Accelerated Cr (VI) removal by a three-dimensional electro-Fenton system using green iron nanoparticles.

Green-synthesized iron nanoparticles (GAP-FeNP) were used as particle electrodes in a three-dimensional electro-Fenton (3DEF) process to accelerate the removal of hexavalent chromium [Cr (VI)]. Removal was evaluated by varying the pH (3.0, 6.0, and 9.0) and initial Cr (VI) concentrations (10, 30, and 50 mg/L) at 5 and 25 min. These results demonstrated that GAP-FeNP/3DEF treatment achieved more than 94% Cr (VI) removal under all tested conditions. Furthermore, it was observed that Cr (VI) removal exceeded 98% under pH 9.0 in all experimental parameters tested. The results of the response surface methodology (RSM) determined two optimal conditions: the first, characterized by a pH of 3.0, Cr (VI) concentration at 50 mg/L, and 25 min, yielded a Cr (VI) removal of 99.7%. The second optimal condition emerged at pH 9.0, with Cr (VI) concentrations of 10 mg/L and 5 min, achieving a Cr (VI) removal of 99.5%. This study highlights the potential of the GAP-FeNP to synergistically accelerate Cr (VI) removal by the 3DEF process, allowing faster elimination and expansion of the alkaline (pH 9.0) applicability. PRACTITIONER POINTS: The required time for >99% of Cr (VI) removal by the GAP-FeNP/3DEF process was shortened from 25 to 5 min. EF process with GAP-FeNP reduces the time necessary for Cr (VI) removal, which is 67% faster than conventional methods. EF process using GAP-FeNP removed >94% of Cr (VI) after 25 min for all initial Cr (VI) concentrations and pH treatments. Cr (VI) removal by the GAP-FeNP/3DEF process was >98% at a pH of 9.0, widening the solution pH applicability.

Caracterización colorimétrica del proceso termogravimétrico de la deshidroxilación de caolín hidrotermal y de toba / Colorimetric characterization of thermogravimetric process for dehydroxilation of hydrothermal and tuff kaolins

El metacaolín es el producto obtenido de la calcinación del caolín. La alta actividad puzolánica del metacaolín permite su utilización como un material sustituto del cemento en el concreto. Esta y otras propiedades fisicoquímicas se ven afectadas por las condiciones de procesamiento del caolín. Por lo tanto, este estudio tuvo como objetivo caracterizar los cambios del color y densidad de dos tipos de caolín (toba triturada e hidrotermal) por medio de un análisis termogravimétrico del proceso de calcinación. Para la evaluación de la densidad se empleó la norma ASTM C188, mientras que la valoración de los cambios de color utilizó un espectrofotómetro C I E - L* a * b* en conjunto con la norma UNE 80117. Asimismo, la pérdida de peso y la densidad se correlacionaron con las coordenadas de color mediante una regresión polinomial. Los resultados demostraron que la deshidroxi-lación de los caolines ocurrió entre 400 ºC y 650 ºC, caracterizándose por un máximo en el delta E* de 12.9 y 4.3 para el caolín hidrotermal y de toba, respectivamente. Además, el caolín de toba triturada presentó la máxima luminosidad (L* = 92.84) de todos los tratamientos a los 21 ºC. Este valor disminuyó 11.75% al incrementar la temperatura hasta 450 ºC. A partir de esta temperatura,L* incrementó linealmente hasta alcanzar un valor final de 87.3 a 900 ºC. La regresión polinomial obtenida explica en un 93% y 92% la variación del peso en función de los parámetros C I E - L* a * b* para el caolín de toba triturada e hidrotermal, respectivamente.

Metakaolin is a product of kaolin's calcination. The high pozzolanic activity of metakaolin allows its usage as supplementary cementitious material in concrete. This property and other physicochemical properties are affected by metakaolin's manufacturing conditions. Therefore, this study aims to characterize the changes in color and density of two types of kaolin (tuff and hydrothermal) through a thermogravimetric analysis of the calcina-tion process. Evaluation of density used ASTM C188, while the assessment of color changes used a CIE-L*a*b* spectrophotometer in conjunction with normative UNE 80117. In addition, weight loss and density were correlated with the color coordinates using polynomial regression. The results showed that kaolin dehydroxylation occurred at 450ºC and 650ºC, characterized by a maximum in delta E * of 12.9 and 4.3 for hydrothermal and tuff kaolin, respectively. In addition, the tuff kaolin presented the maximum luminosity (L * = 92.84) of all the treatments at 21ºC. This value decreased 11.75% during the temperature increment up to 450ºC. From this temperature, L * increased linearly until reaching a final value of 87.3 at 900ºC. The polynomial regression explained 93% and 92% of the weight variation as a function of the CIE-L*a*b* parameters for tuff and hydrothermal kaolin, respectively.

