CETMIC   05378
CENTRO DE TECNOLOGIA DE RECURSOS MINERALES Y CERAMICA
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Método de cuantificación de la expansión de pelets usados en la remoción de contaminantes acuosos
Autor/es:
LONG LEONEL ANDRÉS; ARNAL PABLO MAXIMILIANO
Reunión:
Congreso; XXXII Congreso Argentino de Química; 2019
Resumen:
Método de cuantificación de la expansión de pelets usados en la remoción de contaminantes acuososLeonel A. Long(1)(a), Pablo M. Arnal(1,2)(1) CETMIC. Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica, Camino Centenario y 506. M.B.Gonnet. cc. 49 cp 1897. Prov. Buenos Aires (2) Facultad de Ciencias Exactas, Universidad Nacional de La Plata. 47 y 115 (1900) La Plata, Argentina(a) leonel.long@cetmic.unlp.edu.ar1. IntroducciónCuando absorbe agua, un matarial puede expandirse, siendo la expansión anisotrópica o isotrópica. Por ejemplo, pelets compuestos de carbón usados en la remoción de contaminantes de agua.Al experimentar una expansión isotrópica, el área proyectada por un gran número de pelets es aproximadamente proporcional a su volumen. En este trabajo, nos preguntamos si es posible medir la expansión de un sólido poroso con un proceso simple con la ayuda de un escáner comercial y de un software de procesamiento de imágenes de libre acceso.2. Materiales y métodos2.1 Tratamiento de las muestras a medir Obtuvimos 5 muestras representativas de 30 pelets carbonosos por el método de cuarteo de un lote de pelets. Cada muestra fue fotografiada junto a una regla graduada en mm con un escáner (CanonScan LiDE 100) (Figura 1) 25 veces cambiando el orden de los pelets dentro del escáner. Luego a cada muestra se la sumergió en agua destilada utilizando un vaso de plástico de 100 ml tapado. Luego de 24 hs, sacamos los pelets del agua, los apoyamos sobre un papel para quitarles el excedente de agua y luego repetimos el proceso fotográfico descripto anteriormente.Figura 1 ? Proceso de fotografiado de pelets.2.2 Obtención de áreas proyectadas de los peletsUtilizando el software de procesamiento de imágenes de libre acceso (ImageJ) modificamos las fotografías obtenidas y medimos con precisión el área proyectada de cada pelet presente en la foto.2.3 Determinación estadística de la expansión de peletsCalculamos la sumatoria de las áreas de los 30 pelets en cada imagen a la que denominaremos área total. Luego calculamos la media de las 25 áreas totales por muestra obteniendo 5 áreas totales finales por tratamiento.Para determinar diferencias significativas en el tamaño de las áreas totales finales entre los tratamientos (0 y 24 horas de inmersión en agua) realizamos dos pruebas estadísticas utilizando el software de libre descarga Infostat.Realizamos un ANAVA [2] (α=0.05) para determinar si el factor ?tiempo de sumersión en agua? es influyente en el promedio del tamaño de las áreas totales de los pelets. Complementamos el análisis con un test de Tukey de comparación de medias.Realizamos una prueba t-Student para dos muestras independientes (α=0.05) [3] para evidenciar si las áreas totales finales de los pelets sumergidos durante 24 hs son distintas a la de los pelets sin sumergir. Esto es: H0: µ0-µ24=0 y H1: µ0-µ24≠0.2.4 Determinación de la diferencia mínima significativa (DMS) Calculamos la DMS ?i.e. la diferencia mínima significativa que podemos detectar con este método? que puede detectar el método para ambas pruebas estadísticas [4], [5] en función del grado de significación (α = 0.05), la potencia estadística (1-β = 0.80), la varianza común de los tratamientos (S2), el número de replicados (n=5) y el número de tratamientos (t=2).3. Resultados3.2 Medias y varianza de las áreas totales de cada tratamiento TratamientoMedia áreas totales finales (cm)Var (cm2)026,460,772426,370,69Tabla 1 ? Media de las áreas totales finales de los tratamientos y sus varianzas.3.3 Comparación estadística de la expansión de los peletsAmbos métodos estadísticos concluyeron que la inmersión de los pelets en agua por 24 hs no produce una expansión significativa.3.4 Diferencia mínima significativa detectada por el métodoFigura 2 ? Representación de la distribución del estadístico t para el caso en que H0 es verdadera (µ0-µ24=0) y para el caso donde se rechaza H0 (µ0-µ24≠0). Las zonas de aceptación (izquierda) y rechazo (derecha) son delimitadas por el valor crítico tα,ν=1.860 con α=0.05 y ν=8. El valor mínimo que puede adoptar el estadístico t para poder rechazar H0 con un grado de significación (α) de 0.05 y con una potencia estadística (1-β) de 0.8 es de 3.20. Siendo con n1=n2=n=5 y S21 y S22 las varianzas estimadas de ambos tratamientos (ver tabla 1) entonces la DMS () detectada por el método es de 1.73 cm2. Lo que equivale a una DMS de 0.06 cm2 por pelet.4. ConclusiónCon este método simple, podemos determinar si la inmersión de pelets en agua produce una expansión significativa. Es un método versátil ya que es posible aumentar su precisión variando el número de replicados. Además, este método permite calcular la expansión mínima detectable con una potencia estadística del 80%.5. Referencias[1]A. C. Olivieri, ?Analytical figures of merit: From univariate to multiway calibration,? Chem. Rev., vol. 114, no. 10, pp. 5358?5378, 2014.[2]W. W. Hines and D. C. Montgomery, ?Experimento de un solo factor completamente aleatorio,? in Probabilidad y estadística para ingeniería y administración, Tercera., 1996, pp. 411?423.[3]W. W. Hines and D. C. Montgomery, ?Pruebas de hipótesis sobre la media de una distribución normal, con varianza desconocida,? in Probabilidad y estadística para ingeniería y administración, Tercera., 1996, pp. 360?361.[4]W. W. Hines and D. C. Montgomery, ?Determinación del tamaño de muestra en experimentos de un solo factor,? in Probabilidad y estadística para ingeniería y administración, Tercera., 1996, pp. 443?445.[5]W. W. Hines and D. C. Montgomery, ?Elección del tamaño de la muestra,? in Probabilidad y estadística para ingeniería y administración, Tercera., 1996, pp. 462, 463.