Análise experimental e computacional do equilíbrio de fases de sistemas binários e ternários envolvendo líquidos iônicos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Igarashi, Edson Massakazu de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Equilíbrio de fases; Ionic liquids; Líquido iônico; Modelagem termodinâmica; Phase equilibria; Simulação termodinâmica; Thermodynamic modeling; Thermodynamic simulation
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97139/tde-07122022-124219/

A busca por sistemas de produção e produtos mais sustentáveis tem sido um tópico constantemente abordado em discussões, reuniões e trabalhos acadêmicos. Processos de produção, antes vistos como inofensivos, começaram a impactar o meio ambiente de maneira significativa, devido ao aumento do volume demandado de um produto ou serviço. Etapas de separação e purificação de produtos podem ser otimizadas por meio da utilização dos líquidos iônicos, que têm recebido uma atenção especial nos últimos tempos em função de suas propriedades diferenciadas que permitem a substituição de compostos poluentes como, por exemplo, compostos orgânicos voláteis ou a simplificação de processos de purificação de produtos obtidos de fontes renováveis. Esses compostos são vistos como sais fundidos, ou seja, substâncias compostas por íons orgânicos que se encontram em estado líquido em temperaturas abaixo de 100 ºC. A quantidade de combinações desses íons faz com que haja uma diversidade de líquidos iônicos com diferentes propriedades para ser explorada nas mais variadas áreas do conhecimento. Nesta tese, o estudo do comportamento de líquidos iônicos à base de imidazólio no equilíbrio de fases foi proposto desde a montagem dos aparatos experimentais e a validação das metodologias adotadas, seguido pela obtenção de dados experimentais de equilíbrios líquido-vapor, a baixas pressões, em sistemas ternários envolvendo água, etanol e líquido iônico ([hmim][BF4] e [emim][EtSO4]); a altas pressões, em sistemas binários envolvendo dióxido de carbono e líquido iônico ([emim][BF4], [emim][EtSO4] e [hmim][BF4]); e equilíbrio líquido-líquido, em sistemas ternários compostos por água, 1-butanol e líquido iônico ([emim][BF4], [emim][EtSO4] e [hmim][BF4]), que foram submetidos a um teste de qualidade para seguirem para a modelagem e simulação termodinâmicas. Os resultados demonstraram que a metodologia experimental se mostrou adequada aos sistemas estudados nas condições propostas, uma vez que, comparativamente, foi possível reproduzir o comportamento encontrado na literatura para as mesmas condições. Os estudos dos sistemas envolvendo os líquidos iônicos retornou dados experimentais inéditos e de qualidade, segundo os testes selecionados de acordo com o equilíbrio de fases, gerando desvios baixos na modelagem com os modelos termodinâmicos utilizados. A simulação termodinâmica se apresentou como uma boa alternativa de abordagem, quando há dados suficientes e uma boa seleção de descritores moleculares, para o processamento eficiente dos dados em um intervalo de tempo menor.