Equilíbrio líquido-líquido de sistemas contendo fenol-água-solvente : obtenção e modelagem termodinâmica

Abstract

Resumo: O processo de separação líquido-líquido mais utilizado industrialmente é a extração por solventes. Para representar o equilíbrio de fases deste processo são empregados modelos de coeficiente de atividade. Esses modelos, por sua vez, possuem parâmetros de interação intermoleculares que precisam ser previamente determinados a partir de dados experimentais de equilíbrio líquido-líquido. Neste contexto, foi realizado um estudo de equilíbrio líquido-líquido dos sistemas ternários: água + fenol + tolueno a 20, 26 e 35°C e água + fenol + metil-isobutil-cetona (MIBC) a 26°C. Os limites de miscibilidade ou a curva binodal para estes sistemas foram obtidos pelo método da determinação do ponto de turbidez. Os dados para a construção das linhas de amarração foram determinados pela preparação de misturas de concentrações conhecidas dos três componentes na região de formação de duas fases. Estas misturas, após agitação, foram mantidas em repouso até a total separação das fases. Esperou-se que o equilíbrio fosse atingido e, então, amostras de ambas as fases foram coletadas e analisadas por cromatografia gasosa. Para as análises utilizou-se uma coluna resistente à água em conjunto com as técnicas de calibração externa e normalização para a estimativa do teor de água. Assim, foram determinadas as concentrações de cada componente nas fases orgânica e aquosa. Posteriormente, os dados experimentais foram correlacionados através dos modelos de predição dos coeficientes de atividades NRTL e UNIQUAC com estimativa dos parâmetros de interação moleculares.

Abstract: The most used liquid-liquid separation process in the industry is the solvent extration. In order to represent this process, models of activity coefficients are used to calculate the liquid-liquid equilibria of the components to be used. These models have molecular interaction parameters that had to be previously determined from experimental data of the liquid-liquid equilibria. In this context, a liquid-liquid equilibria study of the ternary systems water + phenol + toluene at 20°C, 26°C and 35°C, an d water + phenol + metil-isobutilketone (MIBC) at 26°C, was carry out. The solubilit y curve of these systems were determined by the cloud point method. Tie-lines data were determined by preparing mixtures of known concentrations for the three components in the heterogeneous region of the ternary diagram. After agitation these mixtures had been left to settle down to separate the phases. After the equilibrium was reached, samples of both phases were withdraw and analyzed by gas chromatography. For the analyses, it was used a water resistant column in set with techniques of external calibration and normalization for estimate the water concentration. Thus, the concentrations of each component in organic and aqueous phases were determined. These experimental data were correlated through NRTL and UNIQUAC prediction activity coefficients models to estimate the molecular interaction parameters.