Caracterização de sistemas aquosos trifásicos

Abstract

Os sistemas aquosos trifásicos (SAT) têm sido aplicados para extração e separação de vários analitos estratégicos, porém, não há trabalhos de caracterização e definição dos fundamentos básicos de operação para esta técnica. Portanto, neste trabalho foi realizado a caracterização de um SAT formado por poli(vinilpirrolidona) MM = 10 000 g mol-1 (PVP), poli(etileno glicol) MM = 10 000 g mol-1 (PEG), sulfato de lítio e água. Os resultados mostram que de forma geral, há uma maior concentração de PEG, PVP e Li2SO4 nas fases superior, central e inferior, respectivamente, e que a água é o componente majoritário do sistema em todas as fases. O diagrama de fase do SAT foi determinado variando-se a concentração dos componentes no sistema e a temperatura (288,15, 298,15 e 308,15 K). Em um diagrama de fase de coordenadas tridimensionais foi possível visualizar um plano que forma uma área triangular de amarração (ATA), composto pelos pontos de composição de fases e o ponto global. A ATA decresce com a diminuição das concentrações globais (CG) dos três componentes no sistema. Em concentrações mais elevadas as áreas são maiores, indicando que há uma maior diferença de composição entre as fases. Foi demonstrado que sistemas com CG em uma mesma ATA possuem propriedades intensivas semelhantes e extensivas distintas (sempre comparado cada fase separadamente), comportamento similar às linhas de amarração dos sistemas aquosos bifásicos. Os SAT mostraram um grande efeito de temperatura na formação de fases, onde um aumento de T promove um incremento na região trifásica, indicando uma contribuição entalpica endotérmica. Além disso, em concentrações globais menores, um comportamento de inversão de fases entre a fase rica em eletrólito e a fase rica em PVP foi observado na temperatura de 308,15 K. Estudos de partição de íons Cu (II) no SAT mostraram que este íon interage de forma mais eficiente com a fase rica em sal, onde o aumento da ATA provoca um incremento nesta tendência. À 298,15 K, em concentrações globais menores, o íon Cu(II) promove a inversão de fases, fenômeno semelhante ao observado no estudo do efeito de temperatura. O aumento da temperatura do meio reacional também promove um incremento na concentração do Cu(II) para a fase rica em PVP. Assim, foi obtido o diagrama de fases para um novo sistema aquoso trifásico, sendo que, até onde conhecemos, este é o primeiro trabalho que descreve de forma quantitativa as composições de fases e as áreas trifásica, bem como desenvolve a teoria da área triangular de amarração.