Formación de enlaces dobles carbon-carbon promovidos con R3P y metales electropositivos

Tesis (Maestría en Ciencias con Especialidad en Química Orgánica) UANL

Estrategias de arranque de biofiltros orgánicos para el tratamiento de corrientes gaseosas contaminadas con compuestos de azufre

[ES]El disulfuro de carbono (CS2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S) son gases especialmente tóxicos presentes en una gran cantidad de emisiones gaseosas industriales, principalmente en la producción de fibras de rayón a partir de celulosa en el caso del CS2, y en la industria petroquímica en el caso del H2S. La legislación vigente en cuanto a las emisiones de estos compuestos se refiere hace que su tratamiento sea, en muchos casos, necesario. La biofiltración como tecnología para el tratamiento de corrientes gaseosas contaminadas se ha convertido en los últimos años en una alternativa a los tratamientos físico-químicos empleados hasta la fecha. Sin embargo, uno de los principales obstáculos a la hora de la implantación de este tratamiento biológico a escala industrial es la duración del periodo de aclimatación de la biomasa encargada de degradar los contaminantes, que en función del compuesto a tratar puede resultar demasiado largo para la aplicación comercial de esta tecnología. El presente trabajo se centra en el estudio de estos periodos de arranque y aclimatación, especialmente lentos en el caso del CS2, y propone una estrategia de arranque basada en la reutilización de biomasa capaz de degradar los compuestos de interés, almacenada tras usos anteriores, que permite reducir el tiempo necesario para alcanzar eficacias de eliminación elevadas. Paralelamente, se ha concluido que paradas de corta duración no afectan de manera importante a la operación del sistema.

Procesos secuenciales de adsorción/oxidación con H2O2 para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied.

Análisis de elementos de madera reforzados con materiales compuestos

Gran parte del patrimonio construido cuenta con edificios cuya estructura está compuesta por elementos de madera. El volumen económico que supone el mantenimiento y renovación de dicho patrimonio es considerable, por ello, es de especial interés el estudio de las diferentes técnicas de refuerzo aplicables a este tipo de estructuras. Las estructuras de madera han sido tradicionalmente reforzadas con piezas del mismo material, aumentando la sección de los elementos dañados, o con acero. La aparición de los materiales compuestos de polímeros reforzados con fibras, y su progresiva aplicación en obras de construcción, hizo que a principios de la década de los noventa se comenzara a aplicar este material en refuerzos de estructuras de madera (Puente de Sins, 1992). La madera es un material natural con una excelente relación entre sus características mecánicas y su peso. Con el uso de materiales compuestos como refuerzo ésta característica se mantiene. En cuanto a su modelo constitutivo, se admite un comportamiento elástico lineal a tracción paralela a la fibra hasta la rotura, mientras que a compresión, se considera un comportamiento lineal elástico inicial, seguido de un tramo plástico. En vigas de madera aserrada sometidas a flexión predomina el modo de fallo por tracción localizándose la fractura frecuentemente en el canto inferior. Los FRP tienen un comportamiento elástico lineal a tracción hasta la rotura y cuentan con excelentes propiedades mecánicas en relación a su peso y volumen. Si se refuerza la viga por el canto inferior se aumentará su capacidad de absorber tracciones y por tanto, es previsible que se produzca un incremento en la capacidad de carga, así como un aumento de ductilidad. En este trabajo se analizan los beneficios que aportan distintos sistemas de refuerzos de materiales compuestos. El objetivo es contribuir