ni2+ en proporciones estequiométricas al Hg2+ reducido, lo que es evitado al suministrar un potencial. Entre mayor es la cantidad de Ni en las espumas, la cantidad de mercurio removido es mayor.
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Con esta finalidad, se sinterizaron 3 estructuras tridimensionales con distinta proporción Cu:Ni mediante el método de la plantilla dinámica de burbujas de hidrógeno. Estos materiales fueron investigados para evaluar la capacidad de remoción electroquímica de mercurio a partir de una solución sintética de composición 0.1 mM HgCl2 en 0.5 M NaNO3, a través de la formación de una amalgama. Las imágenes obtenidas de los microscopios óptico, electrónico de barrido y de transmisión muestran que los materiales tienen distinto tamaños de poro y son formados por dendritas nano y micrométricas. Un mapeo elemental por EDS y datos de absorción atómica muestran que el Cu y el Ni se encuentran formando aleaciones denominadas CuNi1, CuNi2 y CuNi3, y que la cantidad de Ni aumenta en el siguiente orden CuNi1 <CuNi2 <CuNi3. La resistencia mecánica de las espumas de dendritas se evalúo bajo un flujo laminar y turbulento. El grado de remoción de mercurio fue determinado por análisis de absorción atómica y de imágenes, ya que la formación de una amalgama sobre la espuma cambia su morfología cerrando los poros de la estructura. Los materiales son capaces de remover Hg2+ a través de un proceso redox de desplazamiento galvánico; sin embargo, se liberan hacia la solución Cu2+ y Ni2+ en proporciones estequiométricas al Hg2+ reducido, lo que es evitado al suministrar un potencial. Entre mayor es la cantidad de Ni en las espumas, la cantidad de mercurio removido es mayor.PregradoIngeniero MetalúrgicoThe Minamata Convention is a multilateral environmental agreement that aims to protect human health and the environment from the adverse effects of mercury; however, Colombia is one of the countries that continues to generate high mercury pollution, so it is necessary to develop alternatives to eliminate mercury. Thus, three 3D structures with different Cu: Ni ratios were sintered using the method of the dynamic template of hydrogen bubbles. These materials were investigated to evaluate the electrochemical removal capacity of mercury from a synthetic solution of composition 0.1 mM HgCl2 in 0.5 M NaNO3 through the formation of an amalgam. Images obtained from optical, scanning electron, and transmission microscopes show that materials have different pore sizes and are formed of nano and micrometric dendrites. Elemental mapping by EDS and atomic absorption data show that Cu and Ni form alloys named CuNi1, CuNi2, and CuNi3 and that the amount of Ni increases in the following order CuNi1 <CuNi2 <CuNi3. The mechanical strength of the dendrite foams was evaluated under laminar and turbulent flow. The degree of mercury removal was determined by atomic absorption and imaging analysis because the formation of an amalgam on the foam changes its morphology by closing the pores of the structure. Dendrite foams can remove Hg2+ through a galvanic displacement process releasing Cu2+ and Ni2+ into solution in stoichiometric ratios to the reduced Hg2+, which is prevented by applying a potential. The greater the amount of Ni in the foams, the greater the amount of mercury removed.application/pdfspaUniversidad Industrial de SantanderFacultad de Ingeníerias FisicoquímicasIngeniería MetalúrgicaEscuela de Ingeniería Metalúrgica y Ciencia de MaterialesEspumas de nanodendritasAmalgamación electroquímicaDescontaminación de aguaDesplazamiento galvánicoMercurioNanodendrite FoamsElectrochemical AmalgamationWater DecontaminationGalvanic DisplacementMercurySíntesis de espumas de dendritas bimetálicas Cu-Ni por electrodeposición asistida por plantilla para la eliminación de mercurio de aguas contaminadasSynthesis of Cu-Ni Bimetallic Dendrite Foams by Template-Assisted Electrodeposition for Mercury Removal from Polluted WaterTesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregradohttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bccehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fORIGINALDocumento.pdfDocumento.pdfapplication/pdf12695397https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/235d4b3a-a343-4856-8757-be681e469457/download6536e212510f2e42392a2f5c3bb9fe09MD51Carta de autorización.pdfCarta de autorización.pdfapplication/pdf139351https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/6728d455-f443-4b1e-8f8a-76d70df5e77c/download5105875828ccf63bcf89b59f90f28868MD52Nota de proyecto.pdfNota de proyecto.pdfapplication/pdf293755https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/601adcc8-0f12-46ab-8a1d-116063b7b673/download0fb5bcb656058272872c3df301b32576MD53Carta de confidencialidad.pdfCarta de confidencialidad.pdfapplication/pdf172442https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/7a6610df-a16a-4055-b82e-1ba123a145b0/download829f4430efd7a2c3b84c739532c076efMD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82237https://noesis.uis.edu.co/bitstreams/564ebe26-3eeb-4ba2-8ac5-5f6f01ea09a3/downloadd6298274a8378d319ac744759540b71bMD5520.500.14071/12550oai:noesis.uis.edu.co:20.500.14071/125502023-03-14 16:37:15.939http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessembargohttps://noesis.uis.edu.coDSpace at UISnoesis@uis.edu.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