Revista CENIC Ciencias Químicas

Proposal for the final disposition of the residual of coal tar generated in the pharmaceutical industry

RESUMEN El residuo de brea de hulla está formado por los sedimentos acumulados de la preparación del licor Picis Carbonis, ingrediente del producto farmacéutico Champú de Brea. Este residuo se acumuló durante años sin que se aplicara una opción de manejo final para el mismo. El objetivo de este trabajo fue proponer alternativas de disposición final del residuo de brea de hulla. Se realizó la caracterización físico-química y microbiológica, utilizando métodos establecidos y a partir de los resultados obtenidos se analizaron como posibles alternativas de disposición: la biorremediación, la incorporación en cementos asfálticos y la dosificación a combustibles pesados (crudo nacional y fuel oíl). Los resultados demostraron que es factible dosificar y mezclar el residuo con los combustibles pesados, siendo la mejor variante la mezcla con crudo nacional en las proporciones 1, 3, 5 y 10%. Se propuso aplicar esta variante en instalaciones existentes, lo cual es ambientalmente aceptable teniendo en cuenta los valores de concentración de metales presentes en el mismo. Por otro lado, se demostró que las otras dos alternativas evaluadas no resultaron viables. Se recomendaron las medidas a cumplir para el almacenamiento, transportación y disposición segura de este desecho peligroso que incluye su aprovechamiento energético. Se manifestó la factibilidad técnica y ambiental de este residual mezclado con combustible, así como la importancia de la disposición segura de un desecho peligroso y la necesidad del cumplimiento del manejo adecuado del mismo.

ABSTRACT The coal tar residue is formed by the accumulated sediments of the preparation of the Picis Carbonis liquor, an ingredient of the Brea Shampoo pharmaceutical product. This waste was accumulated for years without a final management option being applied for it. The objective of this work was to propose alternatives for the final disposal of coal tar residue. The physical-chemical and microbiological characterization was carried out, using established methods and from the obtained results were analyzed as possible alternatives of disposition: the bioremediation, the incorporation in asphaltic cements and the mixture to heavy fuels (national crude oil and fuel oil). The results showed that it is feasible to dose and mix the waste with heavy fuels, being the best variant the mixture with national crude in the proportions 1, 3, 5 and 10%. It was proposed to apply this variant in existing facilities, which is environmentally acceptable taking into account the concentration values of metals present in it. On the other hand, it was shown that the other two alternatives evaluated were not viable. The measures to be complied were recommended for the storage, transportation and safe disposal of this dangerous waste that includes its energy use. The technical and environmental feasibility of this residual mixed with fuel was manifested, as well as the importance of the safe disposal of a hazardous waste and the need to comply with its proper handling.

Field evaluation of absorbent material to collect petroleum hydrocarbons in water

RESUMEN Las regulaciones ambientales mundiales recientes para el vertimiento de petróleo en suelos y aguas han obligado a la aplicación de soluciones utilizando materiales absorbentes. Por este motivo, existe la tendencia a buscar materiales de fibras naturales, por su alta capacidad de absorción y biodegradabilidad. El presente trabajo tiene como objetivo, evaluar la capacidad de absorción de hidrocarburos en agua superficial de un material absorbente elaborado a partir de bagazo modificado. Para determinar dicha capacidad se realizaron pruebas en condiciones dinámicas en una fase acuosa en movimiento (condiciones hidrofílicas) conteniendo hidrocarburos (condiciones oleofílicas) y se realizaron dos pruebas de acuerdo al método (F 726-06 ASTM, 2006) para absorbentes tipo II. La prueba de campo se ejecutó en la laguna de residuales de una Empresa Comercializadora de Combustibles depositando almohadillas absorbentes con un peso base seca de 4 kg. Transcurrido el tiempo de la prueba dinámica fueron retiradas y pesadas. La cantidad de hidrocarburo absorbido se determinó por el método gravimétrico. La mejor capacidad de absorción fue de 2,24 g de hidrocarburo/4 kg de absorbente, obtenida a las 24 horas de haber depositado el material, siendo estos resultados similares a los reflejados en la literatura para este tipo de material.