al conocimiento de esta técnica para la recuperación o aumento de las propiedades resistentes de elementos de madera sometidos a flexión. Se ha llevado a cabo un estudio basado en datos obtenidos experimentalmente mediante el ensayo a flexión de vigas de madera de pino silvestre reforzadas con materiales compuestos. Las fibras que componen los tejidos utilizados para la ejecución de los refuerzos son de basalto y de carbono. En el caso de los compuestos de fibra de basalto se aplican en distintos gramajes, y los de carbono en tejido unidireccional y bidireccional. Se analiza el comportamiento de las vigas según las variables de refuerzo aplicadas y se comparan con los resultados de vigas ensayadas sin reforzar. Además se comprueba el ajuste del modelo de cálculo no lineal aplicado para predecir la carga de rotura de cada viga reforzada. Con este trabajo queda demostrado el buen funcionamiento del FRP de fibra de basalto aplicado en el refuerzo de vigas de madera y de los tejidos de carbono bidireccionales con respecto a los unidireccionales. ABSTRACT Many of the buildings of the built heritage include a structure composed by timber elements. The economic volume involved in the maintenance and renewal of this built heritage is considerable, therefore, the study of the different reinforcement techniques applicable to this type of structure is of special interest. The wooden structures have traditionally been reinforced either with steel or with pieces of the same material, increasing the section of the damaged parts. The emergence of polymer composites reinforced with fibers, and their progressive use in construction, started to be applied as reinforcement in timber structures at the beginning of the nineties decade in the 20th century (Sins Bridge, 1992). Wood is a natural material with an excellent ratio between its mechanic characteristics and its weight. This feature is maintained with the use of composites as reinforcement. In terms of its constitutive model, linear elastic behavior parallel to the fiber up to fracture is admitted when subjected to tensile stress, while under compression, an initial linear elastic behavior, followed by a section plasticizing, is considered. In sawn timber beams subjected to bending, the predominant failure is mainly due to tensile stress; and frequently the fracture is located at the beam lower face. The FRP have a linear elastic behavior until fracture occurs, and have excellent mechanical properties in relation to their weight and volume. If the beam is reinforced by its lower face, its capacity to absorb tensile stresses will increase, and therefore, an increase in its carrying capacity is likely to be produced, as well as an increase in ductility. This work analyzes the benefits different reinforcement systems of composite materials provide, with the aim of contributing to the knowledge of this technique for recovering or increasing the strength properties of timber elements subjected to bending loads. It is a study based on data obtained experimentally using bending tests of pine timber beams reinforced with composite materials. Fibers used for the execution of the reinforcement are basalt and carbon. Basalt fiber composites are applied in different grammages, whereas with carbon composites, unidirectional and bidirectional fabrics are used. The behavior of the beams was analyzed regarding the reinforcement variables applied, and the results are compared with those of the tested beams without reinforcement. Furthermore it has been proved adjunting the nonlinear calculation model applied to predict the failure load of each reinforced beam. This work proves the good behavior of fiber reinforce plastic (FRP) with basalt fiber when applied to timber beams, and that of bidirectional carbon fabrics as opposed to the unidirectional ones.

