medição de equilíbrio líquido- líquido de sistemas bifásicos fluorados fatima r. varanda...
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Medição de Equilíbrio Líquido-Líquido de Sistemas Bifásicos
FluoradosFatima R. Varanda
Orientadora: Isabel M. MarruchoCo-orientador: João A. P. CoutinhoUniversidade de Aveiro
07 de Dezembro de 2007
Resumo
1.Introdução / Motivação
2.Procedimento
experimental
3.Resultados
3.1. FBS
3.2. Sistemas com n-
octano
4.Modelação
4.1. soft-SAFT
4.2. COSMO-RS
5.Conclusões
6.Trabalhos Futuros
2
Introdução / Motivação
Catálise Catálise BifásicaBifásica
3
Catálise Catálise HomogéneaHomogénea
Catálise HeterogéneaCatálise Heterogénea
Fase orgânica
Fase fluorada
modelos molecularesseparação produtos /catalisador
FBSFBS = fluorous biphasic system
4
PFCsPFCs
C8F18
C8F17Br
C8F16H2C8F17H
C7F14
C10F18
C8H18
Derivados dos HCs, substituindo todos os átomos de H
por F
Elevada electronegatividade do átomo de F
Ligações intramoleculares fortes e intermoleculares
fracas
Introdução / Motivação
5
Aplicações Aplicações PFCs:PFCs: Indústria: extracção SC, refrigerantes, aerossóis, bio-
reactores, meio reacional
Ambiente: remoção de CO2, substituição de CFCs
Bio-Medicina
Introdução / Motivação
6
Aplicações dos PFCs Aplicações dos PFCs em bio-medicinaem bio-medicina:: Substituintes do sangue
Ventilação Líquida
Cirurgia Oftalmológica
Conservação de Orgãos
Técnicas de Imagem
Transporte Controlado de Fármacos
Introdução / Motivação
7
FBS:FBS:
Composto orgânico: Acetonitrilo (CH3CN)
Tolueno (C7H8)
PFC: Perfluorodecalina (C10F18)
PMCH (C7F14)
1Br-perfluoro-n-octano (C8F17Br)
Introdução / Motivação
Síntese orgânica
Sistemas com Sistemas com nn--octano:octano:
Composto orgânico: n-octano (C8H18)
PFC: Perfluoro-n-octano (C8F18)
1Br-perfluoro-n-octano (C8F17Br)
1H-perfluoro-n-octano (C8F17H) 1H,8H-perfluoro-n-octano
(C8F16H2)Formulação do sangue artificial
Procedimento ExperimentalPreparação das ampolas
8
Procedimento Experimental
Montagem experimental
9
Procedimento Experimental
Ponto de turvação
10
Resultados Experimentais
11
290
310
330
350
370
390
410
430
450
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
jFC
T /
K
C10F18 + C7H8 C7F14 + C7H8
C10F18 + CH3CN C7F14 + CH3CN
C8F17Br + CH3CN
CH3CN < C7H8FBSFBS::
12
260
280
300
320
340
360
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
jFC
T /
K
C8F17Br C8F17H
C8F16H2 C8F18
C8F18 < C8F17H ≈ C8F16H2 < C8F17BrSistemas com Sistemas com nn--octano:octano:
Resultados Experimentais
13
330
350
370
390
410
430
450
470
490
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
xPFC
T /
K
C10F18 + CH3CN
C7F17 + CH3CN
C8F17Br + CH3CN
C10
F18
+ CH3CN
ηij = 0.918
ξij = 0.8916
C7F
14 + CH
3CN
ηij = 0.918
ξij = 0.8916
C8F
17Br + CH
3CN
ηij = 1.000
ξij = 0.9146
Sistemas com acetonitrilo:
Modelação – soft-SAFT
Modelação – soft-SAFT
C10
F18
+ C7H
8
ηij = 1.050
ξij = 0.8746
14
290
310
330
350
370
390
410
