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