ABSTRACT Recent global environmental regulations for the dumping of oil in soils and waters have forced the application of solutions using absorbent materials. For this reason, there is a tendency to look for natural fiber materials, due to their high absorption and biodegradability. The objective of this work is to evaluate the absorption capacity of hydrocarbons in surface water of an absorbent material made from modified bagasse. To determine this capacity, tests were performed under dynamic conditions in an aqueous phase in motion (hydrophilic conditions) containing hydrocarbons (oleophilic conditions) and two tests were performed according to method (F 726-06 ASTM, 2006 for type II absorbents). The field test was carried out in the waste lagoon of a Fuel Trading Company depositing absorbent pads with a dry base weight of 4 kg. After the time of the dynamic test, they were removed and weighed. The amount of hydrocarbon absorbed was determined by the gravimetric method. The best absorption capacity was 2,24 g of hydrocarbon / 4 kg of absorbent, obtained within 24 hours of having deposited the material, these results being similar to those reflected in the literature for this type of material.

Implementation of a Gas Chromatography-Triple Quadrupole Mass Spectrometry method to detect xenobiotics compounds in urine samples for doping control.

RESUMEN La Agencia Mundial Antidopaje posee, entre sus funciones, la acreditación de los laboratorios dedicados al control del dopaje y para mantener esta categoría es necesario el cumplimiento de estándares internacionales. Una de las exigencias es el aumento constante de la sensibilidad de los ensayos y con ello el aumento de la capacidad analítica del laboratorio. El presente trabajo describe la introducción de un método instrumental para la detección de sustancias prohibidas, fundamentalmente esteroides Se validó el ensayo para 23 analitos, de ellos 21 esteroides y otros dos compuestos no esteroideos anabólicos, un β2 agonista y un antiestrogénico. Los resultados del proceso de validación mostraron que el método propuesto es selectivo y preciso con variaciones intra-día entre 1-17 % para las concentraciones más bajas y entre 2,1-13,9 % para las más altas. Los límites de detección se mantuvieron entre 0,1-2,5 ng/mL excepto para el clenbuterol (0,02 ng/mL). El detector no mostró arrastre después del análisis de muestras concentradas, y los ensayos de recobrado y robustez fueron adecuados según el propósito que se persiga de pesquizaje o confirmación. Por último, la aplicación del ensayo validado a la evaluación de muestras provenientes de un estudio de excreción urinaria de metiltestosterona permitió ampliar la ventana de detección de este esteroide.

ABSTRACT The World Anti-Doping Agency has, among its functions, the accreditation of laboratories for doping control and to maintain this category it is necessary to comply with international standards. One of the requirements is the constant increasing of the assays sensitivity and with it the increasing of the analytical performance of the laboratory. The present work describes the introduction of a new instrumental method using tandem mass spectrometry to detect forbidden substances, mainly steroids. The assay was validated for 23 analytes, out of them 21 were anabolic steroids, one β2 agonist and one antiestrogenic substance. The validation results showed that the proposed method is highly selective and precise with intra-day variations between 1-17 % for the lowest concentrations and between 2,1-13,9 % for the highest one. The limits of detection were settled between 0,1-2,5 ng/mL except for clenbuterol (0,02 ng/mL). The detector showed no carryover after the analysis of concentrated samples, and the recovery and robustness tests were adequate according to the purpose, screening or confirmation process. Finally, the application of the validated assay to the evaluation of samples from a study of urinary excretion of methyltestosterone allowed to expand the detection window of this steroid, in time.

Analytical procedure for chromatographic analysis of samples for geochemical purposes

