Estudo de líquidos iônicos próticos e surfactantes baseados em ácidos graxos para aplicação em remediação de derramamento de petróleo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Ribeiro, Sádwa Fernandes
Orientador(a): Aguiar, Rílvia Saraiva de Santiago
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Link de acesso: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/75503
Resumo: Oil spills are increasingly frequent and responsible for damage to the environment. In this sense, the use of surfactants has emerged as an effective remediation method. However, conventionally applied dispersants present high toxicity, which may aggravate the environmental impact. In this context, the surfactant properties of protic ionic liquids and solutions based on fatty acids and monoethanolamine were studied in order to apply them in the remediation of oil spills. Thus, the ionic liquids (ILs) butyrolactam butyrate (BTB), 2- hydroxyethylammonium acetate (2-HEAA), 2-hydroxyethylammonium propanoate (2- HEAP) and choline laurate (LAU-CO) were synthesized using neutralization reaction. The synthesis was confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and the ILs were characterized in terms of density and viscosity. Surfactant solutions based on monoethanolamine, lauric acid and oleic acid were prepared. Its surface-active properties were evaluated using surface tension and emulsification index. These analyzes indicated that the LIs BTB, 2-HEAA and 2-HEAP did not show good surfactant properties, thus being disregarded in the other experiments. LAU-CO and monoethanolamine and fatty acid solutions (MEA-AL and MEA-AO) reduced the tension of deionized water by more than 50% and showed critical micellar concentrations (CMC) of 29.9 mmol/L, 8.5 mmol/L and 1.2 mmol/L, respectively. Furthermore, they produced stable emulsions with motor oil and kerosene after 24 h. The surfactants that showed the best surfactant properties were evaluated for their ability to remove hydrocarbons from sand at ½ the CMC, at the CMC and 3 times the CMC. At this last concentration, removals of 67.44% ± 0.02, 57.03% ± 0.03 and 61.67% ± 0.05 were achieved for LAU-CO, MEA-AL and MEA-AO, respectively. The oil displacement area analysis indicated that the surfactants were able to disperse the oil, with LAU-CO standing out, dispersing 59.5 cm² in a total area of 63.6 cm². The LAU-CO, MEA-AL and MEA-AO surfactants were not toxic to the microcrustacean Artemia salina, with LC50 values of 763 µg/mL, 2057 µg/mL and 1956 µg/mL, respectively. In view of the above, the surfactants based on oleic and lauric acids in this study showed good surfactant properties and were promising for application in oil spill remediation.
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Thus, the ionic liquids (ILs) butyrolactam butyrate (BTB), 2- hydroxyethylammonium acetate (2-HEAA), 2-hydroxyethylammonium propanoate (2- HEAP) and choline laurate (LAU-CO) were synthesized using neutralization reaction. The synthesis was confirmed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) and the ILs were characterized in terms of density and viscosity. Surfactant solutions based on monoethanolamine, lauric acid and oleic acid were prepared. Its surface-active properties were evaluated using surface tension and emulsification index. These analyzes indicated that the LIs BTB, 2-HEAA and 2-HEAP did not show good surfactant properties, thus being disregarded in the other experiments. LAU-CO and monoethanolamine and fatty acid solutions (MEA-AL and MEA-AO) reduced the tension of deionized water by more than 50% and showed critical micellar concentrations (CMC) of 29.9 mmol/L, 8.5 mmol/L and 1.2 mmol/L, respectively. Furthermore, they produced stable emulsions with motor oil and kerosene after 24 h. The surfactants that showed the best surfactant properties were evaluated for their ability to remove hydrocarbons from sand at ½ the CMC, at the CMC and 3 times the CMC. At this last concentration, removals of 67.44% ± 0.02, 57.03% ± 0.03 and 61.67% ± 0.05 were achieved for LAU-CO, MEA-AL and MEA-AO, respectively. The oil displacement area analysis indicated that the surfactants were able to disperse the oil, with LAU-CO