Estudo de compostos voláteis de níquel e vanádio em cimento asfáltico de petróleo virgem e envelhecido

Among the heteroatoms present in petroleum, nickel and vanadium are the most abundant metals. Thus, these can be found in large quantities in petroleum derivatives, such as Asphaltic Petroleum Cement (APC). The presence of these metals compounds in the asphalt matrices is important to trace the geol...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2019
Main Author: Lorenzoni, William Cristiano lattes
Orientador/a: Nascimento, Paulo Cícero do lattes
Banca: Carvalho, Leandro Machado de lattes, Kunz, Simone Noremberg lattes
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal de Santa Maria
Centro de Ciências Naturais e Exatas
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Department: Química
Assuntos em Português:
Assuntos em Inglês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://repositorio.ufsm.br/handle/1/17196
Resumo Português:Dentre os heteroátomos presentes no petróleo, o Níquel e Vanádios se destacam por serem os metais mais abundantes. Sendo assim, estes podem ser encontrados em grandes quantidades em derivados do petróleo, como o Cimento Asfáltico de Petróleo (CAP). A presença de compostos desses metais nas matrizes asfálticas é importante para traçar a origem geológica do óleo cru, assim como a migração e a maturação, além de possuir interferência em processos de fracionamento, corrosão e de poluição ambiental. Também podemos relacionar a presença destes compostos com problemas de saúde ocupacional, visto que alguns possuem conhecido potencial carcinogênico e mutagênico. Neste trabalho, fluorescência de raios X por energia dispersiva (ED XRF) e espectrometria de absorção atômica de alta resolução por fonte contínua (HR CS AAS) foram usadas para investigar compostos de Ni e V presentes em cimentos asfálticos virgens e envelhecidos de diferentes refinarias do Brasil visando o mínimo preparo da amostra. Primeiro, o teor total destes metais foi determinado na matriz virgem por ED XRF com uma simples diluição da amostra em tolueno. Em seguida, o mesmo procedimento foi empregado nas amostras envelhecidas submetidas ao Rolling Thin Film Sample Test (RTFOT) e ao SUNTEST®. Finalmente, a fração volátil de Ni e V foram extraídas com o auxílio de um Dispositivo de Extração e Coleta (DEC) desenvolvido em nosso grupo de trabalho e quantificada por HR CS AAS. Os resultados mostraram uma variação apreciável no teor desses metais após o processo de envelhecimento, com o vanádio apresentando as perdas mais consideráveis tanto após o envelhecimento quanto na forma volátil. Os resultados obtidos fornecem um parâmetro importante com relação à melhor fonte de petróleo bruto para a obtenção do cimento asfáltico a ser aplicado em processos de pavimentação reduzindo assim os problemas ambientais e de saúde ocupacional.
Resumo inglês:Among the heteroatoms present in petroleum, nickel and vanadium are the most abundant metals. Thus, these can be found in large quantities in petroleum derivatives, such as Asphaltic Petroleum Cement (APC). The presence of these metals compounds in the asphalt matrices is important to trace the geological origin of the crude oil, as well as the migration and maturation, besides having interference in the processes of fractionation, corrosion and environmental pollution. We can also relate the presence of these compounds with occupational health problems, since some have a known carcinogenic and mutagenic potential. In this work, Energy Dispersive X-ray Fluorescence (ED XRF) and High Resolution Continuum Source Atomic Absorption Spectrometry (HR CS AAS) were used to investigate Ni and V compounds present on virgin and aged asphalt cements from different refineries of Brazil aiming the minimum sample preparation. First, the total content of these metals was determined in the virgin matrix by ED XRF with a simple sample dilution in toluene. Then the same procedure was employed on the aged samples submitted to the Rolling Thin Film Sample Test (RTFOT) and the SUNTEST®. Finally, the volatile fraction of Ni and V were extracted with the support of a device for extraction and collection (DEC) developed in our work group and quantified by HR CS AAS. The results showed an appreciable variation in these metals content after the aging process with vanadium presenting the most considerable losses both after the aging and in volatile form. The obtained results give an important parameter related to the best crude oil source used to obtain the asphalt cement for paving processes, this way reducing the environmental and occupational problems.