RESUMEN El petróleo crudo es una mezcla natural altamente compleja que consiste predominantemente de hidrocarburos [alcanos (parafinas), alquenos (olefinas) y compuestos aromáticos] con otros elementos tales como azufre, nitrógeno y oxígeno. La geoquímica de yacimientos parte del principio básico que dentro de un yacimiento donde no existan barreras de permeabilidad ocurrirá una homogeneización composicional de los crudos, de tal forma que en cualquier parte del yacimiento se presentará la misma composición o “fingerprints”. Por tal motivo resulta necesario desarrollar un método cromatográfico para el análisis de los compuestos ligeros en muestras de petróleo crudo (fracción C15-). Se seleccionaron siete muestras de crudos ligeros, medianos y mediano-pesados, en la caracterización geoquímica de discontinuidades y compartimentaciones en reservorios. Se utiliza, como técnica de rutina sobre crudo total, la cromatografía de gases de alta resolución, la interpretación de los resultados que se obtienen contribuye a reducir la probabilidad de perforar pozos petroleros improductivos, los parámetros cromatográficos se mantuvieron invariantes en el análisis de las muestras de petróleo de crudo total, lo cual facilitó el estudio de la composición de las especies moleculares presentes. La identificación de los compuestos se basó en los tiempos de retención y por la comparación con patrones de referencia. Se identificaron 100 picos cromatográficos correspondientes a la fracción ligera C15- (cicloparafinas, naftenos y aromáticos). De ellos se seleccionaron 22 y se obtuvieron sus alturas para cada muestra. La repetibilidad y la precisión intermedia en todos los casos fueron inferior al 3 %, lo cual demostró la precisión del método analítico desarrollado.

ABSTRACT Crude oil is a highly complex natural mixture consisting predominantly of hydrocarbons [alkanes (paraffins), alkenes (olefins) and aromatics] with other elements such as sulfur, nitrogen and oxygen. The geochemistry of the deposits starts from the basic principle that within a deposit where there are no permeability barriers, a compositional homogenization of the crude will occur, so that in any part of the deposit the same composition or "fingerprints" will be presented. For this reason it is necessary to develop a chromatographic method for the analysis of light compounds in samples of crude oil (fraction C15-). Seven light, medium and medium-heavy crude samples were selected. In the geochemical characterization of discontinuities and compartmentalisations in reservoirs, high-resolution gas chromatography is used as a routine technique on total crude oil, the interpretation of the results obtained obtained contributes to reduce the probability of drilling unproductive oil wells, the chromatographic parameters remained invariant in the analysis of the crude oil samples, which facilitated the study of the composition of the molecular species present. The identification of the compounds was based on the retention times and by comparison with reference standards. 100 chromatographic peaks corresponding to the light fraction C15- (cycloparaffins, naphthenes and aromatics) were identified. Of these, 22 were selected and their heights were obtained for each sample. The repeatability and intermediate precision in all cases were less than 3%, which demonstrated the precision of the analytical method developed.

Spectrometric characterization of X- rays and DTA to corrosion products of storage tank and petroleum pipelines

RESUMEN En la Industria del Petróleo se originan productos de corrosión de diferentes propiedades y morfologías a causa de que el acero se pone en contacto con el agua acompañante. El objetivo de la investigación consiste en caracterizar los productos de corrosión por las técnicas de espectrometría de rayos X y análisis térmico diferencial (ATD). Las muestras se obtuvieron en condiciones de operación en un oleoducto y tanque de almacenamiento de crudo. Los resultados mostraron que la composición elemental de la muestra del oleoducto resultó más heterogénea que la del tanque. Los elementos químicos que aparecieron indicaron la formación de óxidos de hierro, cloruros de hierro y magnesio. En el caso del tanque solo existió la presencia de carbono, oxígeno, hierro y azufre, que sugirieron las formaciones de sulfuros y sulfatos de hierro. La espectrometría de rayos X evidenció que la composición global de los productos de corrosión del oleoducto se presentó con mayor variabilidad composicional que los del tanque de almacenamiento de crudo. El análisis térmico diferencial mostró que en el oleoducto se obtuvo mayor variedad de fases cristalinas que en el tanque de almacenamiento de crudo. En ambos sistemas se detectó la presencia de ferrihidrita donde se alcanzaron los mayores porcientos de pérdida de masa, sulfuros de hierro para el acero del tanque y adicionalmente silicatos y sulfatos de hierro para el oleoducto. Los resultados mostraron que existió correspondencia con la composición de los aceros, el medio corrosivo y las fases determinadas por las técnicas que se utilizaron.