Bending reinforcement of timber beams with composite carbon fiber and basalt fiber materials

En el presente trabajo se lleva a cabo un estudio basado en datos obtenidos experimentalmente mediante el ensayo a flexión de vigas de madera de pino silvestre reforzadas con materiales compuestos. Las fibras que componen los tejidos utilizados para la ejecución de los refuerzos son de basalto y de carbono. En el caso de los compuestos de fibra de basalto se aplican en distintos gramajes, y los de carbono en tejido unidireccional y bidireccional. El material compuesto se realizó in situ, simultáneamente a la ejecución del refuerzo. Se aplicaron en una y en dos capas, según el caso, y la forma de colocación fue en ?U?, adhiriéndose al canto inferior y a las caras laterales de la viga mediante resina o mortero epoxi. Se analiza el comportamiento de las vigas según las variables de refuerzo aplicadas y se comparan con los resultados de vigas ensayadas sin reforzar. Con este trabajo queda demostrado el buen funcionamiento del FRP de fibra de basalto aplicado en el refuerzo de vigas de madera y de los tejidos de carbono bidireccionales con respecto a los unidireccionales.

Comportamiento de pilares de hormigón armado confinados con materiales compuestos sometidos a compresión centrada

En la actualidad muchas estructuras de hormigón armado necesitan ser reforzadas debido a diversas razones: errores en el proyecto o construcción, deterioro debido a efectos ambientales, cambios de uso o mayores requerimientos en los códigos. Los materiales compuestos, también conocidos como polímeros reforzados con fibras (FRP), están constituidos por fibras continuas de gran resistencia y rigidez embebidas en un material polimérico. Los FRP se utilizan cada vez más en aplicaciones estructurales debido a sus excelentes propiedades (elevadas resistencia y rigidez específicas y resistencia a la corrosión). Una de las aplicaciones más atractivas es el refuerzo de pilares mediante confinamiento para incrementar su resistencia y ductilidad. El confinamiento puede conseguirse pegando capas de FRP envolviendo el pilar en la dirección de los cercos (con las fibras orientadas en dirección perpendicular al eje del elemento). Se han realizado numerosos estudios experimentales en probetas cilíndricas pequeñas confinadas con encamisados de FRP y sometidas a compresión axial, y se han propuesto varios modelos sobre el hormigón confinado con FRP. Es sabido que el confinamiento de pilares de sección no circular es menos eficiente. En una sección circular, el FRP ejerce una presión de confinamiento uniforme sobre todo el perímetro, mientras que en una sección rectangular la acción de confinamiento se concentra en las esquinas. Esta tesis presenta los resultados de una investigación experimental sobre el comportamiento de probetas de hormigón de sección cuadrada confinadas con FRP y sometidas a compresión centrada. Se realizaron un total de 42 ensayos investigándose el comportamiento en las direcciones axial y transversal. Las variables del estudio incluyen: la resistencia del hormigón, el tipo de fibras (vidrio o carbono), la cuantía de refuerzo y el radio de curvatura de las esquinas. Los resultados de los ensayos realizados muestran que el confinamiento con FRP puede mejorar considerablemente la resistencia y ductilidad de pilares de hormigón armado de sección cuadrada con las esquinas redondeadas. La mejora conseguida es mayor en los hormigones de baja resistencia que en los de resistencia media. La deformación de rotura de la camisa de FRP es menor que la que se obtiene en ensayos de tracción normalizados del laminado, y la eficiencia del confinamiento depende en gran medida del radio de redondeo de las esquinas. Los resultados se han comparado con los obtenidos según los modelos teóricos más aceptados. Hay dos parámetros críticos en el ajuste de los modelos: el factor de eficiencia de la deformación y el efecto de confinamiento en secciones no circulares. Nowadays, many existing RC structures are in need of repair and strengthening for several reasons: design or construction errors, deterioration caused by environmental effects, change in use of the structures or revisions of code requirements. Composite materials, also known as fibre reinforced polymers (FRP), are composed of high strength and stiffness continuous fibres embedded in a polymer material. FRP materials are being increasingly used in many structural applications due to their excellent properties (high strength- and stiffness-toweight ratio, good corrosion behaviour). One of the most attractive applications of FRP is the confinement of concrete columns to enhance both strength and ductility. Concrete confinement can be achieved by bonding layers of hoop FRP around the column (fibres oriented perpendicular to the longitudinal axis). Many experimental studies have been conducted on small-scale plain concrete specimens of circular cross-sections confined with FRP and subjected to pure axial compressive loading, and several design models have been proposed to describe the behaviour of FRP-confined concrete. It is widely accepted that the confinement of non-circular columns is less efficient than the confinement of circular columns. In a circular cross section, the jacket exerts a uniform confining pressure over the entire perimeter. In the case of a rectangular cross section, the confining action is mostly concentrated at the corners. This thesis presents the results of a comprehensive experimental investigation on the behaviour of axially loaded square concrete specimens confined with FRP. A total of 42 compression tests were conducted, and the behaviour of the specimens in the axial and transverse directions were investigated. The parameters considered in this study are: concrete strength, type of fibres (glass or carbon), amount of FRP reinforcement and corner radius of the cross section. The tests results indicate that FRP confinement can enhance considerably the compressive strength and ductility of RC square columns with rounded corners. The enhancement is more pronounced for low- than for normal-strength concrete. The rupture strain of the FRP jacket is lower than the ultimate strain obtained by standard tensile testing of the FRP material, and the confinement efficiency significantly depends on the corner radius. The confined concrete behaviour was predicted according to the more accepted theoretical models and compared with experimental results. There are two key parameters which critically influence the fitting of the models: the strain efficiency factor and the effect of confinement in non-circular sections.

