Equilíbrio Líquido-Líquido em sistemas aquosos bifásicos formados por Cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio + Citrato de potássio + água: efeito da temperatura e da composição.

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Físico-Química

Autores

Machado, P.A.L. (UNIFAL) ; Virtuoso, L.S. (UNIFAL) ; Lemes, N.H.T. (UNIFAL)

Resumo

O trabalho teve como objetivo avaliar o equilíbrio líquido-líquido em novos sistemas aquosos bifásicos (SAB) formados por Cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio + citrato de potássio + água nas temperaturas de 283,15 e 313,15K. Os diagramas de fase foram montados a partir de 5 diferentes pontos globais de composição estimados a partir das curvas binodais do sistema. A partir da análise dos dados verificou-se um processo de separação de fases exotérmico. A diminuição da temperatura promoveu um aumento do comprimento das linhas de amarração com consequente aumento da região de estabilidade bifásica. Observou-se também que uma menor concentração de sal é necessária para induzir a separação de fases à 283,15K.

Palavras chaves

Sistema aquoso bifásico; Curva binodal; Líquidos Iônicos

Introdução

Sistemas aquosos bifásicos (SAB) são formados por misturas de soluções aquosas de polímeros quimicamente distintos, ou de polímeros e sais inorgânicos, ou ainda por misturas envolvendo dois sais em meio aquoso em determinadas condições de composição e temperatura controladas. O interesse nesses sistemas advém de suas características que permitem o seu emprego em processos de extração/purificação de biomateriais que são susceptíveis a desnaturação e/ou perda de atividade (GOKTAN et al, 2012). Em qualquer aplicação envolvendo SAB o conhecimento sobre o comportamento de fase (equilíbrio líquido-líquido) é de suma importância para se conseguir controle adequado no processo de separação. Nesse sentido a obtenção de linhas da amarração (LA) na construção de diagramas permitem determinar rapidamente as propriedades termodinâmicas intensivas envolvidas no equilíbrio bem como controlar as propriedades extensivas das fases como a massa e o volume. Dessa forma pode-se manipular o tamanho das fases permitindo a pré-concentração de um solutos de interesse e/ou melhorar a eficiência dos processos de extração e purificação. As LA são caracterizadas ainda pelo comprimento da linha de amarração (CLA) e pela inclinação da linha de amarração (ILA). Esses parâmetros permitem correlacionar, ao longo das diversas LA, a influência que a composição provoca no equilíbrio termodinâmico das fases. O CLA está diretamente correlacionado com a partição dos componentes formadores do SAB nas duas fases em equilíbrio. Dessa forma, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito da temperatura e da composição no equilíbrio líquido- líquido em novos SAB formados por Cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio + citrato de potássio + água nas temperaturas de 283,15 e 313,15K.

Material e métodos

Para obtenção dos diagramas e estudo do equilíbrio líquido-líquido 5 linhas de amarração, que envolvem diferentes composições de mistura, foram determinadas experimentalmente em cada temperatura. Para a determinação das LA 10g de SAB foi preparado a partir da mistura de soluções estoques de cloreto de 1-butil-3- metilimidazólio e citrato de potássio em água. O SAB foi vigorosamente agitado e deixado em repouso por 24 horas sob temperatura controlada (283,15 ou 13,15)K em banho termostático. As fases foram então coletadas e suas composições analisadas. A determinação de citrato de potássio foi feita por fotometria de chama e do cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio por espectrofotometria no UV VIS em 211nm. O percentual de água foi determinado por diferença. Todas as medidas foram conduzidas em triplicata e as composições expressas em porcentagem de fração mássica.

Resultado e discussão

Na Figura 1 é apresentado o diagrama de fases para o SAB formado por cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio + citrato de potássio + água nas temperaturas de 283,15K e 313,15K e uma tabela contendo os valores dos parâmetros CLA e ILA para as diferentes LA obtidas. Observa-se na Figura 1 que a temperatura não tem grande influencia sobre a segregação de fases do sistema. Contudo percebe-se que um leve aumento da região bifásica com a diminuição da temperatura que é evidenciado ao se comparar os valores de CLA para as respectivas LA nas duas temperaturas do trabalho. Observa-se também valores absolutos maiores para as ILA obtidas à 283,15K o que é condizente com o fenômeno de transferência de moléculas de água da fase superior para a inferior causando diluição na fase rica em citrato de potássio e aumento da concentração do LI na fase superior. Esse fenômeno de transferência de material entre as fases evidencia um aumento da hidrofobicidade do Cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio e resultados similares a estes são relatados na literatura (LI et al, 2015) para outros SABLI.

Figura 1: Valores de CLA, ILA e dados de equilíbrio para o sistema 1-butil-3- metilimidazólio + citrato de potássio + água em T= (●)283,15 e (○)313,15.

Conclusões

Foram obtidos dados experimentais de equilíbrio líquido-líquido para o SAB formado por cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio + citrato de potássio + água nas temperaturas 283,15 e 313,15. Os parâmetros CLA e ILA foram determinados para todas as linhas de amarração e evidenciaram um leve aumento da região bifásica com a diminuição da temperatura indicando um processo exotérmico de segregação de fases.

Agradecimentos

FAPEMIG, CAPES, Grupo de pesquisa Química de Coloides da UNIFAL-MG, PPGQ/UNIFAL- MG.

Referências

GOKTAN, M. S.; KIESCHNICK, R. A target's perspective on the effects of ATPs in takeovers after recognizing its choice in the process. Journal of Corporate Finance, nº18, 1088-1103, 2012.

LI, Y.; LUO,Q.; XU,Z. Temperature-dependent phase behavior of ionic liquid solutions containing N-butylpyridinium nitrate, water, and either sodium or ammonium citrate. Fluid Phase Equilibria, nº 403, 118-128, 2015.