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Título : Nanocomposite of clay loads prefuncionalized carbon nanotubes for absorption of hydrogen sulfide inside oil field
Autor : González Vázquez, Gema
Puruncaja Catota, Alexandra Maribel
Palabras clave : Arcilla pura CZY-30c
Arcilla pura CZY-305
Nanotubos de carbono
Nanocompuesto
Sulfuro de hidrógeno
CZY-304 Pure clay
CZY-305 Pure clay
Carbon nanotubes
Nanocomposite
Hydrogen sulfide
Fecha de publicación : feb-2021
Editorial : Universidad de Investigación de Tecnología Experimental Yachay
Resumen : La investigación se centra en la absorción de sulfuro de hidrógeno utilizando materiales formados por arcillas ecuatorianas con y sin nanotubos de carbono, los cuales pueden ser modificados dependiendo de su aplicación dentro de la industria. La parte experimental consistió en la separación de las arcillas CZY-304 y CZY 305 y cargarlas con diferentes concentraciones de nanotubos de carbono (CNTs) funcionalizados y sin funcionalizar. Medir sus propiedades mecánicas y observar su comportamiento en la absorción de H2S(g). Por tal motivo, la parte experimental se divide en varias etapas, tales como la purificación de arcillas crudas, funcionalización de CNTs con urea, elaboración de nanocompuestos de arcillas puras CZY-304 y CZY-305 cargados CNTS sin funcionalizar y funcionalizados en dos concentraciones 0.01 y 0.05% en peso con respecto a las arcillas. Los CNT sin funcionalizar, funcionalizados, las arcillas, y los nanocompuestos se caracterizaron por espectroscopia Raman, difracción de rayos X y microscopía electrónica de barrido debido a que estas técnicas de caracterización brindan información sobre los elementos químicos, la morfología de los nanocompuestos, el tamaño de la partícula de los nanocompuestos, y la absorción y reacción de H2S(g) con gránulos de arcilla. Por otro lado, el tipo de fractura de las muestras se estudió después de los ensayos de porosidad, caída libre, compresión uniaxial y reactividad debido a que los CNTs generan a ruptura más uniforme. Estos resultados muestran que nanocompuestos de arcilla cargada de CNTs mejoran la resistencia, la porosidad, los comportamientos elásticos y plásticos del material, y absorben significativamente el gas tóxico (H2S(g)), y la porosidad de los nanocompuestos disminuye en comparación con las arcillas puras debido a ambas muestras de CNTs son utilizadas para reforzar la matriz de arcilla. Además, la compresión uniaxial de cilíndricos húmedos y secos reflejó que los CNTs funcionalizados y no funcionalizados contribuyen a mejorar las propiedades mecánicas del material en todas las muestras con 0.01 % y 0.05 % en peso de CNTs. Estos nanocompuestos pueden soportar la prueba de compresión dos o tres veces sin colapsar siendo más resistentes que la arcilla cruda y alcanzan un módulo de Young de 325 MPa. En consecuencia, la plasticidad de los nanocompuestos aumenta con la adicción de CNT en la matriz. Finalmente, la absorción de H2S(g) de los nanocompuestos es mayor que las arcillas puras, la medición indirectamente de la variación de masa es medida después de la absorción, dando como resultado un aumento entre 0.0936 y 0.1691 g. En conclusión, los nanocompuestos de CNT funcionalizados con carga de arcilla CZY-304 y CZY-305 absorben más H2S(g) que otros nanocompuestos y arcillas puras. Por otra parte, los nanocompuestos hechos con CZY-305 y CNT funcionalizados tienen más absorción que las muestras de CZY-304
Descripción : The research focuses on the absorption of hydrogen sulde used materials formed by Ecuadorian clays with and without carbon nanotubes, which can be modied depending on their application within the industry. The experimental part consisted of the separation of CZY-304 and CZY-305 raw clays, and loading these clays with diferent concentrations of the unfunctionalized and functionalized carbon nanotubes. To measure its mechanical properties and observe its absorption behavior of H2S(g). For these reasons, the experimental part is divided into several stages, such as the purication of raw clays, functionalization of CNTs with urea, elaboration of nanocomposites of the CZY-304 and CZY-305 pre clays loaded CNTS unfunctionalized and functionalized in two concentrations 0.01 and 0.05% wt for clays. Therefore, unfunctionalized and functionalized CNTs, pure, and nanocomposites were characterized by Raman spectroscopy, X-ray difraction, and scanning electron microscopy due to these characterization techniques provide information on the chemical elements, nanocomposite morphology, nanocomposite particle size, and absorption and the reaction of the H2S(g) with pellets. On the other hand, the type of sample fractures was studied after the test of porosity, free fall, uniaxial compression, and reactivity because CNTs generate more uniform rupture. These results show that nanocomposites of clay load with CNTs improve resistance, porosity, elastic and plastic behaviors of the material, absorb signicantly the toxic gas (H2S(g)), and the porosity of the nanocomposites decreases in comparison to pure clays due to both samples of CNTs are used to reinforce the clay matrix. Also, uniaxial compression of the wet and dry cylindrical samples with CNTs demonstrated that CNTs contribute to improving the mechanical properties of the material in all samples with 0.01 % y 0.05 % wt of CNTs. These nanocomposites can withstand the compression test two or three times without collapsing, and they were stronger than CZY-304 and CZY-305 raw clays; for instance, the nanocomposites reach a 325 MPa Young module. Consequently, the plasticity of nanocomposites increases with the addition of CNT in the matrix. Finally, the absorption of H2S(g) for nanocomposites is higher than pure clays, the measurement performed indirectly through the mass variation measured after the absorption, given as resulting an increase between 0.0936 and 0.1691 g. In conclusion, the nanocomposites of CZY-304 and CZY-305 clay load with functionalized CNTs can absorb more H2S(g) tan other nanocomposites of raw clays and pure clays. On the other hand, the nanocomposites made with CZY-305 clay and functionalized CNTs have higher absorption tan CZY-304 samples.
URI : http://repositorio.yachaytech.edu.ec/handle/123456789/298
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