ABSTRACT In the Oil Industry, corrosion products of different properties and morphologies are originated because the steel meets the accompanying water. The objective research is to characterize corrosion products by techniques of X-ray spectrometry and differential thermal analysis (DTA). Samples were obtained under operating conditions in an oil pipeline and storage tank. The results showed that the pipeline elemental composition is more heterogeneous than the sample tank. Chemical elements appear that indicate the formation of iron oxides, salts of iron chlorides, magnesium. In the case of the tank, there is only presence of carbon, oxygen, sulfur and iron, which suggest the formation of sulfur and iron sulphates. X-ray spectrometry showed that the overall composition of the pipeline corrosion products has a greater compositional variability than those of the crude storage tank. The differential thermal analysis showed that a greater variety of crystalline phases was obtained in the pipeline than in the crude storage tank. In both systems, the presence of ferrihydrite was detected where the highest percentage of mass loss, iron sulphides for the tank steel and additional silicates and iron sulphates for the pipeline were reached. The results showed that there is correspondence with the composition of the steels, the corrosive medium and the phases determined by the techniques used.

Determination of petroleum hydrocarbons in aqueous matrices using infrared spectroscopy

RESUMEN Los hidrocarburos totales de petróleo constituyen los agentes contaminantes del agua de mayor relevancia; pueden estar presentes en los sistemas de almacenamiento y las fuentes de abastecimiento subterráneas y superficiales debido a fugas, derrames, vertimientos y al deficiente manejo de residuos que contengan estos compuestos orgánicos. El objetivo de este trabajo es desarrollar un procedimiento analítico para cuantificar hidrocarburos en matrices acuosas mediante el empleo de la espectroscopía infrarroja de rango medio y tetracloroetileno como solvente de extracción. Se empleó la técnica de transmisión en celdas de cuarzo de 30 mm de espesor y se realizó la medición de la altura máxima de la señal en 2930 cm-1 correspondiente a la vibración de estiramiento C-H asimétrico de metilenos. El error medio de calibración y el límite de cuantificación fueron igual a 0,0002 mg/ml. Se obtuvieron recobrados de 77 y 84 % para los niveles de concentración 0,2640 y 0,5280 mg/l, respectivamente. El error global en las concentraciones fue 0,0001 mg/l y las desviaciones estándares relativas fueron inferiores al 5 %. El procedimiento propuesto es adecuado para el fin previsto en el intervalo de concentraciones de. 0,0002 a 0,0819 mg/ml.

ABSTRACT Total petroleum hydrocarbons are among the most important water pollutants; they may be present in storage systems and underground and surface supply sources due to leaks, spills, dumping and / or poor waste management that these organic compounds contain. The objective of this work is to develop an analytical procedure to quantify hydrocarbons in aqueous matrices using mid-range infrared spectroscopy and tetrachloroethylene as an extraction solvent. The transmission technique was used in 30 mm thick quartz cells and the maximum height measurement in 2930 cm-1 corresponding to the asymmetric C-H stretching vibration of methylenes was performed. The mean calibration error and the limit of quantification were equal to 0,0002 mg / ml. Recoveries of 77 and 84% were obtained for concentration levels 0,2640 and 0,5280 mg/l, respectively. The global error in the concentrations was 0,0001 mg/l and the relative standard deviations were less than 5%. The proposed procedure is suitable for the intended purpose in the concentration range of. 0,0002 to 0,0819 mg / ml.

Theoretical approach to the thermal conductivity of single polyethylene chains using the green function

RESUMEN Los estudios sobre la conductividad térmica de cadenas simples de polímeros han sido de vital importancia para mejorar propiedades térmicas de los materiales poliméricos voluminosos. En la presente investigación se calculó la conductividad térmica de nanofibras de polietileno de alta densidad (HDPE por sus siglas en inglés) mediante el enfoque del método de simulación de dinámica molecular en equilibrio Green-Kubo. Los resultados sugieren que la conductividad térmica de una cadena de nanofibra de polietileno es alta (aproximadamente 26 W/mK) a temperatura ambiente, y ésta alcanza valores mayores al aumentar la longitud de la cadena, por ende, dicho enfoque proporciona estrategias útiles para optimizar las propiedades térmicas intrínsecas de las nanoestructuras poliméricas.

ABSTRACT Studies on thermal conductivity of single polymer chains have been of vital importance to improve thermal properties of bulky polymeric materials. In the present research, the thermal conductivity of high density polyethylene (HDPE) nanofibers was calculated using the Green-Kubo equilibrium molecular dynamics simulation method. Results suggest that the thermal conductivity of a polyethylene nanofiber chain is high (approximately 26 W/mK) at room temperature, and this reaches higher values when increasing the chain length, therefore this approach provides useful strategies to optimize the intrinsic thermal properties of polymeric nanostructures.

