ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: REMOÇÃO DE CÁLCIO UTILIZANDO MICROEMULSÕES A BASE DE QUEROSENE, BUTANOL E CARBOXILATOS DE ÓLEO DE COCO
AUTORES: OLIVEIRA, I. A. (UFERSA) ; OLIVEIRA NETO, J. T. (UFERSA) ; LEITE, R.H.L. (UFERSA) ; LUCENA NETO, M. H. (UFCG) ; SOUSA, J.A. (SEDIS/UFRN)
RESUMO: Nesse trabalho foram empregadas microemulsões formadas por misturas de querosene, 1-butanol, carboxilatos de óleo de coco (Cocos nucifera) e água bidestilada para extração de cálcio de uma solução aquosa. Utilizou-se um plano de experiências para misturas pseudo-ternárias do sistema em estudo. Foram traçados os domínios de existência de microemulsão, e a influência da composição da microemulsão sobre o coeficiente de partição do cálcio entre as fases microemulsão e aquosa foi determinada. O principal fator para a extração do cálcio foi estabelecido como sendo o teor de matéria ativa na mistura. A variação do coeficiente de partição em função da composição da microemulsão é bem descrito por um modelo polinomial quadrático.
PALAVRAS CHAVES: surfactantes, dureza, sabão.
INTRODUÇÃO: O cálcio pertence ao grupo dos metais alcalino-terrosos e é o quinto elemento mais abundante na crosta terrestre. Os íons cálcio, divalentes, constituem a maior parte da chamada dureza da água, juntamente com o magnésio. As águas duras provocam incrustações em tubulações, caldeiras, evaporadores, trocadores de calor e outros equipamentos que trabalham a altas temperaturas (POHLING, 2009). Essas águas precisam ser abrandadas pela remoção dos sais de íons divalentes como o cálcio e o magnésio antes de serem usadas nos processos. O abrandamento da água é frequentemente realizado por sistemas de troca iônica que substituem os íons de cálcio e magnésio por íons H+. No entanto, as resinas trocadoras de íons são frágeis e precisam ser regeneradas com freqüência, sobretudo quando a água apresenta alta dureza. Nesse trabalho, propõe-se um método alternativo de remoção de cálcio por microemulsões que pode ser usado isoladamente, ou precedendo um sistema de troca iônica, aumentando o tempo de operação das resinas. As microemulsões são sistemas pseudo-homogêneos (microheterogêneos), termodinamicamente estáveis, transparentes, de baixa viscosidade, formados pela mistura de quantidades variáveis de uma fase apolar (fase óleo), uma fase polar (fase água) e emulsificantes (tensoativos e co-tensoativos). Além disso, a formação de uma microemulsão requer tensões interfaciais muito baixas e possibilita a existência de uma grande interface entre a fase dispersa e o dispersante, devido ao tamanho extremamente reduzido das microgotículas (FLORENCE e ATTWOOD, 2003). Esses sistemas são empregados com sucesso na extração de metais de soluções aquosas (DANTAS et al, 2003).
MATERIAL E MÉTODOS: As microemulsões foram obtidas pela mistura de proporções adequadas de tensoativo (carboxilatos de óleo de coco), cotensoatico (1-butanol, VETEC), querosene (PETROBRÁS) e água bidestilada. Utilizou-se uma razão C/T (cotensoativo/tensoativo) igual a 4,0. O diagrama de fases pseudo-ternário para os domínios de existência de microemulsões foi obtido experimentalmente segundo metodologia descrita em Leite (1995). Os carboxilatos de coco foram obtidos pela saponificação de óleo de coco (Cocos nucifera) comercial, seguida de purificação por lavagens sucessivas com ácido clorídrico 1,0 mol.L-1. Utilizou-se uma solução de cloreto de cálcio contendo 5,0 mmol.L-1 de Ca2+ e com pH igual a 2,3, ajustado com ácido clorídrico. A proporção em volume de microemulsão usado por volume de solução de cálcio foi de 1:10. Foram realizadas sete extrações por microemulsões contendo composições diferentes, seguindo um plano de experiências para misturas, conforme apresentado na figura 01. O teor de cálcio após as extrações foi determinado por titulometria com EDTA, usando negro de eriocromo como indicador. Foram realizadas medições dos volumes de fases obtidos e por balanço de massa foram calculados os coeficientes de partição do cálcio entre a fase microemulsão e a fase aquosa. Os resultados foram ajustados a um modelo polinomial e a superfície de isorespostas foi obtida com o auxílio do programa STATISTICA.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A figura 01 mostra a região de domínio da microemulsão para o sistema estudado. A solubilização do tensoativo na mistura ocorre na fração mássica de água acerca de 14 %, em ausência de querosene; decrescendo na medida em que se aumenta a fração de querosene. A fração de matéria ativa (tensoativo + cotensoativo) necessária para solubilização da mistura água querosene varia de 20 % na região rica em água, até aproximadamente 15 % na região rica em querosene. A figura 02 apresenta os resultados para o coeficiente de partição do cálcio entre as fases aquosa e microemulsão. Os pontos localizados nos vértices do triângulo do plano de experimentos foram tomados como pseudo-constituintes. O coeficiente de partição aumenta rapidamente com o aumento da fração de matéria ativa na microemulsão extratante. A fração de querosene tem pouco efeito na extração do cálcio. Os resultados se ajustam adequadamente por um modelo polinomial quadrático. Conseguiu-se obter uma concentração de cálcio até 56 vezes maior na fase microemulsão em comparação com a fase aquosa.
CONCLUSÕES: Os resultados mostram que os sistemas microemulsionados podem ser usados para a extração de cálcio de soluções aquosas. O fator mais importante na extração é o teor de matéria ativa na microemulsão. A fração de querosene tem pouco efeito na extração do cálcio. Um modelo polinomial quadrático é adequado para descrever a variação do coeficiente de partição do cálcio nos domínios de concentração estudados.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: DANTAS, T. N. C.; DANTAS NETO, A. A.; MOURA, M C P A; FORTE, K R; BARROS NETO, E. L.; LEITE, R. H. L. (2003) Heavy Metals Extraction by Microemulsions. Water Research, v. 37, p. 2709-2717.
FLORENCE, A.T.; ATTWOOD, D.; Princípios Físico-Químicos em Farmácia, São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo, 2003, 732 p.
LEITE, R.H.L. Extração de cromo de efluentes de curtumes utilizando microemulsões. nf. 111. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 1995.
POHLING, R. Reações Químicas na Análise de Água. 1ª edição, Fortaleza: Editora Arte Visual, 2009, 334 p.
