Realizado em Vitória/ES, de 17 a 19 de Setembro de 2014.
ISBN: 978-85-85905-08-8
TÍTULO: ANÁLISE DE VARIÂNCIA APLICADA À DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES ÓTIMAS DE DESESTABILIZAÇÃO DE EMULSÕES O/A POR ULTRASSOM
AUTORES: Souza, F.O. (UFES/CEUNES) ; Santos, M.F.P. (UFES/CEUNES) ; Ronchi, R.P. (UFES/CEUNES)
RESUMO: A utilização de ondas ultrassônicas para a desestabilização de emulsões O/A é uma técnica inovadora, pois anteriormente o ultrassom era utilizado fundamentalmente em operações de extração e emulsionamento somente. A desestabilização de emulsões foi otimizada neste trabalho a partir das variáveis tempo e frequência. A temperatura do banho de ultrassom foi mantida a 60 °C. Pela aplicação do planejamento fatorial completo foi possível determinar a variável mais significativa e as condições ótimas de desestabilização de emulsões do tipo O/A.
PALAVRAS CHAVES: Planejamento Fatorial; ANOVA; Ultrassom
INTRODUÇÃO: A utilização de ondas ultrassônicas para a desestabilização de emulsões O/A é uma técnica inovadora, pois anteriormente o ultrassom era utilizado fundamentalmente em operações de extração e emulsionamento somente. As grandes vantagens tecnológicas de aplicar-se a técnica de ultrassom na desestabilização de emulsões estão (i) na eficiência da técnica; (ii) simplicidade de utilização; (iii) capacidade de reutilização por períodos indefinidos; (iv) a não utilização de agentes químicos para a separação das emulsões; (v) a mitigação da geração de resíduos, líquidos e sólidos; (vi) a capacidade de adequação da técnica à diferentes emulsões (YANG, 2009). A aplicação da análise estatística de variância permite a determinação dos fatores que são estatisticamente mais significantes na obtenção de bons resultados, sendo utilizado para os mais diversos tipos de experimentos (PANGU, 2004). Foi objetivo deste trabalho a otimização da técnica de desemulsificação utilizando ultrassom.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a avaliação dos efeitos da aplicação de ultrassom numa emulsão óleo/água (O/A), foi sintetizada uma emulsão de petróleo em água, obedecendo a todos os parâmetros e propriedades físico-químicas que constituem as emulsões reais, tal como: diâmetro de gota, pH, viscosidade das fases, tempo de cisalhamento, quantidade e natureza dos emulsificantes e temperatura. O critério adotado para a avaliação da desestabilização das emulsões e consequente separação de fases foi o TOG (Teor de Óleos e Graxas), que indica o quanto há a separação das fases dispersa (petróleo) e contínua (água salobra: 18,0 gL-1 de NaCl) que constituem a emulsão.
A avaliação da desestabilização das emulsões foi realizada sob diversas condições físico-químicas, sendo necessário, portanto, o conhecimento das condições mais eficientes de cada variável aplicada. Para a determinação das condições ótimas de cada variável, pelo modelo estatístico escolhido; foram realizadas análises de variância para planejamentos experimentais completos de 3 variáveis (23) utilizando o software Statistica 8.0.
As variáveis e níveis avaliados no planejamento experimental foram: (a) Frequência das ondas ultrassonoras: 130, 45 e 35 KHz; (b) Tempo de desestabilização 5, 10 e 15 minutos. A temperatura foi mantida a 60°C, que foi determinada como temperatura ótima por outro planejamento fatorial previamente realizado.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A análise de variância ao nível de 95% de confiança indicou que dentre as variáveis estudadas, a frequência não é significativa na obtenção dos resultados de redução de TOG. O fator mais significativo no modelo estatístico linear foi o tempo, sendo possível obter os melhores resultados nos maiores tempos de desestabilização da emulsão.
A desestabilização da emulsão na temperatura de 60°C é favorecida devido ao enfraquecimento do filme interfacial devido ao acréscimo de energia ao sistema. O maior tempo permite maiores interações das ondas ultrassônicas com a emulsão, por fatores cinéticos, a coalescência é facilitada com o maior tempo de exposição ao ultrassom. Nas condições ótimas: 15 minutos e 45 KHz, foi possível uma redução de 76,80% do TOG das emulsões analisadas.
CONCLUSÕES: A técnica de ultrassom pode ser uma importante metodologia de desestabilização de emulsões O/A. A técnica não exige a utilização de solventes orgânicos, desestabilizantes químicos ou processos onerosos e poluentes. Ao realizar-se a análise de variância para a interpretação estatística dos resultados obtidos, foi possível observar que o tempo, em relação a frequência, é o fator mais importante ao nível de 95% de confiança para a diminuição do TOG da emulsão estudada.
AGRADECIMENTOS: Agradeço à FAPES, CAPES, UFES, UFSM e Programa de Pós-Graduação em Energia UFES/CEUNES.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: YANG, X. G., TAN, W., TAN, X. F. Demulsification of Crude Oil Emulsion Via Ultrasonic Chemical Method. Petrol. Sci. Technol, 27: 2010-2020, 2009.
PANGU, G. D.; FEKE, D. L. Acoustically Aided Separation of Oil Droplets from Aqueous Emulsions, Chem. Eng. Sci. 59: 183-3193, 2004.