HENRY BAUBIGNY

ABSTRACT Henry Baubigny (1842-1913) was a French chemist who studied in detail the conversion between camphor and borneol and the preparation and properties of their derivatives (oxygenated and non-oxygenated). As a result, he synthesized a series of new compounds, such as camphor ethylide and its series, acetyl, methyl, ethyl and amyl camphor, campholic acid, camphocarbonic acid, camphic acid, etc. He also investigated the transformation of amines into amides by the reaction between a primary or secondary amine with a compound ester. Together with Lauth they developed a very cheap process for preparing the dye magenta. Baubigny used an improved sulfate procedure for determining the equivalent value of copper, zinc, nickel, aluminum, and chromium. Together with Péchard he studied the phenomenon of efflorescence and found that the result of the phenomenon varied if the hydrate had been crystallized from a neutral or an acid medium. Baubigny also studied the synthesis and properties of dithionates, as well as methods for the quantitative analysis of mixtures of halogens.

RESUMEN Henry Baubigny (1842-1913) fue un químico francés que estudió en detalle la conversión entre el alcanfor y el borneo y la preparación y propiedades de sus derivados (oxigenados y no oxigenados). Como resultado, sintetizó una serie de compuestos nuevos, entre ellos, el etilido de alcanfor y su serie acetil, metilo, etilo, y amilo alcanfor, los ácidos alcanfólico, alcanfo-carbónico, alcánfico, etc. También investigó la transformación de las aminas en amidas por la reacción entre una amina primaria o secundaria con un éster compuesto. Junto con Lauth desarrollaron un proceso muy barato para sintetizar la magenta, Baubigny usó un proceso mejorado de sulfato para determinar el vapor equivalente del cobre, zinc, níquel, aluminio, y el cromo. Junto con Péchard estudió el fenómeno de la eflorescencia and encontró que el resultado del fenómeno dependía de si el hidrato había sido cristalizado de un medio neutro o ácido. Baubigny también estudió la síntesis y propiedades de los ditionatos, así como los métodos para el análisis cuantitativo de mezclas de haluros.

PIERRE JACQUES ANTOINE BÉCHAMP Contributions to chemistry

ABSTRACT Pierre Jacques Antoine Béchamp (1816-1908) was a French chemist and physician who studied the preparation, properties, and derivatives of collodion, and found that its behavior was similar to that of ethyl nitrate. He developed a very fast and efficient method for reducing nitrobenzene to aniline and naphthylamine with ferrous salts with ferrous salts and acetic acid, or acetic acid and iron filings. The reaction was probably done by nascent hydrogen (a prelude of the modern process of catalytic hydrogenation of nitrobenzene). This discovery led to a better and more economical method for manufacturing aniline violet, fuchsine, and p-aminophenylarsonic acid (arsanylic acid). The synthesis of the latter opened the door for the preparation of many medicines based on arsenic. He also discovered the ability of sodium ethylate to reduce nitrobenzene. His study of the action of mineral acids, glacial acetic acid, zinc chloride, and caustic alkalis, on starch led to the synthesis of modified starches, soluble in water and different from dextrin.

RESUMEN Pierre Jacques Antoine Béchamp (1816-1908) fue un químico y médico francés que estudió la preparación, propiedades y derivados del colodión y demostró que su comportamiento era similar al del nitrato de etilo. Desarrolló un método rápido y eficiente para reducir el nitrobenceno a anilina y el nitronaftaleno a naftilamina mediantes sales ferrosas y ácido acético, o limaduras de fierro y ácido acético, y que la reacción se debía, probablemente, al hidrógeno naciente (un preludio del proceso moderno de hidrogenación catalítica del nitrobenceno). Este descubrimiento condujo a un método mejor y más económico para fabricar violeta de anilina, fucsina, y ácido p-aminofenilarsónico (ácido arsanílico). La síntesis del último abrió la puerta a la preparación de diversos fármacos basados en el arsénico. También descubrió la habilidad del etilato de sodio de reducir el nitrobenceno. Su estudio de la acción de los ácidos minerales, el ácido acético, el cloruro de zinc y los álcalis cáusticos sobre el almidón, llevó a la síntesis de almidones modificados, solubles en agua y diferentes de la dextrina.