Se propone el uso de nanopartículas como una alternativa para la desinfección de aguas, por su efecto biocida y posteriormente su purificación mediante membranas compósitas incorporadas de materiales nanoparticulados para ser usadas en ósmosis inversa y nanofiltración. La nanotecnología apunta a soluciones vanguardistas para la remediación de problemas ambientales y muchos otros enfrentados por la humanidad (Martínez-Gutiérrez et al., 2010). En este trabajo se presenta un estudio comparativo de la efectividad antibacterial de nanopartículas metálicas y de aguas de diferente composición química contra dos microorganismos: E. coli y E. faecalis, utilizando concentraciones mínimas inhibitorias (CMI) y bactericidas (CMB) de acuerdo con la norma NCCLS-CLSI (Clinical and Laboratory Standars Institute), N7A7, 2006, 26(2), esto como resultado de una primera etapa del proyecto. Se sintetizaron cinco diferentes tipos de partículas metálicas y se caracterizaron mediante las técnicas de microscopía electrónica de transmisión (MET), dispersión dinámica de luz (DDL) y espectroscopía UV-visible. Se prepararon dos matrices de agua de diferente composición química con compuestos inorgánicos. De las partículas sintetizadas, las que tienen mejores resultados bactericidas son las nanopartículas de plata Ag A (14 nm), que presentan una CMI de 13.37 µg/ml para E. coli y 40.13 µg/ml para E. faecalis, y las nanopartículas de plata Ag E (3 nm), con una CMI 6.68 µg/ml para E. coli y 13.37 µg/ml para E. faecalis. Se concluye que la actividad antibacterial de las nanopartículas es mayor para bacterias Gram-Negativas, excepto para el cobre, y que entre menor tamaño tengan las nanopartículas, mayor es su actividad bactericida.

Uno de los metales presentes en el agua es el hierro (Fe), este es un elemento que de manera natural llega a los cuerpos de agua y es fundamental para la salud de los seres humanos en concentraciones trazas. Sin embargo, el inadecuado manejo de desechos industriales y la oxidación de tuberías genera un incremento de este metal en cuerpos hídricos. En este trabajo se evalúa la capacidad de la cascarilla de arroz (CDA) para adsorber Fe de medios acuosos y así poder cumplir con lo estipulado en la norma y disminuir las enfermedades asociadas a la presencia de este metal. El procedimiento que se realizó en esta investigación consistió en pretratar la CDA para remover todas sus impurezas y suciedades, posteriormente se realizaron dos moliendas con ayuda de dos molinos, uno de alta energía y uno de bolas, esto con el fin de producir material nanométrico y harina. Luego, se realizaron ensayos de adsorción para determinar tanto el tiempo de equilibrio como el porcentaje de remoción de Fe de cada muestra en diferentes diluciones madre, las cuales fueron de 3 mg/L, 0.3 mg/L y 0.03 mg/L de hierro. Dichas concentraciones se escogieron teniendo en cuenta el valor máximo establecido en la norma colombiana y las concentraciones típicas en el recurso hídrico. Al realizar la molienda se obtuvo que el material extraído del molino de bolas era más homogéneo y tenía un tamaño de partículas más pequeño que el molino de alta energía. Por otro lado, mediante los ensayos de adsorción se estableció que el tiempo de equilibrio para ambas muestras fue de 24 h. Adicionalmente, se determinó que la CDA nanométrica lograba disminuir entre el 33 % y 93 % de Fe, cuando este se encontraba en una dilución de 0.3 mg/L, mientras que la harina de CDA removió 36 % del metal. En conclusión, los resultados mostraron que el uso de la CDA nanométrica remueve mayores concentraciones de Fe en comparación con la harina de CDA, cuando este se encuentra en concentraciones inferiores a 3 mg/L. | One of the metals presents in water is iron (Fe), this is an element that naturally reaches the bodies of water and is essential for the health of human beings in low concentrations. However, the inadequate management of industrial waste and the oxidation of pipes generates an increase of this metal in water bodies. In this work the capacity of the rice husk to adsorb Fe from aqueous media is evaluated. The procedure that was carried out in this investigation consisted of pretreating the rice husk to remove all its dirt, then two grinding were carried out with the help of two mills, one of high energy and the second one was the ball mill, this in order to produce nanometric material and flour. Then, tests of adsorption were carried out to determine the equilibrium time and the percentage of Fe removal from each sample in different dilutions, which were 3 mg / L, 0.3 mg / L and 0.03 mg / L of iron. These concentrations were chosen considering the maximum value established in the Colombian standard and the typical concentrations in the water resource. When grinding, it was obtained that the material extracted from the ball mill was more homogeneous and had a smaller particle size than the obtained at the high energy mill. On the other hand, through adsorption tests it was established that the equilibrium time for both samples was 24 h. Additionally, it was determined that nanometric rice husk was able to remove between 33 % and 93 % Fe, when it was at a dilution of 0.3 mg / L, while rice husk flour removed 36 % of the metal. In conclusion, the results showed that the use of nanometric rice husk removes higher concentrations of Fe compared to rice husk flour, when it is found in concentrations lower than 3 mg / L. | Ingeniero Ambiental | Pregrado

