1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
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4. Instituto Tecnológico de Tijuana
5. TESIS DE MAESTRÍA
6. MAESTRÍA EN CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

Title:	“INCORPORACIÓN FISICOQUÍMICA DE NANOESTRUCTURAS DE CARBONO A MEMBRANAS DE NANOFILTRACIÓN PARA PROCESOS DE DESALINIZACIÓN DE AGUA"
Authors:	Mercado Hernandez, Sandra Milena%1107146
metadata.dc.subject.other:	NANOESTRUCTURAS DE CARBONO, MEMBRANAS DE NANOFILTRACIÓN, DESALINIZACIÓN DE AGUA
Issue Date:	2023-03-31
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Instituto Tecnológico de Tijuana
Description:	La nanofiltración (NF) es una de las tecnologías más importantes de membranas, ya que mediante esta tecnología se desarrollan diversas aplicaciones útiles para el ser humano, como lo es la desalinización de agua. Por ello, es necesario realizar investigación en este campo, pues se busca obtener membranas de NF más selectivas, sin comprometer la tasa de permeado de agua pura. Por consiguiente, para este trabajo se prepararon membranas de NF mediante el método de polimerización en la interfase (PI), cuyo objetivo fue generar el crecimiento de la capa de poliamida de manera controlada sobre diferentes estructuras de carbono, y de esta manera controlar el espesor y la rugosidad de la capa de poliamida, al mismo tiempo que se mejora la hidrofilicidad de la membrana, lo que a su vez influyó directamente en la morfología y en los parámetros de desempeño de las membranas. La estrategia para cumplir con el propósito de este proyecto, consistió en la obtención de los nanomateriales de óxido de grafeno (OG) y nanotubos de carbono (NTC), sintetizados mediante el método modificado de Hummer y nebulización pirolítica, respectivamente. Estas estructuras se funcionalizaron con diferentes grados de oxidación (bajo, medio y alto) para OG, mientras que NTC se funcionalización con un solo grado de oxidación mediante tratamiento con solución de mezclas de ácidos, para posteriormente funcionalizarlos con grupos aminas y grupos cloruro de acilo. La funcionalización de OG y NTC con grupos aminas se realizó por medio del método solvotermal y con grupos cloruro de acilo por el método de cloración, los diferentes grados de funcionalización permitieron obtener diferentes grados de aminación y diferentes grados acilación. Los nanomateriales sintetizados fueron analizados por diversas técnicas de caracterización, tales como análisis termogravimétrico (TGA, por sus siglas en inglés), difracción de rayos X (XRD, por sus siglas en inglés), espectroscopía Raman y espectroscopia de infrarrojo de transformada de Fourier (FTIR, por sus siglas en inglés), para evaluar el efecto del grado de funcionalización de las nanoestructuras en las membranas. Paralelamente, se fabricaron las membranas de soporte a base de polisulfona (PSf) por el método de inversión de fases (IF), estas membranas de soporte se utilizaron para la preparación de las membranas de NF por el método de PI, empleando una fase acuosa a base de una diamina y una fase orgánica que contiene los grupos cloruro de acilo. Adicionalmente, la morfología, la estructura y la superficie de las membranas fueron estudiadas por técnicas tales como microscopía electrónica de barrido (SEM, por sus siglas en inglés), microscopia de fuerza atómica (AFM, por sus siglas en inglés) y ángulo de contacto. Asimismo, para evaluar el desempeño de las membranas de NF, se emplearon algunas técnicas de caracterización como el valor de permeancia de agua pura (PWP, por sus siglas en inglés), rechazo de sales, empleando como modelos de estudio Na2SO4 y MgSO4 y peso molecular límite (molecular weight cut off, MWCO, por sus siglas en inglés), el cual se basa en el rechazo de azúcares (sacarosa, dextrosa y xilosa, como modelos). Las pruebas de desempeño de las membranas se llevaron a cabo en un sistema de 6 celdas en flujo cruzado con una presión de operación de 100 psi y temperatura de 25 ± 2°C. Las membranas de NF con la incorporación de las nanoestructuras de carbono de OG y OG funcionalizadas con grupos aminas (OG-N) y grupos cloruro de acilo (OG-Cl) exhiben flujos de permeado más altos, así como altos porcentajes de rechazo de sales, con respecto a la membrana convencional (membrana blanco, NF1) preparada por el método de PI. Por otro lado, las membranas de NF con nanoestructuras de OG con alto grado de funcionalización (NF4, NF7 y NF13), muestran altos valores de flujo de permeado más alto, con respecto al resto de las membranas, atribuido a tamaños de poro mayor y/o mayor hidrofilicidad en la capa de poliamida. Las membranas preparadas con OG-N (NF8, NF9 y NF10) obtuvieron porcentajes de rechazo de sales alto con respecto a las demás membranas, este comportamiento se puede atribuir a la densidad de carga negativa aportadas por los grupos amina presentes en la superficie de la membrana, que interactúan con los iones divalentes de SO4-2. Finalmente, se deduce que la funcionalización de nanomateriales como OG y NTC con grupos amina y cloruro de acilo puede mejorar la hidrofilicidad, los valores de flujo permeado, la rugosidad y la morfología de las membranas, entre otras características.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
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