Examinando por Autor "Casado Merino, Cintia"

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Aplicación de Técnicas de Fluidodinámica Computacional al Modelado y Simulación de Reactores Fotocatalíticos a partir de Parámetros Cinéticos Intrínsecos
(Universidad Rey Juan Carlos, 2017) Casado Merino, Cintia
La fotocatálisis heterogénea es uno de los procesos fotoquímicos que más interés despierta hoy en día para el tratamiento de efluentes debido a la posibilidad de utilizar la radiación solar como fuente primaria de energía. La fotocatálisis se incluye dentro de las llamadas Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs), tecnologías que tienen en común la producción de radicales hidroxilo (·OH). Dentro de las TAOs, la fotocatálisis heterogénea presenta la ventaja de que las condiciones de operación en las que se realiza son ventajosas: permite trabajar a temperatura y presión ambiente, con oxígeno del aire como agente oxidante, y con óxido de titanio como catalizador, material de bajo coste y alta estabilidad química. El modelado de los reactores fotocatalíticos es complejo, debido a que además de requerir la solución de las ecuaciones de conservación de materia para la mezcla reactiva, de la cantidad de movimiento, y de la energía térmica, como en los reactores convencionales, debe resolverse además la ecuación de transferencia radiativa (RTE) en las fases fluidas y a través de los límites físicos del flujo, así como su participación en la reacción fotocatalítica. La presente Tesis Doctoral describe un nuevo procedimiento para la modelización global de los reactores fotocatalíticos considerando todos los fenómenos que intervienen en el proceso: i) la mecánica de fluidos, ii) la transferencia de radiación, iii) el transporte de masa, y iv) la reacción química. El aspecto más innovador está en la utilización de parámetros cinéticos intrínsecos obtenidos experimentalmente en un reactor ópticamente diferencial, que se han utilizado en el modelado CFD de tres reactores en suspensión fotocatalíticos diferentes, que utilizan tecnologías de iluminación distintas (lámpara de mercurio fluorescente, de xenón y LED)...
Degradación de naproxeno y carbamazepina por tratamientos microbiológicos
(Universidad Rey Juan Carlos, 2010-07) Casado Merino, Cintia
En este estudio se ha analizado el proceso de degradación de los fármacos naproxeno (antiinflamatorios no esteroideo) y carbamazepina (anticonvulsionante) mediante procesos microbianos (consorcio microbiano E2E5 y la Proteobacteria C17). Se ha realizado un experimento preliminar para la obtención de un consorcio microbiano, con capacidad de crecer ante estos fármacos como única fuente de carbono, a partir de algunas muestras de agua (1, 2 y 3) de distintos enclaves de la depuradora Arroyo de la Vega. Las mayores densidades microbianas se obtuvieron a partir de la muestra de agua 2 (agua de la salida de la planta, que ha sido sometida a tratamiento secundario y descarga al Arroyo de la Vega). También se consiguieron aislar colonias de bacterias de cada una de las muestras de agua y se seleccionó la que mayor densidad bacteriana mostró, la colonia C17, aún en proceso de identificación. Esta cepa fue obtenida también a partir del agua 2. Se realizó un segundo experimento para confirmar la capacidad degradadora de los fármacos (naproxeno y carbamazepina) con consorcio E2E5, consiguiendo porcentajes de eliminación de un 77% para el naproxeno, y un 29% para la carbamazepina. Por último, se diseñó un experimento con 6 factores (carbamazepina, naproxeno, tipo de microorganismo, concentración de microorganismo, concentración del fármaco y adición de glucosa,) y Resolución Tipo V, con el objetivo de ver la influencia de distintos parámetros (tasa de crecimiento microbiano, densidades ópticas máximas alcanzadas, respiración, incremento de la población, % de eliminación de los fármacos, toxicidad) y optimizar el proceso. Los resultados obtenidos nos mostraron que las tasas de crecimiento mayores se alcanzaron con el consorcio E2E5 y con las concentraciones de inóculo bajas. Sin embargo, las densidades máximas alcanzadas y los valores de respiración (producción de CO2) mostraron valores significativamente mayores con la colonia C17. Con respecto a los incrementos de las poblaciones, los resultados indicaron que los mayores valores se alcanzaron con el naproxeno, con la adición de glucosa y con la colonia C17. Sin embargo, el porcentaje de eliminación de los fármacos sólo presentó diferencias significativas dependiendo del tipo de fármaco utilizado. Los tratamientos únicamente con naproxeno fueron los que mostraron los porcentajes de eliminación significativamente mayores (80 %) que los obtenidos con carbamazepina y mezcla (< 40 %). Los valores de toxicidad no mostraron diferencias significativas con ningún tratamiento porque los valores fueron altos y constantes durante los 16 días de incubación. Sólo el experimento con naproxeno y la colonia C17 redujo en un 40% la toxicidad inicial. A partir de técnicas moleculares identificamos el hongo Lecanicillium lecanii dentro del consorcio E2E5 como posible degradador de los fármacos. La evolución del consorcio E2E5 en cada uno de los tratamientos se estudió con la técnica DGGE. Las bandas obtenidas se evaluaron mediante un análisis de conglomerados por el método UPGMA. En general los tratamientos con mezcla de fármacos mostraron una diversidad diferente al resto de los tratamientos con un solo fármaco, pero similar a los tratamientos sin fármacos, lo que sugiere que la adaptación y capacidad de degradación es menor en la mezcla. Mediante técnicas moleculares se han localizado filogenéticamente algunos microorganismos que aun no han sido identificados..Con la colonia C17 sólo se llegó a una identificación preliminar como proteo-bacterias. Todas las bandas obtenidas en el DGGE están siendo analizadas a través de técnicas de clonación que aún no han sido finalizadas. Si se identificó el hongo de la especie Lecanicillium Lecanii. Sin duda, la identificación de este último género es un resultado muy importante, ya que son pocos los estudios que hayan relacionado a Lecanicillium con procesos de biodegradación. Sin embargo, no se ha conseguido reducir la toxicidad del medio y se han formado especies intermedias, tanto en los tratamientos con naproxeno como con glucosa, con una toxicidad similar al fármaco inicial.
Enhanced numerical simulation of photocatalytic reactors with an improved solver for the radiative transfer equation
(Chemical Engineering Journal, 2020) Moreno San Segundo, Jose; Casado Merino, Cintia; Marugán Aguado, Angel Javier
This work presents the enhanced numerical simulation of the radiation transport in three diﬀerent types of photocatalytic reactor using a novel Discrete Ordinate Method model recently developed for the open-source Computational Fluid Dynamics (CFD) platform OpenFOAM. The photoreactors represent commonly used geo-metries and illumination sources in the ﬁeld of heterogeneous photocatalysis: an annular reactor illuminated by a mercury ﬂuorescent lamp, a tubular reactor coupled to a compound parabolic collector illuminated by sun-light, and a tubular reactor illuminated by LEDs. Simulations were carried out for diﬀerent photocatalyst con-centrations, considering absorption and anisotropic scattering, showing diﬀerences smaller than 2.4% with re-spect to the results obtained by commercial CFD software for systems with isotropic emission, such as ﬂuorescent lamps. Moreover, the model was able to improve the simulation of solar reactors and dramatically outperformed the simulation of LED sources, due to the combined eﬀect of quadrature rotation and cone-limit ﬁtting for cone-shaped sources, as well as a LED-speciﬁc power-cosine light distribution. The developed model has been thor-oughly validated and is now available to the open-source CFD community. It allows a comprehensive numerical simulation of radiation transport using any type of light source, with applications in numerous engineering ﬁelds where optical phenomena aﬀect the performance of the process.