standing out, dispersing 59.5 cm² in a total area of 63.6 cm². The LAU-CO, MEA-AL and MEA-AO surfactants were not toxic to the microcrustacean Artemia salina, with LC50 values of 763 µg/mL, 2057 µg/mL and 1956 µg/mL, respectively. In view of the above, the surfactants based on oleic and lauric acids in this study showed good surfactant properties and were promising for application in oil spill remediation.Os derramamentos de petróleo são cada vez mais frequentes e responsáveis por prejuízos ao meio ambiente. Nesse sentido, o uso de surfactantes tem se destacado como um método de remediação eficaz. Entretanto, os dispersantes convencionalmente aplicados apresentam elevada toxicidade, podendo agravar o impacto ambiental. Neste contexto, foram estudadas as propriedades tensoativas de líquidos iônicos próticos e soluções baseadas em ácidos graxos e monoetanolamina com a finalidade de aplicá-los na remediação de derramamento de petróleo. Assim, foram sintetizados os líquidos iônicos (LIs) butirato de butirolactama (BTB), acetato de 2-hidroxietilamônio (2-HEAA), propanoato de 2-hidroxietilamônio (2-HEAP) e laurato de colina (LAU-CO) por meio de reação de neutralização. A síntese foi confirmada através de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e os LIs foram caracterizados quanto à densidade, viscosidade e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR). Foram preparadas soluções surfactantes baseadas em monoetanolamina, ácido láurico e ácido oleico. Suas propriedades tensoativas foram avaliadas por meio da tensão superficial e do índice de emulsificação. Estas análises indicaram que os LIs BTB, 2-HEAA e 2-HEAP não apresentaram boas propriedades surfactantes, sendo assim desconsiderados nos demais experimentos. O LAU-CO e as soluções de monoetanolamina e ácidos graxos (MEA-AL e MEA-AO) reduziram a tensão da água deionizada em mais de 50% e apresentaram concentrações micelares críticas (CMC) de 29,9 mmol/L, 8,5 mmol/L e 1,2 mmol/L, respetivamente. Além disso, produziram emulsões estáveis com óleo de motor e querosene após 24 h. Os surfactantes que apresentaram as melhores propriedades tensoativas foram avaliados quanto a capacidade de remover hidrocarbonetos da areia em três condições, a ½ da CMC, na CMC e 3 vezes a CMC. Nesta última, foram alcançadas remoções de 67,44% ± 0,02, 57,03% ± 0,03 e 61,67% ± 0,05 para o LAU-CO, MEA-AL e MEA-AO, respectivamente. A análise de área de deslocamento de óleo indicou que os surfactantes foram capazes de dispersar o petróleo, destacando-se o LAU-CO, que dispersou 59,5 cm² em uma área total de 63,6 cm². Os surfactantes LAU-CO, MEA-AL e MEA-AO não foram tóxicos frente ao microcrustáceo Artemia salina, com valores de CL50 de 731 µg/mL, 2057 µg/mL e 1956 µg/mL, respectivamente. Diante do exposto, os surfactantes baseados nos ácidos oleico e láurico deste estudo apresentaram boas propriedades tensoativas e mostraramse promissores para a aplicação em remediação de derramamento de óleo.Ribeiro, S. F. Estudo de líquidos iônicos próticos e surfactantes baseados em ácidos graxos para aplicação em remediação de derramamento de petróleo. 2023. 109f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza. 2023.Estudo de líquidos iônicos próticos e surfactantes baseados em ácidos graxos para aplicação em remediação de derramamento de petróleoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisremediaçãosurfactanteslíquidos iônicosácidos graxostoxicidadeinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFChttp://lattes.cnpq.br/6631327162291838http://lattes.cnpq.br/89121667516885142023-10-30ORIGINAL2023_dis_sfribeiro.pdf2023_dis_sfribeiro.pdfapplication/pdf2624540http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/75503/1/2023_dis_sfribeiro.pdf8182c944de374b78ee2f482f5c172adaMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://repositorio.ufc.br/bitstream/riufc/75503/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufc/755032023-12-26 11:27:19.934oai:repositorio.ufc.br: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Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2023-12-26T14:27:19Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false
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