Medição de Equilíbrio Líquido-Líquido de Sistemas Bifásicos Fluorados
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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
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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
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Introdução / Motivação
Catálise Catálise BifásicaBifásica
3
Catálise Catálise HomogéneaHomogénea
Catálise HeterogéneaCatálise Heterogénea
Fase orgânica
Fase fluorada
modelos molecularesseparação produtos /catalisador
FBSFBS = fluorous biphasic system
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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
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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
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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
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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
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Procedimento ExperimentalPreparação das ampolas
8
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Procedimento Experimental
Montagem experimental
9
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Procedimento Experimental
Ponto de turvação
10
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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::
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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
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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
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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:
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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
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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
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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:
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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:
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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
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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
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Agradecimentos
Orientadores: Dra. Isabel Marrucho Dr. João Coutinho
Todos os elementos do grupo PATh
Família
21
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22
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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
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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