Characterization of commercial double-walled carbon nanotube material : composition, structure, and heat capacity

A purified commercial double-walled carbon nanotube (DWCNT) sample was investigated by transmission electron microscopy (TEM), thermogravimetry (TG), and Raman spectroscopy. Moreover, the heat capacity of the DWCNT sample was determined by temperature-modulated differential scanning calorimetry in the range of temperature between -50 and 290 °C. The main thermo-oxidation characterized by TG occurred at 474 °C with the loss of 90 wt% of the sample. Thermo-oxidation of the sample was also investigated by high-resolution TG, which indicated that a fraction rich in carbon nanotube represents more than 80 wt% of the material. Other carbonaceous fractions rich in amorphous coating and graphitic particles were identified by the deconvolution procedure applied to the derivative of TG curve. Complementary structural data were provided by TEM and Raman studies. The information obtained allows the optimization of composites based on this nanomaterial with reliable characteristics.

Electronic states of trans-polyacetylene, poly(p-phenylene vinylene) and sp-hybridised carbon species in amorphous hydrogenated carbon probed by resonant Raman scattering

Inclusions of sp-hybridised, trans-polyacetylene [trans-(CH)x] and poly(p-phenylene vinylene) (PPV) chains are revealed using resonant Raman scattering (RRS) investigation of amorphous hydrogenated carbon (a-C:H) films in the near IR – UV range. The RRS spectra of trans-(CH)x core Ag modes and the PPV CC-H phenylene mode are found to transform and disperse as the laser excitation energy ћωL is increased from near IR through visible to UV, whereas sp-bonded inclusions only become evident in UV. This is attributed to ћωL probing of trans-(CH)x chain inhomogeneity and the distribution of chains with varying conjugation length; for PPV to the resonant probing of phelynene ring disorder; and for sp segments, to ћωL probing of a local band gap of end-terminated polyynes. The IR spectra analysis confirmed the presence of sp, trans-(CH)x and PPV inclusions. The obtained RRS results for a-C:H denote differentiation between the core Ag trans-(CH)x modes and the PPV phenylene mode. Furthermore, it was found that at various laser excitation energies the changes in Raman spectra features for trans-(CH)x segments included in an amorphous carbon matrix are the same as in bulk trans-polyacetylene. The latter finding can be used to facilitate identification of trans-(CH)x in the spectra of complex carbonaceous materials.

Regioregular poly(3-hexyl-thiophene) helical self-organization on carbon nanotubes

Mixtures of Regioregular Poly(3-hexyl-thiophene) (rrP3HT) and multi wall carbon nanotubes have been investigated by Scanning Tunneling Microscopy in Ultra High Vacuum. Carbon nanotubes covered by rrP3HT have been imaged and analyzed, providing a clear evidence that this polymer self assembles on the nanotube surface following geometrical constraints and adapting its equilibrium chain-to-chain distance. Largely spaced covered nanotubes have been analyzed to investigate the role played by nanotube chirality in the polymer wrapping, evidencing strong rrP3HT interactions along well defined directions.

Purity evaluation and influence of carbon nanotube on carbon nanotube/graphite thermal stability

High resolution thermogravimetry has been used to evaluate the carbonaceous content in a commercial sample of single-walled carbon nanotube (SWNT). The content of SWNTs in the sample was found to be at least 77mass% which was supported by images obtained with scanning and transmission electron microscopies (SEM and TEM). Furthermore, the influence of SWNT addition on the thermal stability of graphite in mixtures of SWNT/graphite at different proportions was investigated. The graphite stability decreased with the increased of SWNT content in the overall range of composition. This behavior could be due to the close contact between these carbonaceous species as determined by SEM analysis.

Public acceptance of carbon dioxide capture and storage in a proposed demonstration area

With the rising levels of CO2 in the atmosphere, low-emission technologies with carbon dioxide capture and storage (CCS) provide one option for transforming the global energy infrastructure into a more environmentally, climate sustainable system. However, like many technology innovations, there is a social risk to the acceptance of CCS. This article presents the findings of an engagement process using facilitated workshops conducted in two communities in rural Queensland, Australia, where a demonstration project for IGCC with CCS has been announced. The findings demonstrate that workshop participants were concerned about climate change and wanted leadership from government and industry to address the issue. After the workshops, participants reported increased knowledge and more positive attitudes towards CCS, expressing support for the demonstration project to continue in their local area. The process developed is one that could be utilized around the world to successfully engage communities on the low carbon emission technology options.