Browsing by Author "Pino Soto, Luis Humberto"
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Item Evaluación técnica de la elaboración de membranas revalorizadas desde membranas desechadas de osmosis inversa para el tratamiento del agua gris.(Universidad de Concepción, 2025) Carrasco Hernández, Antonia Belén; Pino Soto, Luis HumbertoAnte la creciente crisis hídrica, intensificada por el cambio climático y el crecimiento urbano, se propone una solución sostenible que revaloriza membranas de osmosis inversas (RO) descartadas para tratar aguas grises, provenientes de usos domésticos no sanitarios. Con ello se reduce la presión sobre fuentes hídricas convencionales y promueve la economía circular. El proceso de revalorización de las membranas considera una etapa de hidratación y limpieza, seguida de una transformación mediante oxidación química con hipoclorito de sodio (NaOCl), que degradó la capa activa de poliamida (PA) y permitió su conversión a membranas revalorizadas de nanofiltración/ultrafiltración (NF/UF). Se realizaron caracterizaciones operacionales y superficiales para evaluar los efectos del tratamiento. La hidratación con etanol y la limpieza química con hidróxido de sodio (NaOH) y ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) restauran parcialmente la permeabilidad sin comprometer el rechazo de sales. La oxidación aumentó significativamente la permeabilidad (entre 400% y 3000%), siendo el tiempo de exposición más significativo que la concentración de NaOCl. El rechazo de iones monovalentes y divalentes respalda la conversión efectiva a membranas Re NF/UF. Las pruebas de caracterización superficial SEM, evidenciaron la remoción de contaminantes orgánicos en la membrana limpia y un aumento de porosidad en la membrana oxidada. La espectroscopía infrarroja con transformada de fourier acoplada a reflectancia atenuada (FTIR) muestra la eliminación de las bandas 1543, 1609, 1663 cm-1, características de PA, confirmando la degradación de la capa activa. Asimismo, un aumento en el ángulo de contacto sugiere una mayor exposición a la capa polisulfona, ubicada debajo de la capa PA. El agua gris tratada con estas membranas modificadas fue evaluada para determinar su calidad y seguridad. En particular, las membranas oxidadas con soluciones de NaClO al 4% y 5% durante 120 minutos lograron una reducción significativa de la demanda biológica de oxígeno (DBO), la turbidez y la dureza (CaCO3), así como la eliminación de microorganismos contaminantes. Además, se observó un rechazo efectivo de contaminantes específicos como el manganeso (Mn2+) y los tensioactivos aniónicos, con eficiencias del 88% y 35%, respectivamente. El agua tratada con la membrana oxidada al 4% durante 120 minutos cumplió con los requisitos establecidos por la Ley 21.075 para su reutilización en riego. Finalmente, ensayos de riego en cultivos de trigo con esta agua tratada demostraron que no existen efectos adversos en el crecimiento, validando su uso.Item Experimentación, evaluación y modelación del tratamiento de drenajes ácidos mineros mediante nanofiltración.(Universidad de Concepción, 2020) Pino Soto, Luis Humberto; Bórquez Yáñez, RodrigoEl problema de la oxidación de minerales sulfurados asociados con el drenaje ácido de mina (AMD) ha sido un problema ambiental para la industria minera en todo el mundo. El AMD se caracteriza generalmente por tener un pH bajo y altas concentraciones de sulfato, metales pesados y metaloides. La separación mediante membranas se ha convertido en una tecnología prometedora para el tratamiento de aguas contaminadas debido a su eficaz y eficiente remoción de especies. La osmosis inversa (RO) y la nanofiltración (NF) son los procesos capaces de retener efectivamente iones y especies y, por lo tanto, demuestran un alto potencial de recuperación de agua y metales del AMD. Sin embargo, la nanofiltración (NF) se convierte en la mejor alternativa debido a que puede retener iones divalentes eficientemente y producir un agua alta calidad al igual que la osmosis inversa, pero con un menor costo energético y más eficiente en proporcionar una mayor permeabilidad de agua con menores presiones de operación. En literatura es posible encontrar estudios de han validado su aplicación, sin embargo, aún existe incertidumbre sobre el comportamiento de ciertos parámetros operacionales, optimización del proceso, tratamiento continuo, recuperación de las membranas, acoplamiento con otras tecnologías, comportamiento de membranas industriales y el efecto de carga electrostática que genera los iones contenidos en la superficie de la membrana. Por lo tanto, el objetivo general de la investigación pretende demostrar y comprender, mediante una caracterización operacional el comportamiento de la separación de especies y el agua del drenaje ácido de mina, empleando un proceso mediante membranas comerciales en espiral de NF. Los resultados mostraron que las membranas comerciales enrolladas en espiral demostraron una alta capacidad de remoción de metales y sulfato para todas las pruebas de caracterización operacional en el tratamiento del AMD. Estas pruebas incluyeron el efecto de caudal de operación, presión de operación, recuperación