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Previous issue date: 2014-02-27 / Surfactants are versatile organic compounds that have, in a single molecule, double chemical affinity.
The surfactant molecule is composed by a hy
drophobic tail group, a hydrocarbon chain (linear,
branched, or mixed), and by a hydrophilic head group, which contains polar groups that makes it able
to be applied in the organophilization process of natural clays. Microemulsions are
microheterogeneous b
lends composed by: a surfactant, an oily phase (non
-
polar solvent), an aqueous
phase, and, sometimes, a co
-
surfactant (short
-
chain alcohol). They are systems with thermodynamic
stability, transparent, and have high solubility power. Vermiculite is a clay m
ineral with an expandable
crystalline structure that has high cation exchange capacity. In this work vermiculite was used to obtain
organoclays. The ionic surfactants dodecyl
ammonium
chlori
de
(DDAC) and
cetyltrimethylammonium
bromide
(C
16
TAB) were used in the organophilization process. They were
used as surfactant aqueous solutions and, for DDAC, as a microemulsion system. The organoclays
were used to promote the separation of binary mixtures of xylene isomers (ortho
-
and meta
-
xylene).
Dif
ferent analytical techniques were used to characterize microemulsion systems and also the
nanoclays. It was produced a water
-
rich microemulsion system with 0.92 nm droplet average diameter.
The vermiculite used in this work has a cationic exchange capacity
of 172 meq/100g and magnesium
as main cation (24.25%). The basal spacing of natural vermiculite and organo
-
vermiculites were
obtained by
X
-
ray Diffraction technique. The basal spacing was 1.48nm for natural vermiculite,
4.01nm for CTAB
-
vermiculite
(CTAB 4
)
, and 3.03nm for DDAC
-
vermiculite
(DDAC M1A), that
proves the intercalation process.
Separation tests were carried out in glass columns using three binary
mixtures of xylene (ortho
-
xylene and meta
-
xylene). The results showed that the organovermiculite
pre
sented an enhanced chemical affinity by the mixture of hydrocarbons, when compared with the
natural vermiculite, and also its preference by ortho
-
xylene. A
factorial
experimental
design
2
2
with
triplicate
at the
central point
was used to optimize the xylen
e separation process. The experimental
design revealed that the initial concentration of isomers in the mixture and the mass of
organovermiculite were the significant factors for an improved separation of isomers. In the
experiments carried out using a bin
ary mixture of ortho
-
xylene and meta
-
xylene (2:1), after its
percolating through the organovermiculite bed (DDAC M1), it was observed the preference of the
organoclay by the ortho
-
xylene isomer, which was retained in greater quantity than the meta
-
xylene
o
ne. At the end of the treatment, it was obtained a final concentration in meta
-
xylene of 47.52%. / Os processos de separa??o s?o atividades bastante difundidas na ind?stria, principalmente na ind?stria qu?mica, e que sofrem frequentes mudan?as com o objetivo de melhorar o desempenho, o rendimento e a viabilidade desses processos de separa??o. Os is?meros do xileno s?o compostos derivados do petr?leo, cuja estrutura qu?mica ? formada por um ?nico anel benz?nico e dois grupos met?licos ligados ao anel em tr?s posi??es diferentes. Devido ?s suas importantes aplica??es industriais, em especial na ind?stria de pl?sticos, diversos estudos s?o desenvolvidos, voltados para a utiliza??o de novos materiais, com o objetivo de resolver antigos problemas e melhorar os processos de separa??o destes is?meros. Os tensoativos s?o compostos org?nicos vers?teis, por possu?rem em uma ?nica mol?cula, dupla afinidade qu?mica, ou seja uma parte da mol?cula ? formada por uma cadeia hidrocarb?nica (linear, ramificada ou mista) hidrof?bica, e a outra parte cont?m grupos polares e hidrof?licos e podem ser aplicados na organofiliza??o de argilas. A microemuls?o ? uma mistura microheterogenea constitu?da de tensoativo, ?leo (solvente apolar) e uma fase aquosa, ?s vezes na presen?a de um cotensoativo, ?lcool de cadeia curta, que apresenta estabilidade termodin?mica, transparente e com alto poder de solubiliza??o. A vermiculita ? um argilomineral com elevada capacidade de troca de c?tion e estrutura cristalina expans?vel. Neste trabalho foram produzidas organovermiculitas com os tensoativos i?nicos cloreto de dodecilam?mio (DDAC) e brometo de cetiltrimetilamonio (C16TAB) a partir de solu??es de tensoativos, como tamb?m a partir de microemuls?o com o tensoativo DDAC, visando utiliz?-las para promover a separa??o de misturas bin?rias de is?meros do xileno (orto- e meta-xileno). Foram utilizadas diferentes t?cnicas anal?ticas para a caracteriza??o da microemuls?o utilizada e dos novos materiais produzidos. A microemuls?o utilizada ? rica em ?gua e possui di?metro m?dio de part?culas de 0,92 nm. A vermiculita utilizada possui uma capacidade de troca cati?nica de 172 meq/100g e na sua composi??o o c?tion majorit?rio o magn?sio (24,25%). A an?lise de TG comprovou que at? 220?C as organovermiculitas DDAC M1 possuem maior estabilidade t?rmica que a vermiculita s?dica. Atrav?s de DRX foi comprovado o aumento no espa?o basal de 1,48 nm para 3,59 nm (valor m?ximo obtido). Os ensaios de separa??o, foram realizados em colunas de vidro e utilizadas tr?s misturas bin?rias de xileno (orto-xileno e meta-xileno). Os resultados comprovaram um aumento da afinidade qu?mica da organovermiculita com a mistura de hidrocarbonetos e a sua prefer?ncia pelo orto-xileno. Com o objetivo de otimizar os ensaios de separa??o foi realizado dois planejamentos fatoriais 22 com triplicata no ponto central. Os resultados comprovaram que para a separa??o dos is?meros a concentra??o da mistura inicial dos is?meros e a massa de organovermiculita utilizada s?o par?metros significativos para uma boa separa??o. Utilizando uma mistura inicial com 66,6% de orto-xileno e 33,3% de meta-xileno ap?s o contado com a organovermiculita (DDAC M1) foi obtida fra??o, cuja concentra??o foi de 57,52% em meta-xileno.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufrn.br:123456789/19271 |
| Date | 27 February 2014 |
| Creators | Santos, Kaline Arruda de Oliveira |
| Contributors | 07286937391, http://lattes.cnpq.br/0676872399141537, Neto, Marciano Henrique de Lucena, 32288514434, http://lattes.cnpq.br/4809804711785369, Fernandes, Nedja Suely, 44420773472, http://lattes.cnpq.br/9563490368583906, Leite, Ricardo Henrique De Lima, 52264343400, http://lattes.cnpq.br/3801476460958779, Pergher, Sibele Berenice Castella, 50942611004, http://lattes.cnpq.br/5249001430287414, Dantas, Tereza Neuma De Castro |
| Publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte, PROGRAMA DE P?S-GRADUA??O EM QU?MICA, UFRN, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFRN, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instacron:UFRN |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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