Chemical Models for Aqueous Biodynamical Processes

The University of Kansas has long historical connections with Central America and the many Central Americans who have earned graduate degrees at KU. This work is part of the Central American Theses and Dissertations collection in KU ScholarWorks and is being made freely available with permission of the author through the efforts of Professor Emeritus Charles Stansifer of the History department and the staff of the Scholarly Communications program at the University of Kansas Libraries’ Center for Digital Scholarship.The proton inventory method was applied to the study of three processes: the viscous flow of water, the neutral hydrolysis of esters, and the exchange reaction between aqueous sodium ion and the carboxylic exchanger Amberlite CG-50®. The fluidity (1/viscosity; of mixtures of protium and deuterium oxides at 298.16 K can be described by the equation $=$ (1 ~ n + 0.90n) J ^ n o This result indicates that two protons contribute equally to the overall isotope effect. The proposed mechanism for momentum transfer involves an interstitial water molecule linked to "flowing" molecular sheaths. The rate constants of neutral hydrolysis of ethyl trifluoroacetate at 298.16 K can be described by the equation k = k (l-n+0.47n) (l-n+0. 78«) n o . This result suggests a catalytic entity with 67% hydronium ion character which we have called the poena -hydronium ion. The rate of exchange of the reaction Na(aq)+ + Arnberlite CG-50® 4. was found to be independent of a) [Na ] / (resin) ; b) hydrodynamic condi- 4- -j- -ftions; c) nature of cation (Li , Na , K ) . The solvent isotope effect for Na and K exchange was found to be 3.06 ± 0.17 and 3.31 i 0.38, respectively. These results suggest that diffusion of the newly exchanged hydronium ion through the polymeric matrix is rate determining. The reaction rate constants for sodium exchange in mixtures of H20~D20 at 298.16 K can be described by the equation k = k (1 - n + 0. 70n)3 which n o supports the proposed mechanism. Fractionation factors were measured for four geminal hydroxylic compounds as models for the tetrahedral intermediate in the hydrolysis of carboxylic acid derivatives. The values are 1.23 ± 0.08 for chloral hydrate; 1.24 ± 0.20 for ninhydrin; 1-28 ± 0.17 for D-glucose; and 1.23 ± 0.02 for D-fructose. These values indicate that hydrogens are more tightly bound in these molecules than in bulk water. A theoretical calculation of deuterium isotope effects was made on a gem-diol model. The isotope effect K.JK^ increases with an increase in the hydroxylic D li torsional force constant. An extensive table of isotopic fractionation factors is given. v

Ausencia de un efecto estructural molecular sobre las propiedades termodinámicas de varios materiales tipo biodiesel

In the search to develop the production of vegetable oils for non-food purposes biodiesel stands out for its great versatility as technical material and a cleaner energy technology. Physic nut (Jatropha curcas), castor-oil (Ricinus communis), oil palm (Elaeis guineensis), wine palm (Attalea butyracea) and macaw palm (Acrocomia aculeata) were chosen for study in our laboratory, because they are oleaginous plants with convenient oil yields to produce biodiesel. No significant effect from the nature of fatty-acid chains in biodiesel is observed on thermodynamic properties such as heat of combustion, cubic-expansion thermal coefficient, isothermal compressibility, enthalpy of vaporisation and Hildebrand solubility parameter. Activation energies for viscous flow of biodiesels correlates with the same property of their vegetable oil feedstocks.En la búsqueda de desarrollar la producción de aceites vegetales para fines no alimenticios, el biodiesel se destaca por su gran versatilidad como material técnico y como una tecnología de energía más limpia. Tempate (Jatropha curcas), higuerilla (Ricinus communis), palma aceitera (Elaeis guineensis),  palma real (Attalea butyracea) y coyol (Acrocomia aculeata) fueron elegidos para su estudio en nuestro laboratorio, porque son plantas oleaginosas con rendimientos convenientes para producir biodiesel. No se observa ningún efecto significativo de la naturaleza de las cadenas de ácidos grasos en el biodiesel sobre las propiedades termodinámicas como el calor de combustión, el coeficiente térmico de expansión cúbica, la compresibilidad isotérmica, la entalpía de vaporización y el parámetro de solubilidad de Hildebrand. Las energías de activación para el flujo viscoso de biodiesel se correlacionan con la misma propiedad de sus materias primas de aceite vegetal