Photocatalytic activity, water absorption capacity, and thermal stability of white cement-based mortars with polysiloxane silicone and different doses of titanium dioxide nanoparticles / Actividad fotocatalítica, absorción de agua y estabilidad térmica de morteros a base de cemento blanco con silicona de polisiloxano y diferentes dosis de nanopartículas de dióxido de titanio

White cement-based mortars in urban areas are usually discolored and altered their esthetic properties due to air pollutants. The addition of nanoparticles in these mortars can provide photocatalytic properties that can decompose pollution agents. Likewise, other hydrophobic agents have been individually studied to improve outdoor building constructions. Therefore, this study presented the photocatalytic and hydrophobic effect of adding nano-TiO2and silicone hydrophobic powder (DOWSILTM) in a white cement matrix. The nano-TiO2 were characterized by X-Ray Diffraction (XRD); afterwards, the mortar was mixed with additions of nano-TiO2 (0.0, 0.5, 1.0, 3.0%) and DOWSILTM (0.0, 0.5%). The mortar's photocatalytic performance was evaluated using a modification of the standard Italian test Ente Nazionale Italiano di Unificazione 11259:2016 based on Rhodamine B (RhB) degradation on the sample exposed to UV irradiation. Therefore, mortar samples were subjected to UV irradiation to degrade the organic dye rhodamine B, monitoring their color variation using a C I E L* a* b* spectrophotometer. Moreover, the water permeability and the contact angle were evaluated. This research demonstrates that the white cement-based mortar samples added with nano-TiO2/DOWSILTM possess photocatalytic activity. The samples with the addition of 1.0%/0.5% and 3.0%/0.5% nano-TiO2/DOWSILTM showed a higher RhB degradation for R4 and R26. Therefore, these two materials can be employed in these proportions to improve the quality of the white cement-based mortars in urban constructions.

Los morteros a base de cemento blanco generalmente se decoloran y alteran sus propiedades estéticas debido a los contaminantes del aire en las áreas urbanas. Nanopartículas añadidas a estos morteros pueden proporcionar propiedades fotocatalíticas que descomponen estos contaminantes. Asimismo, otros agentes hidrofóbicos se han estu-diado individualmente para mejorar las construcciones a la intemperie. Por lo tanto, se presenta el efecto fotocatalítico e hidrofóbico al incorporar nano-TiO2 y silicona hidrofóbica de polisiloxano (DOWSILTM) en una matriz de cemento blanco. El nano-TiO2 se caracterizó por medio de Difracción de Rayos X (DRX); luego, el mortero se mezcló con adiciones de nano-TiO2 (0.0, 0.5, 1.0, 3.0%) y DOWSILTM (0.0, 0.5%). Los morteros se sometieron a irradiación UV, para degradar el colorante orgánico rodamina B, monitoreando su variación de color usando un espectrofotómetro C I E L* a* b*. La eficiencia fotocatalítica del mortero se evaluó utilizando una modificación de la norma italiana Ente Nazionale Italiano di Unificazione 11259:2016 basada en la degradación de la rodamina B (RhB) en el mortero expuesto a la radiación UV. Además, se evaluó la permeabilidad al agua y el ángulo de contacto. Esta investigación demostró que el mortero de cemento con nano-TiO2/ DOWSILTM posee actividad fotocatalítica. Las muestras con 1.0%/0.5% y 3.0%/0.5% nano-TiO2/DOWSILTM mostraron una mayor eficiencia de degradación de RhB para R4 y R26. Por lo tanto, estos materiales tienen potencial para mejorar la calidad de los morteros en construcciones urbanas.

Efecto de las membranas con Cu(II) sobre el proceso de filtración y capacidad de biocida contra Escherichia coli / Effect of Cu(II) membranes on the filtration process and biocide capacity against Escherichia coli

Esta investigación estudió la preparación de membranas compuestas de celulosa y quitosano entrecruzadas con Cu(II) para determinar su efecto biocida y eficiencia en la remoción deEscherichia coli. Las membranas de quitosano se obtuvieron por medio de la técnica de evaporación del solvente. Propiedades de absorción de agua, degradación térmica y mecánicas de las membranas fueron evaluadas con el propósito de modificar la estructura química, la superficie y estudiar su impacto como agente biocida. Los resultados muestran que el Cu(II) interactúa con los grupos iónicos de las membranas que inducen un cambio estructural produciendo un aumento de 190% en el módulo G*. Además, el catión provee estabilidad térmica a temperaturas menores de 200 ºC y produce cambios superficiales a la membrana, especialmente a la membrana de celulosa. Adicionalmente, la membrana de celulosa-Cu(II) aumentó su efecto biocida contraE. colihasta un 96%. El proceso de remoción por medio de la filtración aumentó 41% con la incorporación del catión. Esta investigación muestra el efecto de la interacción del catión con grupos iónicos en la membrana que mejoran las propiedades de filtración y efecto biocida contra esta enterobacteria que puede llegar a ser patógena para el ser humano.

