EP Ingeniería Química

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Síntesis y caracterización de hidrogeles superabsorbentes a base de celulosa, alcohol polivinilico (PVA) y ácido acrílico (AA) con potencial aplicación para la agricultura
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2022) Rojas Suárez, Carmen Luz; Carranza Oropeza, María Verónica; Pinzón Moreno, Diego David
Sintetiza y caracteriza una gama de hidrogeles superabsorbentes preparados a base de celulosa, alcohol polivinílico y ácido acrílico para verificar su potencial uso en la agricultura. El sistema utilizado para la preparación fue un reactor de tanque con agitación continua bajo condiciones de atmósfera inerte a una temperatura de 50°C con un tiempo de reacción de 4 horas y agitación constante de 600 rpm. Para estudiar la mejor formulación para preparar el hidrogel, se propuso un diseño de experimento (DOE) con dos factores relación entre CEL/PVA y concentraciones de agente entrecruzante N´N Metilenbisacrilamida (MBA), con tres niveles para cada variable. Los hidrogeles obtenidos fueron evaluados en su capacidad de hinchamiento/deshinchamiento en agua destilada, soluciones salinas, diferentes pH y temperaturas. Los resultados de hinchamiento en agua destilada mostraron valores entre 211.74 g/g y 575.89 g/g; mientras tanto; en soluciones salinas, se observó un efecto respecto a la carga iónica generando mayor capacidad de hinchamiento para soluciones con iones en el siguiente orden Ca+2 < Mg+2 < K+ < Na+; además, en un medio ácido/básico el hidrogel responde favorablemente alcanzando hinchamientos similares a un medio neutro. Por otro lado, para determinar el comportamiento de deshidratación o liberación de la cantidad de agua absorbida, se sometió el hidrogel hinchado a una temperatura de 40°C apreciándose la reducción de volumen en forma decreciente entre un periodo de 3 a 4 días. Finalmente los resultados obtenidos mostraron, que los hidrogeles preparados con una menor relación CEL/PVA y menor concentración de agente reticulante, posibilitan absorber grandes volúmenes de agua, esto lo caracteriza como hidrogeles superabsorbentes; siendo estables en soluciones salinas, pH y soportan condiciones de temperatura a 40°C; por lo tanto, poseen un gran potencial para ser aplicadas a la agricultura, además, de estar conformados por componentes que promueven la química verde por ser biodegradables y ecológicos.
Síntesis y caracterización de hidrogeles a base de almidón y ácido acrílico para su potencial uso en la agricultura
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Maurate Fernández, Isabel Rosali; Carranza Oropeza, María Verónica; Pinzon Moreno, Diego David
Determina la influencia de concentración de MBA y relación de polímeros sobre el hinchamiento de hidrogeles a base de almidón y ácido acrílico mediante la técnica de superficie de respuesta evaluando sus propiedades hidrofilias en diferentes condiciones de concentraciones salinas y pH. Para ello los hidrogeles a base de almidón y ácido acrílico se sintetizaron siguiendo un procedimiento de 7 etapas experimentales: (1) Sintesis de hidrogeles, (2) Hinchamiento de hidrogeles en agua destilada, (3) Cinética de hinchamiento de los hidrogeles, (4) Análisis del diseño y optimización del hinchamiento del hidrogel, (5) Caracterización estructural y morfológica del hidrogel, (6) Comportamiento del hidrogel con respecto al medio, (7) Pruebas de aplicación del hidrogel. Se concluye que Mediante la regresión no-lineal e indicadores estadísticos se constató la influencia de la relación de polímeros (en su término cuadrático) y de la concentración de MBA (en su término lineal y cuadrático) en el hinchamiento del hidrogel, con alta confiabilidad. Además, usando la técnica de superficie de respuesta se logra describir el comportamiento del hinchamiento del hidrogel en función de esos factores; determinando que la relación de polímeros = 7.03 g ácido acrílico/g almidón y concentración de MBA=0.02% maximizan el hinchamiento del hidrogel.
Síntesis y caracterización de nanopartículas de óxido de titanio usando extracto de cáliz de Fragaria × ananassa (fresa) y evaluación de su rendimiento de producción para su potencial aplicación en la agricultura
(Universidad Nacional Mayor de San Marcos, 2024) Vilchez Ysla, Ernesto Andree; Vilchez Ysla, Luis Adrian; Carranza Oropeza , María Verónica
Se sintetizaron nanopartículas de dióxido de titanio (NPsTiO2) mediante la síntesis verde, utilizando como precursor metálico una solución de 0.25 M de Butóxido de titanio y como agente reductor el extracto de cáliz de Fragaria × ananassa (fresa). Primeramente, se determinó el contenido fenólico del extracto con el método Folin Ciocalteu. Luego, se evaluaron las variables independientes de síntesis como la relación precursor de butóxido de titanio / extracto de cáliz de Fragaria × ananassa (v / v) y la temperatura de calcinación para obtener valores óptimos que permitan sintetizar nanopartículas con características adecuadas para su potencial aplicación en la agricultura y desarrollar un diagrama de flujo de proceso (PFD) para esta síntesis en el software Aspen HYSYS. Para ello, las nanopartículas sintetizadas fueron caracterizadas mediante espectroscopia UV vis para identificar a las NPsTiO2, difracción de rayos X (XDR) para identificar la fase cristalina y composición de la nanopartícula, microscopía electrónica de barrido (SEM) para determinar la morfología, dispersión de Luz Dinámica (DLS) para determinar el tamaño hidrodinámico y dispersión de luz de análisis de Fase (PALS) para determinar el potencial Z de la nanopartícula. Del análisis del extracto, se determinó que contiene 1.797 mg de ácido gálico / g de extracto de cáliz de Fragaria × ananassa. Del análisis de las variables independientes y la caracterización de las NPsTiO2 se determinó que los valores óptimos de síntesis que permiten producir nanopartículas en fase anatasa, de forma esférica, de tamaño hidrodinámico menor 50 nm y potencial Z mayor a 20 absoluto son una relación precursor de butóxido de titanio / extracto de cáliz de Fragaria × ananassa (v / v) de 1.167 y una Temperatura de calcinación de 400 °C.

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