Drying kinetics as a new tool for the estimation of pore size of materials

ABSTRACT: The rate of drying of porous materials is constant up to a critical degree of drying (xc), where it starts decreasing as the process occurs. This critical extent of the process correlates with mean pore size. Determination of xc is useful for the assessment of porosity between materials of a particular chemical composition. This new approach is much simpler than the usual determination of surface features. KEY WORDS: Drying curves, diffusibility of liquids in porous materials, porous materials, pore size. RESUMEN: La rapidez de secado de materiales porosos es constante hasta llegar a un valor crítico de secado (xc), en donde la rapidez del proceso disminuye conforme avanza el proceso.  Este grado de avance crítico correlaciona con el tamaño medio de los poros.  La determinación de xc es de utilidad para comparar la porosidad de materiales de una cierta composición química.  Este nuevo enfoque de análisis de curvas de secado es mucho más simple que las determinaciones usuales de caracterización de superficies. PALABRAS CLAVE: Curvas de secado, difusibilidad de líquidos en sólidos porosos, materiales porosos, tamaño de poros

Resina fenólica derivado de Jatropha curcas semillas de cáscara lignina como sustituto de fenol

Phenolic resin derived from Jatropha curcas seed-husk lignin as phenol substitute. A phenolic resin was made, with a fraction of the phenol content substituted by lignin extracted from Jatropha curcas seed husk. The husk was analysed for chemical composition, finding a high quantity of lignin (47% mass fraction). This lignin was extracted using an alkaline pulping method, followed by precipitation with acid. Several lignin-modified phenolic resins were made, using different lignin contents, in mixtures with formaldehyde in alkaline conditions, and curing at 65 ºC for 6 hours. It was noticed that the lignin substitution percentage affects the resin’s mechanical properties, obtaining better results with a 50% substitution. These resins showed good thermal behaviour, electrical insulation properties and good physical stability against water, acidic solutions and organic solvents, but it lacked on stability against alkaline solutions. It is concluded that there is a good opportunity for using the J. curcas seed husk lignin as partial substitute of phenol in phenolic resins, without sacrificing their physicochemical properties. There is a wide range of possibilities on using J. curcas agro-industrial residues as a renewable feedstock. El objetivo de este estudio fue el desarrollo de una resina fenólica, en la cual parte del fenol utilizado fue sustituido por lignina extraída a partir de la cascarilla de la semilla de Jatropha curcas. Se analizó la composición de dicha cascarilla, determinándose un alto contenido de lignina (47% en masa) que podría ser utilizada para el objetivo deseado. Esta lignina se extrajo por medio de pulpeo alcalino con precipitación en medio ácido. Se elaboró diversas resinas fenólicas con variación en la sustitución de fenol, utilizando diferentes porcentajes de lignina, en mezclas con formaldehído en medio alcalino, con curado a 65°C por 6 horas. Se evidenció que el grado de sustitución afecta las propiedades mecánicas de las resinas, obteniéndose mejores propiedades con un 50% de sustitución. Estas resinas presentaron buen comportamiento térmico, propiedades electroaislantes y estabilidad física al agua, disoluciones ácidas y disolventes orgánicos, pero no a disoluciones básicas. Se concluye que existe una amplia oportunidad en el uso de la lignina de la cascarilla de J. curcas como sustituto parcial del fenol en resinas fenólicas, sin sacrificar sus propiedades fisicoquímicas. Además, se vislumbra la gran gama de posibilidades para el uso de residuos agroindustriales de J. curcas como fuente de materia prima renovable

Resina fenólica derivado de Jatropha curcas semillas de cáscara lignina como sustituto de fenol

