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Title: Diagramas de fase de sistemas aquosos bifásicos compostos por PEO 400 + sais inorgânicos + água e estudo da extração de ácido monometilarsônico (MMA) utilizando sistema aquoso bifásico.
Authors: Carvalho, Roberta de Almeida
metadata.dc.contributor.advisor: Mageste, Aparecida Barbosa
Keywords: Arsênio
Extração - química
Issue Date: 2017
metadata.dc.contributor.referee: Mageste, Aparecida Barbosa
Santos, Igor José Boggione
Ferreira, Gabriel Max Dias
Citation: CARVALHO, Roberta de Almeida. Diagramas de fase de sistemas aquosos bifásicos compostos por PEO 400 + sais inorgânicos + água e estudo da extração de ácido monometilarsônico (MMA) utilizando sistema aquoso bifásico. 2017. 66 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.
Abstract: O Arsênio (As) é um semi-metal comumente encontrado no meio ambiente sob formas de compostos inorgânicos e orgânicos através de fontes naturais ou por fontes antropogênicas. Este elemento apresenta alta toxicidade e quando em contato com seres vivos, provoca uma série de doenças, que têm gerado grande preocupação a nível mundial e esforços para reduzir sua concentração em diferentes meios ambientais. Devido à necessidade de sua remoção do meio ambiente, este estudo avalia a utilização de Sistemas Aquosos bifásicos (SAB) na extração do ácido monometilarsônico (MMA). A fim de determinar os parâmetros ótimos para extração de As, o efeito do pH, da massa molar do polímero, do comprimento da linha de amarração (CLA), a natureza do eletrólito (cátion/ânion) e da concentração do metal presente no sistema foram avaliados. Ao avaliar o polímero, melhores resultados de extração de MMA foram obtidos com o Póli (óxido de etileno) 400 g.mol-1. Entretanto, existem muito poucos diagramas deste polímero com sais inorgânicos na literatura, sendo assim, novos diagramas de PEO 400 (PEO 400 + K2CO3 ou Na2CO3 ou KSCN + água) foram obtidos para aplicação nos estudos de extração de As. Avaliou-se o efeito da temperatura e a natureza do eletrólito na formação destes SAB, e os sistemas compostos por PEO 400 + sais de carbonato apresentaram aumento da região bifásica com o aumento da temperatura, indicando que o processo de separação de fases destes sistemas é entropicamente dirigido. Já o sistema composto por KSCN não apresentou modificação da região bifásica com o aumento da temperatura. A inclinação da linha de amarração (ILA) também apresentou pequena mudança, indicando que a composição das fases varia muito pouco com o aumento da temperatura. Os cátions e ânions testados apresentaram a seguinte ordem de formação de fases devido ao efeito Salting-out: Na+ > K+ e CO32- > SCN-. Após obtenção destes novos diagramas, avaliou-se o efeito do eletrólito na extração de MMA e com o sistema composto por PEO 400 + Na2SO4 + água em pH 1 através de duas extrações sequenciais foi possível atingir 100.0 % de extração do MMA, sem fazer uso de nenhum extratante/complexante. Em pH 1 o MMA está sob a forma neutra, realizando interações do tipo ligação de hidrogênio com os óxidos de etileno contidos no PEO, o que possibilita sua extração para a fase superior de forma espontânea. Não houve efeito do CLA na extração do MMA e maiores % E foram obtidas em menores concentrações do metal no sistema (5 mg.Kg-1). Este comportamento de extração do MMA em SAB é diferenciado e vantajoso quando comparado à maioria dos metais extraídos por SAB relatados na literatura, que necessitam da adição de um extratante/complexante para levar o metal da fase inferior para a fase superior.
metadata.dc.description.abstracten: Arsenic (As) is a metalloid widely found in the environment in the form of inorganic and organic compounds originating from natural and anthropogenic sources. This element is highly toxic and can cause various diseases in living beings, leading to global concern and efforts to reduce its concentrations in different environmental media. The present work evaluates the use of Aqueous Two-Phase Systems (ATPS) for extracting monomethylarsonic acid (MMA). The extraction conditions were optimized considering the effects of pH, molar mass of the polymer, tie-line length (TLL), the nature of the electrolyte (cationic/anionic), and the concentration of the metal present in the system. In the case of the polymer, the best MMA extraction was achieved using 400 g.mol-1 poly(ethylene oxide). However, there are very few phase diagrams available in the literature for this polymer with inorganic salts. Therefore, new phase diagrams were obtained for aqueous systems consisting of PEO 400 with K2CO3 or Na2CO3 or KSCN, for application in studies of the extraction of As. Evaluation was made of the effects of temperature and the nature of the electrolyte on the formation of these ATPS. The systems composed of PEO 400 and carbonate salts showed increases of the biphasic region as the temperature was increased, indicating that the process of phase separation was entropically driven. On the other hand, the system containing KSCN showed no alteration of the biphasic region with the increase in temperature. The tie-line slope also showed only a small change, indicating that the composition of the phases varied very little as the temperature was increased. The cations and anions tested showed the following order of phase formation due to the salting-out effect: Na+ > K+ and CO32- > SCN-. After obtaining these new phase diagrams, evaluation was made of the effect of the electrolyte on the extraction of MMA. Use of the system composed of PEO 400 + Na2SO4 + water, at pH 1, enabled 100.0% removal of MMA after two sequential extractions, without the need for any extractant/complexation agent. At pH 1, MMA was in the neutral form, and the formation of hydrogen bonds with the ethylene oxides of the PEO enabled its spontaneous extraction to the top phase. There was no effect of TLL on the extraction of MMA, and higher %E was obtained for a lower concentration of the metal in the system (5 mg.kg-1). The extraction behavior of MMA revealed advantages of the ATPS employed here, since in contrast to most of the procedures reported in the literature for the extraction of metals using ATPS, there was no need for addition of an extractant/complexation agent to transfer the metal from the bottom phase to the top phase.
Description: Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/9083
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo autor, 27/10/2017, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite a adaptação desta.
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