Resumen: Se obtuvieron nanomateriales magnéticos por medios físicos como lo es el aerosol asistido por deposición de vapor (ACCVD) y medios químicos (coprecipitación química), los cuales demostraron tener una excelente capacidad de remoción de arsénico (As) y otras impurezas contenidas en agua empleada para consumo humano, esta opción de tratamiento de agua contaminada con As es una alternativa viable al ser comparada con otros métodos comerciales de tratamiento disponibles en el mercado. Los materiales obtenidos por dos técnicas de síntesis se analizaron desde el punto de vista técnico y económico; de acuerdo con su costo de obtención y la capacidad de remoción; en ambos procesos de síntesis se usaron reactivos de alta pureza: Cloruro Férrico (FeCl3·6H2O, (JT Baker)), Cloruro Ferroso (FeCl2·4H2O, (JT Baker)), agua tridestilada (JT Baker), e Hidróxido de Amonio (NH4OH). El tamaño y composición de las nanopartículas fueron conseguidos variando las condiciones experimentales, se obtuvo Fierro (Fe) metálico y Hematita (Fe2O3) por métodos físicos, donde la capacidad de remoción es del 100% a los 5 minutos de contacto con el agua contaminada de arsénico; también se obtuvo magnetita por medios químicos que al mismo tiempo de contacto tuvo el 95% de remoción de arsénico. Ambos materiales se analizaron por medio de microscopia electrónica de transmisión (TEM) y microscopia electrónica de barrido (SEM). La magnetita demostró que tiene la capacidad de remover otros elementos químicos presentes en el agua para consumo humano como: Cl, Ca, Na y S.

Resumen: Se obtuvieron nanomateriales magnéticos por medios físicos como lo es el aerosol asistido por deposición de vapor (ACCVD) y medios químicos (coprecipitación química), los cuales demostraron tener una excelente capacidad de remoción de arsénico (As) y otras impurezas contenidas en agua empleada para consumo humano, esta opción de tratamiento de agua contaminada con As es una alternativa viable al ser comparada con otros métodos comerciales de tratamiento disponibles en el mercado. Los materiales obtenidos por dos técnicas de síntesis se analizaron desde el punto de vista técnico y económico; de acuerdo con su costo de obtención y la capacidad de remoción; en ambos procesos de síntesis se usaron reactivos de alta pureza: Cloruro Férrico (FeCl3·6H2O, (JT Baker)), Cloruro Ferroso (FeCl2·4H2O, (JT Baker)), agua tridestilada (JT Baker), e Hidróxido de Amonio (NH4OH). El tamaño y composición de las nanopartículas fueron conseguidos variando las condiciones experimentales, se obtuvo Fierro (Fe) metálico y Hematita (Fe2O3) por métodos físicos, donde la capacidad de remoción es del 100% a los 5 minutos de contacto con el agua contaminada de arsénico; también se obtuvo magnetita por medios químicos que al mismo tiempo de contacto tuvo el 95% de remoción de arsénico. Ambos materiales se analizaron por medio de microscopia electrónica de transmisión (TEM) y microscopia electrónica de barrido (SEM). La magnetita demostró que tiene la capacidad de remover otros elementos químicos presentes en el agua para consumo humano como: Cl, Ca, Na y S.

