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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/42051
Type: | Tese |
Title: | Produção e aplicação de líquidos iônicos de baixa viscosidade em processos de separação de componentes orgânicos de interesse industrial |
Authors: | Bessa, Aline Mara Maia |
Advisor: | Sant'Ana, Hosiberto Batista de |
Co-advisor: | Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago |
Keywords: | Engenharia química;Equilíbrio líquido-líquido;Compostos aromáticos;Fenol;Liquid-liquid equilibrium;Low viscosity ionic liquid;Olefin;Phenol;Aromatic |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | BESSA, A. M. M. Produção e aplicação de líquidos iônicos de baixa viscosidade em processos de separação de componentes orgânicos de interesse industrial. 2019. 104 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Neste trabalho foram avaliadas a produção e caracterização estrutural de líquidos iônicos (LIs) com baixa viscosidade (6,5 a 27,3 mPa.s a 25 °C) baseados em amidas cíclicas (lactamas) e ácidos carboxílicos, além disso propriedades físicas foram determinadas e a aplicação destes em processos de separação de componentes orgânicos como hidrocarbonetos aromáticos, cíclicos e fenol foi avaliada. LIs com cátions e ânions contendo diferentes tamanhos de cadeias carbônicas foram produzidos por meio de reação de neutralização. As estruturas químicas foram confirmadas por FTIR e 1H RMN e propriedades físicas como densidade, viscosidade e temperatura de decomposição determinadas. A aplicação dos LIs produzidos como solventes extratores nos sistemas de separação de interesse (aromático/alifático, olefina/parafina, estireno/etilbenzeno e butanol ou fenol/água) foi inicialmente avaliada pela formação de duas fases entre os LIs e os componentes dos sistemas. Tais testes de miscibilidade indicaram que LIs contendo ânions com menores cadeias podem formar duas fases com hidrocarbonetos alifáticos e cíclicos e, portanto, foram aplicados na separação de aromáticos/alifáticos e olefinas/parafinas enquanto os de maiores cadeias são parcialmente miscíveis em água e foram estudados na remoção de fenol de meio aquoso. Dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) foram determinados para os sistemas heptano + tolueno + LIs e ciclohexano + ciclohexeno + LIs a 25 °C por meio das técnicas de titulação e densimetria. Os LIs apresentaram seletividades maiores do que 1 para os sistemas contendo heptano e tolueno indicando que extração do tolueno é possível, no entanto mostraram-se menos seletivos do que o solvente comercial utilizado para essa extração, o sulfolano. Os dados de ELL foram correlacionados pelo modelo termodinâmico NRTL apresentando desvio global de 0,63. Os LIs foram recuperados e reutilizados por três ciclos com diminuição média de 30 % na seletividade sem mudanças consideráveis na estrutura química dos LIs. Na extração de ciclohexeno a partir de uma mistura com ciclohexano o LI com cátion de menor cadeia carbônica apresentou seletividade maior do que 1 apenas para baixas concentrações de soluto. Assim, a possibilidade de aplicação os LIs baseados em lactamas e ácidos carboxílicos na separação de olefinas e parafinas é limitada pela concentração do soluto. Os LIs avaliados na separação de compostos orgânicos da água como o fenol apresentaram decomposição quando em contato com água impossibilitando o uso destes como solventes extratores em sistemas aquosos. |
Abstract: | In this work the production and characterization of LIs with low viscosity (6.5 to 27.3 mPa.s at 25 ° C) based on cyclic amides (lactams) and carboxylic acids were evaluated, in addition physical properties were determined and the application of these in processes of separation of organic components such as aromatic, cyclic and phenol hydrocarbons was evaluated. The production of the LIs was carried out by means of neutralization reaction varying the sizes of the cations and anions chains. The chemical structures of the ionic liquids produced were confirmed by FTIR and 1 H NMR and given physical properties. LIs miscibility tests on the interest separation systems components (aromatic / aliphatic, olefin / paraffin, styrene / ethylbenzene and butanol or phenol / water) were performed to determine the formation of two phases and consequently the possibility of using LIs as solvents. It was concluded that LIs containing anions with smaller chains formed two phases with aliphatic and cyclic hydrocarbons and were therefore applied in the separation of aromatic / aliphatic and olefins / paraffins while those of larger chains were studied in the removal of phenol from water. Liquid-liquid equilibrium data were determined for heptane + toluene + LIs and cyclohexane + cyclohexene + LIs at 25 ° C by titration and densimetry techniques. The LIs presented selectivities lower than the commercial solvent sulfolane that was used as comparative in this work, however they showed selectivities greater than 1 for the systems containing heptane and toluene indicating that extraction of the toluene is possible. The ELL data were correlated by the NRTL thermodynamic model with an overall deviation of 0.63. The LIs were recovered and reused for three cycles with a mean decrease of 30% in the selectivity without significant changes in the chemical structure of the LIs. In the extraction of cyclohexene from a mixture with cyclohexane the LI with cation of lower carbonic chain showed selectivity greater than 1 only for low concentrations of solute. Thus, the possibility of application of lactam and carboxylic acid-based LIPS on the separation of olefin and paraffin is limited by the concentration of the solute. The LIs with anions of greater carbon chains evaluated in the separation of organic compounds from the water as the phenol, presented decomposition in aqueous medium making it impossible to be used as extraction solvents in aqueous systems. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/42051 |
Appears in Collections: | DEQ - Teses defendidas na UFC |
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