Comportamento termodinâmico de sistemas contendo líquidos iônicos nos processos de separação: Experimental, consistência, modelagem e simulação

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Freire, Nian Vieira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Equilíbrio líquido-líquido; Equilíbrio líquido-líquido-vapor; Equilíbrio líquido-vapor; Ionic liquids; liquid-liquid equilibrium; Líquidos iônicos; Modelagem termodinâmica; Thermodynamic modeling; vapor-liquid equilibrium; vapor-liquid-liquid equilibria
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97139/tde-11122024-174825/

Os líquidos iônicos são sais fundidos que podem ser usados como solventes eficientes em diversos processos industriais, com a vantagem de serem pouco voláteis e facilmente reaproveitáveis. Assim, é interessante estudar o comportamento destes compostos em misturas, visando usar tais dados para tornar processos na indústria química mais eficientes e ecologicamente sustentáveis. O objetivo desta tese foi analisar o equilíbrio multifásico (ELL, ELV e ELLV) a baixas pressões e ELV a altas pressões, de sistemas contendo líquidos iônicos. Na primeira etapa da tese, foi verificado que é possível analisar o equilíbrio multifásico usando os equipamentos disponíveis (ebuliômetro de Othmer modificado para ELLV e ELV e célula de equilíbrio para ELL) em sistemas ternários de substâncias simples. A partir das curvas de calibração, conhecendo o índice de refração e densidade, foi possível determinar as composições de determinada fase no equilíbrio. Na segunda etapa da tese, foi estudado o sistema 1-butanol + acetato de n-butila + o líquido iônico [EMIM][EtSO4] a 101,3 kPa em ELV, ELLV e ELL, obtendo assim o comportamento multifásico da mistura. Os dados obtidos foram submetidos a testes de consistência termodinâmica (ELV e ELLV) e de qualidade (ELL) e aqueles considerados consistentes foram modelados com a equação de estado PR-TV-CG e simulados com o modelo COSMO-RS (para ELL e ELV). A PR-TV-CG gerou desvios menores que 1,0% para temperatura, enquanto os desvios com COSMO ficaram abaixo de 5,0%. Também foi analisado o ELV a altas pressões dos sistemas binários CO2 + líquidos iônicos {[EMIM][Cl], [EMIM][PF6] e [HMIM][PF6]} em célula de equilíbrio de alta pressão. A modelagem feita com PR-TV-CG gerou desvios de pressão por volta de 20,0%, revelando a perda de precisão do modelo a altas pressões. A simulação com Redes Neurais para estes sistemas mostrou desvios de pressão abaixo de 5,0%. Assim, os modelos termodinâmicos escolhidos nesta tese mostraram boa precisão e podem ser usados para simular processos industriais que operam com líquidos iônicos em equilíbrio multifásico.