430
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
xPFC
T /
K
C10F18 + C7H8
C7F14 + C7H8
C7F
14 + C
7H
8
ηij = 1.000
ξij = 0.8946
Sistemas com tolueno:
15
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
xFC
T /
K
C8F18
C8F17Br
C8F17HC8F16H2
C8F
18 + C
8H
18
ηij = 1.000
ξij = 0.9146
C8F
17Br + C
8H
18
ηij = 1.000
ξij = 0.9360
C8F
16H
2 + C
8H
18
ηij = 1.000
ξij = 0.9189
C8F
17H + C
8H
18
ηij = 1.000
ξij = 0.9207
Sistemas com n-octano:
Modelação – soft-SAFT
Modelação - COSMO-RS
16
300
320
340
360
380
400
420
440
460
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
xFC
T /
K
C10F18 + CH3CN (COSMO) C10F18 + CH3CNC7F14 + CH3CN (COSMO) C7F14 + CH3CNC8F17Br + CH3CN (COSMO) C8F17Br + CH3CNC10F18 + C7H8 (COSMO) C10F18 + C7H8C7F14 + C7H8 (COSMO) C7F14 + C7H8C8F17Br + C7H8 (COSMO)
FBSFBS::
toluenoacetonitrilo
Modelação - COSMO-RS
17
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
xFC
T /
K
C8F18 (COSMO) C8F18
C8F17Br (COSMO) C8F17Br
C8F17H (COSMO) C8F17H
C8F16H2 (COSMO) C8F16H2
Sistemas com Sistemas com nn--octano:octano:
Modelação - COSMO-RS
18
0.95 0.96 0.97 0.98 0.99 1
xFC
T /
K
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
C8F18 (COSMO) C8F17Br (COSMO)
C8F17H (COSMO) C8F16H2 (COSMO)
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 0.016 0.018 0.02
xFC
T /
K
C8F18 (COSMO)
C8F17Br (COSMO)
C8F17H (COSMO)
C8F16H2 (COSMO)
C8F18 < C8F17H ≈ C8F16H2 <
C8F17Br
C8F18 < C8F17Br < C8F17H <
C8F16H2
C8F17Br < C8F18 < C8F17H <
C8F16H2
Resultados experimentais:
Conclusões
1. Medição de ELL de 77 novos sistemas fluorados através da
turbidimetria, usando um método de detecção visual dinâmico;
2. Modelação:
2.1. soft-SAFT:
• bons resultados para os sistemas com tolueno;
• os parâmetros moleculares propostos para o acetonitrilo
não descrevem bem as respectivas misturas;
• apenas um parâmetro foi ajustado para os sistemas com
octano.
2.2. COSMO-RS:
• boa ferramenta para a previsão qualitativa de ELL de FBS;
• falha na previsão dos sistemas com octano. 19
Trabalho Futuro
1. A nível experimental:
• construção de um equipamento automatizado para
a detecção dos pontos de turvação;
• medição de ELL de novos sistemas;
2. soft-SAFT: novos parâmetros moleculares para o
acetonitrilo;
3. Cálculos ab initio para os sistemas substituídos.
20
Agradecimentos
Orientadores: Dra. Isabel Marrucho Dr. João Coutinho
Todos os elementos do grupo PATh
Família
21
22
23
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
290 310 330 350 370 390 410 430 450
T / K
P /
MP
a
soft-SAFT
exp (DIPPR1998)
Parâmetros moleculares:m = 2.435 = 3.142/kB = 309.9
AAD Pvap = 5.85%
Modelação – soft-SAFT
24
290
340
390
440
490
540
590
640
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
r / mol.l-1
T /
K
soft-SAFT
exp (DIPPR1998)
Parâmetros moleculares:m = 2.435 = 3.142/kB = 309.9
AAD D = 1.68%
Modelação – soft-SAFT
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