This research studied the membrane preparation of Cu(II) crosslinked membranes composed of cellulose and chitosan to determine its biocidal effect and efficiency to remove Escherichia coli. Water absorption, thermal degradation, and G* modulus evaluated the Cu(II) impact on the equilibrium, thermal and mechanical properties. These results showed that Cu(II) incorporation interacts with the ionic groups, inducing a structural change increasing the G* modulus by 190%. Moreover, the cation provides thermal stability at temperatures below 200 ºC and produced surface changes to the membrane, especially to the cellulose mekkmbrane. Additionally, the cellulose-Cu(II) membranes increased 96% their biocidal effect against E. coli. Enterobacter filtration process increased 41% with the cation incorporation into the cellulose membrane. Therefore, this research showed the cation effect on the ionic groups in the membrane that improve the filtration properties and biocidal effect against harmful enterobacteria to humans.

Effect of sulfonated block copolymer on the equilibrium and thermal properties of sulfonated fluoroblock copolymer blend membrane / Efecto del copolímero en bloque sulfonado sobre las propiedades térmicas y de equilibrio de una membrana sulfonada mezclada con un fluoropolímero en bloque

Polymeric membrane technologies demand the synthesis of new polymers to enhance their equilibrium, thermal, and transport properties. Therefore, the focus of this investigation was the evaluation of the equilibrium and thermal properties of a sulfonated fluoroblock copolymer blend membrane composed of sulfonated poly(styre-ne-isobutylene-styrene) (SIBS SO3H) and a novel sulfonated fluoroblock copolymer composed of poly(4-fluo-rostyrene) (P4FS), poly(styrene) (PS) and poly(isobutylene) (PIB). The fluoroblock copolymer was synthesized using Atom Transfer Radical Polymerization (ATRP) and cationic polymerization. First, the molecular weight and the thermal stability of the block copolymer were determined using Gel Permeation Chromatography (GPC) and Thermogravimetric Analysis (TGA). Second, the chemical composition was monitored utilizing Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectroscopy. The molecular weight of P4FS-b-PS was Mn ~ 36,100; this value increased 8% after the cationic polymerization. The equilibrium properties of the membrane were evaluated using the water uptake and Ion-Exchange Capacity. The degradation behavior and the thermal transitions were determined using TGA and Differential Scanning Calorimetry (DSC), respectively. This newly membrane exhibited water uptake higher than 608% related to the improvement of 36% in the ion-exchange capacity and the increment of 25.31% and 25.24% in the energy required to produce the thermal transitions induced by the addition of the sulfonated fluoroblock copolymer.

La tecnología de membranas poliméricas requiere de la síntesis de nuevos polímeros que mejoren sus propiedades de equilibrio, térmicas y de transporte. Esta investigación tuvo como objetivo determinar las pro-piedades de equilibrio y térmicas de una membrana compuesta de poli(estireno-isobutileno-estireno) sulfonado (SIBS SO3H) y un fluoropolímero en bloque sulfonado compuesto de poli(4-fluorostireno) (P4FS), poli(estireno) (PS) y poli(isobutileno) (PIB). El fluoropolímero en bloque se sintetizó utilizando la técnica de polimerización radical por transferencia atómica (ATRP por sus siglas en inglés) y polimerización catiónica. El peso molecular y la estabilidad térmica del fluoropolímero en bloque fueron determinadas por medio de Cromatografía de Permeación en Gel (GPC) y un análisis termogravimétrico (TGA). La composición química se monitorizó utilizando espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopía de Resonancia Magnética Nuclear (RMN). El peso molecular de P4FS-b-PS fue Mn ~ 36,100; este valor aumentó un 8% después de la polimerización catiónica. Las propiedades de equilibrio de la membrana fueron evaluadas por medio de la absorción de agua y la capacidad de intercambio iónico. El comportamiento de degradación y las transiciones térmicas se determinaron utilizando TGA y Calorimetría Diferencial de Barrido (DSC). Esta nueva membrana exhibió una absorción de agua mayor del 608% relacionada con la mejora del 36% en la capacidad de intercambio iónico y el incremento en 25.31% y 25.24% en la energía requerida para producir las transiciones termales inducidas por la adición del fluoropolímero sulfonado en bloque.