de agua y capacidad de respuesta en un tratamiento continuo de operación. Entre las membranas de NF, la alta capacidad de eliminación, baja polarización por concentración y el alto flujo de permeado fueron los factores claves para seleccionar el NF270 como la mejor opción de tratamiento continuo. La combinación de las tecnologías NF y SX mostró que es técnicamente factible recuperar el 80% del agua y el 97% del cobre de AMD. Sin embargo, la formación de yeso limitó la capacidad de la membrana para recuperar agua y concentrar metales. Con respecto a la extracción con solvente de cobre, los resultados indican que el 97% del cobre se puede recuperar usando un LIX 84-IC al 10% v/v en el diluyente Escaid 110. El costo de inversión de un sistema combinado de ultrafiltración-nanofiltración (UF-NF) se estimó en US $ 3,45 millones (CapEx) y el costo operativo (OpEx) fue de 0.3 a 0.4 US$/m3 de AMD. La adición de antiincrustantes al AMD logró aumentar la recuperación de agua en un 85%, además de reducir el efecto de decaimiento de la densidad de flujo de permeado. Experimentos con soluciones modelo, que representan los iones metálicos más importantes en el AMD, demostraron que existe un efecto importante electrostático sobre la superficie de la membrana en pruebas electrocinéticas de potencial zeta. Se demostró que las mediciones del potencial zeta de los iones metálicos estaban influenciadas por la especie química cargada o sin carga, la concentración, el tamaño de la hidratación de los iones y la adsorción/interacción específica con la superficie, como prueba de que la solución de KCl sobre predice la fuerza electrostática de las membranas. Además, se demostró que existe interacciones específicas de los iones metálicos con la superficie de la membrana, evidenciados mediante AFM y pruebas de ángulos de contacto. Los objetivos generales de la presente investigación fueron alcanzados y sus resultados pretenden aportar en la compresión de la aplicación de procesos de separación con membranas de nanofiltración, especialmente, en base a una caracterización operacional y un análisis fundamental del comportamiento de la separación de las especies contenidas en el drenaje ácido de minas. El conocimiento alcanzado en la presente investigación es una importante guía para desarrollar estudios más profundos sobre los procesos de separación basados en membranas de NF y su complejo comportamiento de separación electrostática.Item Incorporación de redes poliméricas interpenetradas sobre membranas de osmosis inversa recicladas para incrementar selectividad iónica.(Universidad de Concepción, 2024) González Rivas, Eduardo Andrés; Pino Soto, Luis HumbertoEn respuesta a la crisis hídrica se han creados diversos métodos para obtener agua apta para el consumo humano. La osmosis inversa (OI) es uno de estos métodos más empleados, sin embargo, el ensuciamiento de las membranas de OI es un hecho inevitable que provoca su periódica sustitución. Actualmente, la OI genera más de 14.000 toneladas al año de desecho en membranas, y su continuo crecimiento ha generado una preocupación ambiental y económica. Ante este escenario, la gestión de membranas que han cumplido su ciclo de vida útil surge como necesidad para mejorar la sostenibilidad de procesos industriales. El objetivo de este trabajo es investigar una alternativa para generar una membrana de valor agregado a partir de membranas recicladas de osmosis inversa, como alternativa para elaborar membranas con mayor desempeño y; reducir la demanda de nuevas membranas. En este estudio se desarrolló y evaluó modificaciones de membranas de osmosis inversa oxidadas con diferentes polímeros funcionales (catiónico, aniónico y quelante) mediante la técnica de interpenetración de polímeros para mejorar su permeabilidad y selectividad a especies iónicas. Las membranas de OI saturadas de poliamida aromática utilizada para el tratamiento de agua salobre fueron oxidadas mediante un tratamiento aplicando soluciones de etanol al 35% v/v, EDTA al 5% y NaClO al 5% y posteriormente modificadas con un diseño de experimento establecido. Se realizaron pruebas de permeabilidad para conocer el efecto de la oxidación y de las modificaciones al agregar las redes poliméricas, evaluando permeabilidad del agua, rechazo de iones mono y divalentes y, además se realizó una caracterización química de las membranas para determinar la efectividad de las modificaciones realizadas mediante técnicas de FTIR-ATR y potencial zeta de transmisión. Las membranas saturadas aumentaron su permeabilidad en un 1830 ± 532% en comparación a las membranas recicladas y en un 274 ± 87,4% de las membranas modificadas, alcanzando permeabilidades de membranas de UF y RO respectivamente. A través de la caracterización química se demostró cambios químicos en su composición causados por la modificación Este estudio demuestra que es posible realizar modificaciones de las membranas recicladas para generar un producto con valor agregado que sea una alternativa viable de gestión de residuos y una futura investigación deberá orientarse a evaluar los aspectos económicos y medio ambientales para la nueva generación de membranas a partir de desechos de plantas de OI.