Phenolic resin derived from Jatropha curcas seed-husk lignin as phenol substitute. A phenolic resin was made, with a fraction of the phenol content substituted by lignin extracted from Jatropha curcas seed husk. The husk was analysed for chemical composition, finding a high quantity of lignin (47% mass fraction). This lignin was extracted using an alkaline pulping method, followed by precipitation with acid. Several lignin-modified phenolic resins were made, using different lignin contents, in mixtures with formaldehyde in alkaline conditions, and curing at 65 ºC for 6 hours. It was noticed that the lignin substitution percentage affects the resin’s mechanical properties, obtaining better results with a 50% substitution. These resins showed good thermal behaviour, electrical insulation properties and good physical stability against water, acidic solutions and organic solvents, but it lacked on stability against alkaline solutions. It is concluded that there is a good opportunity for using the J. curcas seed husk lignin as partial substitute of phenol in phenolic resins, without sacrificing their physicochemical properties. There is a wide range of possibilities on using J. curcas agro-industrial residues as a renewable feedstock. El objetivo de este estudio fue el desarrollo de una resina fenólica, en la cual parte del fenol utilizado fue sustituido por lignina extraída a partir de la cascarilla de la semilla de Jatropha curcas. Se analizó la composición de dicha cascarilla, determinándose un alto contenido de lignina (47% en masa) que podría ser utilizada para el objetivo deseado. Esta lignina se extrajo por medio de pulpeo alcalino con precipitación en medio ácido. Se elaboró diversas resinas fenólicas con variación en la sustitución de fenol, utilizando diferentes porcentajes de lignina, en mezclas con formaldehído en medio alcalino, con curado a 65°C por 6 horas. Se evidenció que el grado de sustitución afecta las propiedades mecánicas de las resinas, obteniéndose mejores propiedades con un 50% de sustitución. Estas resinas presentaron buen comportamiento térmico, propiedades electroaislantes y estabilidad física al agua, disoluciones ácidas y disolventes orgánicos, pero no a disoluciones básicas. Se concluye que existe una amplia oportunidad en el uso de la lignina de la cascarilla de J. curcas como sustituto parcial del fenol en resinas fenólicas, sin sacrificar sus propiedades fisicoquímicas. Además, se vislumbra la gran gama de posibilidades para el uso de residuos agroindustriales de J. curcas como fuente de materia prima renovable

Microbial degradation of palm (Elaeis guineensis )biodiesel

The kinetics of biodegradation of palm-derived fatty methyl and ethyl esters (Elaeis guineensis biodiesel) by a wild-type aerobic bacterial population was measured at 20 °C, as the rate of oxygen uptake by a manometric technique. The methyl and ethyl biodiesels were obtained by potassium-hydroxide catalysed transesterification of palm oil, respectively. The bacterial flora included the genera Bacillus, Proteus, Pseudomonas, Citrobacter and Enterobacter. The rate of oxygen uptake for palm biodiesel is similar to the quantity observed in the biodegradation of 1.0 mM solutions of simple substrates such as carbohydrates or amino acids.Palm methyl or ethyl biodiesel is subjected to facile aerobic biodegradation by wild-type bacteria commonly present in natural open environments. This result should lessen any environmental concern for its use as alternative fuel, solvent or lubricant. Rev. Biol. Trop. 54(1): 59-63.Epub 2006 Mar 31.La cinética de la biodegradación de los ésteres metílicos y etílicos derivados de palma (biodiesel) por una población silvestre de bacterias aeróbicas fue medida a 20 °C, como medición manométrica del consumo de oxígeno. Los ésteres metílicos y etílicos se obtuvieron por transesterificación del aceite de palma con metanol y etanol,respectivamente. La flora bacteriana incluyó a los géneros Bacillus, Proteus, Pseudomonas, Citrobacter y Enterobacter. Las velocidades de consumo de oxígeno para las muestras de biodiesel fueron similares a lo observado en la biodegradación de disoluciones 1.0 mM de sustratos sencillos solubles en agua, tales como carbohidratos, aminoácidos y albúmina de huevo