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dc.rights.licensehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0es_MX
dc.creatorALAN DANIEL VILLALOBOS LARAes_MX
dc.date.accessioned2021-02-02T19:45:00Z-
dc.date.available2021-02-02T19:45:00Z-
dc.date.issued2021-01-
dc.identifier.urihttp://repositorio.ugto.mx/handle/20.500.12059/3875-
dc.description.abstractEn el presente trabajo de tesis doctoral se muestran los resultados del estudio teórico-experimental de un reactor de electrodo de cilindro rotatorio acoplado con dos sedimentadores, el cual fue utilizado para tratar un efluente real de la industria de la curtiduría por medio de electrocoagulación. A partir de una búsqueda exhaustiva en la literatura se diseñó un prototipo novedoso en el cual se llevó a cabo un análisis de fenómenos de transporte y cinética electroquímica que ocurre en el proceso de electrocoagulación. Se analizó el efecto del transporte de momento de la fase continua (fluido) y el transporte de momento de la fase dispersa (gas), mediante un modelo de turbulencia del tipo RANS de la forma kappa-épsilon. A partir de la ecuación de convección-difusión, se estudió el efecto de la transferencia de masa del ion aluminio (Al (III)). También se estudió el efecto de la distribución de corriente y potencial de la celda mediante un modelo de distribución de corriente secundaria basado en una cinética electroquímica tipo Butler-Volmer. Los modelos matemáticos empleados se resolvieron empleando técnicas de simulación de dinámica de fluidos computacional, mediante el método de elemento finito utilizando el paquete comercial COMSOL multiphysics® versión 4.3. El diseño propuesto mostró tener las características necesarias para que el proceso de electrocoagulación se llevara a cabo en las condiciones adecuadas desde el punto de vista de los conceptos de operación. La validación de dichos modelos mostró una buena correlación entre los datos experimentales y los obtenidos por la simulación. También, los materiales empleados en la construcción del reactor fueron materiales comerciales y de fácil acceso. Una vez que el reactor ya estaba en operación se examinó la remoción de contaminantes seleccionados en una mezcla representativa del proceso global del curtido de la piel. Las muestras de cada etapa fueron obtenidas directamente de los efluentes generados de una empresa ubicada en la ciudad de León, Guanajuato. Se estudió experimentalmente el efecto de la densidad de corriente aplicada y la velocidad de rotación sobre la eficiencia de remoción de contaminantes criterio. La demanda química de oxígeno se redujo en un 70%, mientras que los sólidos suspendidos totales, el cromo (III) y la turbidez casi se abatieron (> 90%) empleando 6 mA cm −2 de densidad de corriente. Además, se obtuvo un depósito catódico homogéneo al final de cada experimento. Estos depósitos catódicos y los flóculos sedimentados fueron analizados por SEM-EDS. Los cálculos del consumo de energía de la celda y el costo del aluminio consumido se estimaron, por ejemplo, para 6 mA cm −2 y 100 rpm, se obtuvo 1,98 kWh m −3 y $ 0,7 USD m −3, respectivamente.es_MX
dc.language.isospaes_MX
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesses_MX
dc.subject.classificationCGU- Doctorado en Ciencias Ingeniería Químicaes_MX
dc.titleDiseño teórico-experimental de un prototipo a nivel laboratorio para tratar un efluente industrial del curtido de la piel mediante un proceso de electrocoagulaciónes_MX
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/doctoralThesises_MX
dc.creator.idinfo:eu-repo/dai/mx/cvu/583917es_MX
dc.subject.ctiinfo:eu-repo/classification/cti/7es_MX
dc.subject.ctiinfo:eu-repo/classification/cti/33es_MX
dc.subject.ctiinfo:eu-repo/classification/cti/3303es_MX
dc.subject.keywordsReactor de electrodo de cilindro rotatorioes_MX
dc.subject.keywordsEfluentes de curtiduríaes_MX
dc.subject.keywordsElectrocoagulaciónes_MX
dc.subject.keywordsIngeniería y tecnología del medio ambientees_MX
dc.subject.keywordsCinética electroquímicaes_MX
dc.subject.keywordsSoftware COMSOL Multiphysics®es_MX
dc.type.versioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersiones_MX
dc.creator.idthreeinfo:eu-repo/dai/mx/cvu/202669es_MX
dc.contributor.oneTZAYAM PEREZ SEGURAes_MX
dc.contributor.twoAGUSTIN RAMON URIBE RAMIREZes_MX
dc.contributor.threeROSALBA FUENTES RAMIREZes_MX
dc.contributor.idoneinfo:eu-repo/dai/mx/cvu/366128es_MX
dc.contributor.idtwoinfo:eu-repo/dai/mx/cvu/33792es_MX
dc.contributor.roleonedirectores_MX
dc.contributor.roletwodirectores_MX
dc.contributor.rolethreedirectores_MX
dc.publisher.universityUniversidad de Guanajuatoes_MX
dc.description.abstractEnglishThe present doctoral thesis work shows the results of the theoretical-experimental study of a rotary cylinder electrode reactor coupled with two settlers, which was used to treat a real effluent from the tanning industry by means of electrocoagulation. Based on an exhaustive search in the literature, a novel prototype was designed in which, an analysis of transport phenomena and the electrochemical kinetics that occur in the electrocoagulation process was carried out. The effect of the moment transport of the continuous phase (fluid) and the moment transport of the dispersed phase (gas) were analized, solving the Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) equations with the kappa − ε turbulence model. From the diffusion convection equation, the effect of the mass transfer of the aluminum ion (Al (III)) was studied. Also the effect of the current and potential distribution of the cell were studied by means of a secondary current distribution model based on a Bulter-Volmer electrochemical kinetics. The mathematical models used were solved using computational fluid dynamics simulation techniques, the finite element method was employed. The commercial software used was COMSOL multiphysics® version 4.3. The proposed design was shown to have the necessary characteristics for the electrocoagulation process to be carried out under the appropriate conditions from the operational viewpoint. The validation of these models showed a good correlation between the experimental and numerical data. The materials used in the construction of the reactor were commercial and easily accessible materials. Once the reactor was in operation, the removal of selected contaminants in a mixture representative of the overall skin treatment process was examined. The samples of each stage were obtained directly form the generated wasewater from a company located in the city of León Guanajuato. Experimentally, the effect of the applied current density and the rotation speed on the criterion pollutant removal efficiency was studied. Chemical oxygen demand was reduced by 70%, while total suspended solids, chromium (III), and turbidity were almost lowered (> 90%) with 6 mA cm -2 current density. Furthermore, a homogeneous cathodic deposit was obtained at the end of each experminet. These cathode deposits and sedimented flocs were analyzed by SEM-EDS. The calculations of the energy consumption of the cell and the cost of the aluminum produced were estimated, for example for 6 mA cm−2 and 100 rpm, was obtained 1.98 kWh m−3 and $ 0.7 USD m−3, respectively.en
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