Estudio hidrodinámico de un reactor electroquímico para el reciclaje y cristalización de galio, indio y antimonio provenientes de la fabricación de películas semiconductoras
Palabras clave:
epitaxia, semiconductor, tiempos de residencia, electroquímica, conductividad, potenciostático.Resumen
La técnica de epitaxia en fase líquida genera desechos en mayor proporción de galio, indio y antimonio con un peso promedio de 1457 mg, que pueden recuperarse por procesos electroquímicos y cuyo propósito es reciclar y cristalizar estos metales puros a bajo costo, con cero productos de desechos metálicos en la fabricación de películas semiconductoras. Los estudios se realizaron en un reactor electroquímico de compartimentos separados, inyectando una solución trazadora de nacl en el compartimento catódico, determinándose la conductividad a la entrada y a la salida del reactor, describiendo, con ello, un modelo matemático que predice su comportamiento hidrodinámico, mediante la distribución de tiempos de residencia (DTR) y así aplicarlo para la recuperación de estos metales, operando el equipo en modo galvanostático (intensidad constante) y en modo potenciostático (potencial constante). Se busca darle un valor agregado a la recuperación de estos residuos metálicos para que la comunidad adquiera conciencia ambiental y trabaje de forma sostenible con el medio ambiente, de ahí la importancia de trabajar con otras disciplinas.Descargas
Citas
Wang, C. A., Choi, H. K., Ransom, S. L. Et al. (1999, julio). Igh-quantum-efficiency 0.5 ev gainassb/gasb thermophotovoltaic devices. Applied Physics Letters. 75, 13051308.
Tian, Y., Zhou, T., Zhang, B. Et al. (1999, marzo). Effect of material parameters on the quantum efficiency of gainassb detectors. Solid State Electronics, 43, 625-631.
Cherng, M. J., Jen, H. R., Larsen, C. A. Et al. (1986, septiembre). MOVPE growth of gainassb. Journal Crystal Growth, 408-417.
Madelung, O. & Schulz, M. (1990). Intrinsische Eigenschaften von Elemen der IV. Gruppe und III-V, II-VI und I-VII Verbindungen. Berlín, Deutschland, Springer Verlag.
Levinshtein, M., Rumyantsev, S., & Shurt, M. (edits,). (1999). Handbook series on Semiconductor Parameters, Volume 2: Ternary and Quaternary A3B5 Semiconductors, USA: Singapore World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.
Tournié, E., Lazzari, J. L., Pitard, F. Et al. (1990, julio). 2.5 μm gainassb lattice matched to gasb by liquid phase epitaxy. Applied Physics Letters. 68, 5936-5939.
Mishurnyi, V. A., deanda., Gorbatchev, Y. Et al. (1997, septiembre). Ingaassb growth from Sb-rich solutions. Journal. Crystal Growth, 180, 34-39.
Shim, K., Rabitz, H., & Dutta, P. (2000, diciembre). And gap and lattice constant of gaxin1-xasysb1-y. Applied Physics Letters 88, 7157-7161.
Qiu, K., Hayden, A. C. S., Mauk, M. G. Et al. (2006, enero). Generation of electricity using ingaassb and gasb TPV cells in combustion driven-radiant sources Solar Energy Materials and Solar Cells 90, 68-81.
Rößner, K., Hümmer, M., Benkert, A. Et al. (2005, diciembre). Long-wavelength gainassb/
algaassb DFB lasers emitting near 2.6 μm. Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 30, 159-163.
Cerutti, L., Boissier, G., Grech, P. Et al. (2007, abril). Growth and characterization of gainsb/gainassb hole-well laser diodes emitting near 2.93 μm. Journal. Crystal Growth, 301-302, 967-970.
Marín Muñoz, F., Pollak, H., Zakia, M. B. Et al. (2000, diciembre). Temperature dependence of the energy and broadening parameter of the fundamental band gap of gasb and Ga1-xinxasysb1-y/gasb (0.07<~x<~0.22, 0.05<~y<~0.19) quaternary alloys using infrared photoreflectance. Physical Review B 62, 16600-16604.
Wang, C. A., Choi, H. K., Oakley, D. C. Et al. (1998, diciembre). Recent progress in gainassb thermophotovoltaics grown by organometallic vapor-phase epitaxy. Journal. Crystal Growth, 195, 346-355.
Ariza, H. (2003, septiembre). Fabricación y caracterización óptica de materiales semiconductores para aplicaciones en optoelectrónica. Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 27, 357-368.
Fedorov, V. A., Kozlov, S. A., Potolokov, N. A. Et al. (2006, December). Preparation of High-Purity Gallium from Semiconductor Fabrication Waste. Inorganic Materials, 42, S70-S89.
Zhao, Z., Yhag, Y., Xiao, Y. Et al. (2012, agosto). Recovery of gallium from Bayer liquor: A review. Hydrometallurgy, 125-126, 115-124.
Dorin, R. & Frazer, E. J. (1988, enero). The electrodeposition of gallium from synthetic Bayer-process liquors. Journal Applied Electrochemistry, 18, 134-141.
Muñoz, A. G., Saidman, S. B., & Bessone, J. B. (1999, noviembre). Electrodeposition of Zn and In onto vitreous carbon. Journal Appled Electrochemistry, 29, 1297-1304.
Iyer, R. K. & Deshpande, S. G. (1987, mayo). Preparation of high-purity antimony by Electrodeposition. Journal Appled Electrochemistry, 17, 936-940.
Walsh, F. C. (2001, abril). Electrochemical technology for environmental treatment and clean energy conversion. Pure Appled Chemistry, 73, 1819-1837.
Pletcher, D. & Walsh, F. C. (1990). Industrial Electrochemistry (2ª). Londres: Chapman and Hall.
Walsh, F. C. A first course in electrochemical engineering. Londres: Romsey Electrochemical Consultancy.
Jüttner, K., Galla, U. & Schmieder, H. (2000). Electrochemical approaches to environmental problems in the process industry. Electrochimica Acta, 45, 2575-2594.
Kiddee, P., Naidu, R. & Wong, M. H. (2013). Electronic waste management approaches: An overview. Review. Waste Management, 33, 1237-1250.
Andrade Lima, L. R. P. (2006, enero). Liquid axial dispersion and holdup in column leaching. Minerals Engineering, 19, 37-47.
Scott Fogler, H. (1999). Elements of chemical reaction engineering (3ª ed.). Nueva Jersey: Prentice Hall Inc. (now known as Pearson Education, Inc.).
Pérez-Herranz, V., Guiñón, J. L., García-Antón, J. Et al. (2004, 22-26 de agosto). Regeneration of etching solutions using electrochemical reactors provided. En 16th International Congress of Chemical and Process Engineering CHISA (Prague, Czech Republic) (pp. 1-10). Process Engineering Publisher.
Szpyrkowicz, L., Cherbanski, R., & Kelsall, G. (2005, febrero). Hydrodynamic effects on the performance of an electrochemical reactor for destruction of disperse dyes. Industrial & Engineering Chemistry 44, 2058-2068.
Levenspiel, O. (1999). Chemical reaction engineering (3ª ed.). Nueva York: John Wiley and Sons.
Tyrtyshnikov, E. (1997, julio). A brief introduction to numerical analysis. Moscú: Birkhäuser Boston