En el presente estudio se sintetizaron nanopartículas de hierro cerovalentes (FeNPs) para la remoción de cuatro colorantes sintéticos: rojo congo, amarillo titán, tartrazina y violeta de metilo en agua. Las FeNPs se prepararon por reducción del cloruro férrico con borohidruro de sodio en medio inerte, con un rendimiento de reacción del 91,82 %. Para evaluar el efecto de la remoción de los colorantes usando las FeNPs, se emplearon concentraciones de 25, 50 100, 150 y 200 g/L de FeNPs con tiempos de contacto en agua de 10, 20 y 30 minutos, y se analizó la variación de pH a 3, 5, 7, 9 y 11. Las nanopartículas sintetizadas se caracterizaron por Microscopía Electrónica de Barrido (SEM, por sus siglas en inglés) y con detector de Rayos X (EDX). Se verificó la remoción de los colorantes en agua por Espectroscopía de Infrarrojos con Transformada de Fourier (FT-IR) y Espectroscopia UV-Vis. De acuerdo a los resultados, se obtuvieron nanopartículas agregadas en forma de hilo de 53.3, 60.4 y 92.1 nm. El análisis elemental SEM-EDX identificó la presencia de hierro en 86.2%. Por Espectroscopía FT-IR se comparó el espectro de cada colorante puro con el del complejo FeNPs-colorante, para constatar el acoplamiento del colorante por acción de las nanopartículas. Los parámetros más adecuados de remoción se dieron al emplear 200 g/L de FeNPs con un tiempo de contacto en agua de 30 minutos. Se logró una eficiencia de remoción máxima del 95,55% para el rojo congo, 85,96% para el amarillo titán, 83,28% para la tartrazina y 95,96% para el violeta de metilo. Respecto a la variación del pH, la remoción se vio favorecida al usar pH 3, con una eficiencia del 96,81% para el rojo congo, 92,55% para el amarillo titán, 90,01% para la tartrazina y 98,71% para el violeta de metilo. La aplicabilidad de las nanopartículas de hierro cerovalentes se demostró con la rápida y fácil decoloración del agua contaminada con los colorantes.

La presencia de arsénico en el agua potable es una amenaza para la salud. Actualmente, en acuíferos mexicanos e internacionales los niveles de arsénico se encuentran muy por encima de los máximos recomendados por la Organización Mundial de la Salud. La intoxicación por arsénico tiene efectos agudos y crónicos, provocando incluso la muerte. La remoción de este contaminante del agua potable es tema de gran interés social. La tecnología actual para su remoción es poco efectivas; se producen subproductos no deseados, utilizan membranas costosas, o utilizan gran cantidad energía para su funcionamiento. Esta investigación propone una alternativa económica a este problema. El objetivo es evaluar la síntesis de nanopartículas de óxidos de hierro mediante la inmersión en agua de material férreo de desecho —clavos y alambre—, proponer un método de soporte sobre una matriz de carbón activado basado en la molienda mecánica y precipitación por evaporación del solvente y la construcción de una isoterma de adsorción para evaluar la remoción. Los resultados fueron favorables, logrando una capacidad máxima de adsorción en monocapa de 1.13 mg/g y logrando una máxima de adsorción fue de 7.4 mg de As/g de adsorbente, a una concentración al equilibrio de 17.18 mg/L. Se obtuvo una eficiencia de remoción de arsénico hasta del 85.5% para concentraciones bajas de arsénico.

"En este informe se estudia la fotocatálisis heterogénea para tratamiento de aguas usando nanopartículas de óxido de tungsteno (WO3) modificado con plata (Ag). Particularmente, se analizó el efecto que tiene la modificación de este compuesto en la degradación del naranja de metilo. Para la modificación del WO3 se varió el tiempo de agitación y la concentración de NaBH_4, el cual permite reducir la plata presente en el perclorato de plata (AgClO_4) para luego fijarse en las paredes del WO3. Sin embargo, las muestras obtenidas de WO3 modificado no lograron degradar el colorante, lo que se puede deber principalmente a la formación de aglomeraciones durante la modificación." -- Tomado del Formato de Documento de Grado | "In this report heterogeneous photocatalysis is studied for water treatment using nanoparticles of tungsten oxide (WO3) modified with silver (Ag). In particular, the effect of the modification of this compound on the degradation of methyl orange was analyzed. For the modification of the WO3, the stirring time and the concentration of NaBH_4 were varied, which allows to reduce the silver present in the silver perchlorate (AgClO_4) and then fix it in the walls of WO3. However, the samples obtained from modified WO3 failed to degrade the dye, which can be mainly due to the formation of agglomerations during the modification." -- Tomado del Formato de Documento de Grado | Ingeniero Químico | Pregrado

