Otimização experimental da purificação do ácido fosfórico por extração líquido-líquido

Abstract

Resumo: O ácido fosfórico é o principal produto industrializado, fonte do elemento químico fósforo. Ele é utilizado na fabricação de fertilizantes, na nutrição de animais, detergentes e em uma gama de alimentos. Para a sua utilização nos alimentos,o ácido fosfórico necessita ser purificado. Entre as técnicas para a descontaminação do ácido (remoção dos seus sais metálicos), existe a extração líquido-líquido (por solventes), que é considerada a de maior viabilidade econômica.O rendimento da recuperação, no entanto, apresenta possibilidade de melhora por meio de tratamentos estatísticos apropriados. Nesta Dissertação se apresenta um estudo da otimização de um sistema de purificação de ácido fosfórico, desde a aplicação de um planejamento fatorial fracionado para selecionar dentre oito fatores de um processo os que têm maior influência, chegando até a ajustar modelos de superfície de resposta para regiões de maior interesse prático. Os experimentos são realizados em escala de bancada. As análises dos efeitos principais e das interações dos fatores levam em conta o objetivo de aumentar a recuperação do ácido fosfórico, com a menor taxa de contaminação por sulfatos e por metais na fase orgânica depois da separação.

Abstract: The phosphoric acid is the main industrialized product that is a source of phosphorous as a chemical element. It is used for fertilizer manufacturing, animal nutrition, detergents and in food industry. When used in foods it must be purified and the liquid-liquid extraction is a technique considered more economic viable. The separation yield could be improved by appropriate statistical methods. In this work the optimization of a system for phosphoric acid purification is studied, starting with a fractionated factorial design of experiments, which has to select among eight factors the most important ones. And finally, with an application of the Response Surface Method the model generated is adjusted with the experimental data, and shows optimal ranges of the main factors values, which produces results of practical interest. The experiments are realized on a laboratory scale apparatus. The discussion of the results considers the main effects and the possible interactions of the factors for the maximized phosphoric acid recuperation, and minimized contamination by sulfate anion and metals in the organic phase after the separation.