La contaminación hídrica es una de las problemáticas de mayor interés, pues impacta los recursos naturales y genera afectaciones en términos de salud pública. La actividad industrial es una de las principales fuentes de contaminación y los compuestos químicos orgánicos uno de los contaminantes relevantes, al ser persistentes y difíciles de remover por métodos convencionales. En los últimos años, el uso de nanopartículas para el tratamiento del agua ha sido de gran interés y la oxidación catalítica se ha convertido en una alternativa de enorme potencial de implementación para la degradación de contaminantes. Se realiza una prueba de concepto para determinar si las nanopartículas pueden funcionar como un nanocatalizador para degradar colorantes, al ser irradiados con luz UV. Para esto se utiliza azul de metileno y NPs de óxido de titanio. El montaje es una solución de AM de 100 mg/L, mezclada con NPs de 1000, 100, 10 y 1 mg/L en diferentes cajas de Petri, que son expuestas a luz UV por 30, 60, 120, 180 y 360 minutos. Esta prueba se realizó en triplicados para cada concentración e intervalo de tiempo, generando un total de 60 muestras. Fue posible concluir que las NPs de dióxido de titanio funcionan como un catalizador en la degradación del AM pero no son determinantes en el proceso, pues las muestras blanco presentaron remoción en todos los casos. No obstante, se observó una relación proporcional entre la concentración de NPs y el porcentaje máximo de remoción alcanzado y entre el porcentaje de remoción y el tiempo de exposición a la luz UV y se concluye que la fotocatálisis resulta eficiente en la remoción de 100 mg/L de AM, para concentraciones mayores a 100 mg/L de NPs, pues a los 360 minutos de exposición se alcanzan remociones promedio de 87.27 % - 98.54 %. Si bien se verifica el potencial de la nanotecnología en el tratamiento del agua, es importante considerar las limitaciones del estudio | Water pollution is one of the most addressed environmental problems, since it impacts natural resources and generates effects in terms of public health. Industrial activity is one of the main sources of pollution and organic chemical compounds one of the relevant pollutants, being persistent and difficult to remove by conventional methods. In recent years, the use of nanoparticles for water treatment has been of great interest and catalytic oxidation has become an alternative with enormous implementation potential for the degradation of pollutants. A proof of concept is carried out to determine if the nanoparticles can function as a nanocatalyst to degrade dyes, when irradiated with UV light. For this, methylene blue and titanium oxide NPs are used. The assembly is a 100 mg / L AM solution, mixed with 1000, 100, 10 and 1 mg / L NPs in different Petri dishes, which are exposed to UV light for 30, 60, 120, 180 and 360 minutes. . This test was performed in triplicates for each concentration and time interval, generating a total of 60 samples. It was possible to conclude that the titanium dioxide NPs function as a catalyst in the degradation of AM but are not decisive in the process, since the target samples showed removal in all cases. However, a proportional relationship was observed between the concentration of NPs and the maximum percentage of removal reached and between the percentage of removal and the time of exposure to UV light and it is concluded that photocatalysis is efficient in removing 100 mg / L of AM, for concentrations greater than 100 mg / L of NPs, since at 360 minutes of exposure average removals of 87.27% - 98.54% are reached. Although the potential of nanotechnology in water treatment is verified, it is important to consider the limitations of the study | Ingeniero Ambiental | Pregrado

Debido a la creciente demanda mundial de energía y la disponibilidad cada vez más limitada de los crudos convencionales, se está prestando una gran atención a la explotación de los crudos pesados y extrapesados. Esto dado que, al momento de extraer el crudo en los pozos, el agua se mezcla con el crudo generando emulsiones. La acción del agua en este sistema crea serios desafíos tecnológicos a causa de las fallas en la producción, la alta viscosidad de la emulsión, la reducción del rendimiento de las refinerías y el aumento inaceptable del costo de las unidades de proceso posteriores; razón por la cual el agua debe ser removida del crudo. Además, este problema ha causado el sistemático aumento en las exigencias ambientales por parte de las naciones con respecto al uso de sus recursos naturales... | Due to the growing global demand for energy and the increasingly limited availability of conventional crudes, great attention is being paid to the exploitation of heavy and extra-heavy crudes. This is because, when extracting the crude oil in the wells, the water mixes with the crude, generating emulsions. The action of water in this system creates serious technological challenges due to production failures, the high viscosity of the emulsion, the reduction of refinery performance and the unacceptable increase in the cost of subsequent processing units ; reason why the water must be removed from the crude. In addition, this problem has caused the systematic increase in environmental demands on the part of nations with respect to the use of their natural resources... | Ingeniero Químico | Pregrado