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PPGQ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
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Notícias

ESTUDO DE NOVOS SISTEMAS AQUOSOS BIFÁSICOS COM SOLVENTES EUTÉTICOS PROFUNDOS PARA A EXTRAÇÃO DE COBRE E FERRO

Discente de Mestrado
Leticia Daniela de Souza

Titulado(a)
Defesa
Data: 11/08/2023
Horário: 14:00
Local: Videoconferência
Status: Aprovada
Resumo
A busca por processos químicos seguros e ambientalmente amigáveis tem levado ao desenvolvimento de técnicas de extração líquido-líquido verdes, como os sistemas aquosos bifásicos (SAB), que não utilizam solventes orgânicos perigosos. A formação de SAB com solventes eutéticos profundos (DES), que são compostos semelhantes aos líquidos iônicos, mas fabricados a partir de materiais atóxicos e de baixo custo, amplia o caráter verde da técnica. Assim, neste trabalho foram sintetizados DES formados por cloreto de colina e carboidratos (D-frutose, D-glicose e sacarose), os quais foram combinados com polietileno glicol 400 g.mol-1 (PEG400) ou K2HPO4, além de água, para formação dos SAB, em diferentes temperaturas. Titulação turbidimétrica foi aplicada para determinação das curvas binodais, as quais separam a região bifásica da monofásica. A temperatura não exerceu influência significativa na posição da curva binodal, indicando que o processo de segregação de fases é entropicamente dirigido. Além disso, o tipo de carboidrato utilizado na síntese dos DES não influenciou o comportamento de segregação de fases, indicando que o cloreto de colina é a espécie que participa de maneira efetiva nos mecanismos de segregação de fases. A influência da razão molar entre os constituintes dos DES na posição da curva binodal reforça o argumento anterior, já que DES com maiores proporções de cloreto de colina necessitam de menores concentrações para induzir a segregação de fases. Em relação à natureza do outro componente formador de fase, verificou-se que são necessárias menores concentrações mássicas de K2HPO4 para formar SAB em comparação com o PEG400. Além disso, realizou-se o estudo de partição dos íons metálicos cobre (II) (Cu+2) e ferro (III) (Fe+3) nestes sistemas, sendo que o Cu+2 concentra-se preferencialmente na fase superior, enquanto o Fe+3 é retido na fase inferior. A capacidade do Cu+2 em interagir com o cloreto de colina gera uma espécie metálica com menor tendência de ser hidratada, transferindo-se para a fase com menor teor de água (superior). Estes resultados são promissores, pois indicam a possibilidade de extração seletiva de íons metálicos sem a necessidade de empregar agentes extratantes. Considerando também a capacidade de lixiviação de metais utilizando DES, a plataforma integrada DES-SAB surge com grande potencialidade para aplicações na extração e separação de analitos metálicos de forma eficiente e sustentável.
Palavras-chave
química verde; extração líquido-líquido; solventes verdes; extração de metais.
Abstract
The search for safe and environmentally friendly chemical processes has driven the development of green liquid-liquid extraction techniques, such as aqueous two-phase systems (ATPS), which do not use hazardous organic solvents. The formation of ATPS with deep eutectic solvents (DES), which are compounds similar to ionic liquids but made from non-toxic and low-cost materials, extends the green character of the technique. Thus, in this work, DES formed by choline chloride and carbohydrates (D-fructose, D-glucose and sucrose) were synthesized, which were combined with polyethylene glycol 400 g.mol-1 (PEG400) or K2HPO4, in addition to water, to form the ATPS, at different temperatures. Turbidimetric titration was applied to determine the binodal curves, which separate the biphasic from the monophasic region. Temperature did not significantly influence the position of the binodal curve, indicating that the phase segregation process is entropically driven. In addition, there was no influence of the type of carbohydrate used in the synthesis of DES on the phase segregation behavior, indicating that choline chloride is the main species in inducing phase segregation. The influence of the molar ratio between the constituents of DES on the position of the binodal curve reinforces the previous argument, since DES with higher proportions of choline chloride require lower concentrations to induce phase segregation. Regarding the nature of the other ATPS-forming component, it was found that lower concentrations of K2HPO4 are required to form ATPS compared to PEG400. In addition, the partitioning study of Cu(II) and Fe(III) metal ions in these systems was carried out, with Cu(II) preferentially concentrating in the top phase, while Fe(III) is retained in the bottom phase. The ability of Cu(II) to interact with choline chloride generates a metallic species with less tendency to be hydrated, transferring to the phase with lower water content (top phase). These results are promising, as they indicate the possibility of selective extraction of metal ions without the need to employ extracting agents. Considering also the leaching capacity of metals using DES, the integrated DES-ATPS platform appears with great potential for applications in the extraction and separation of metal analytes in an efficient and sustainable way.
Keywords
green chemistry; liquid-liquid extraction; green solvents; metal extraction
Banca: 3 integrantes
leandro-rodrigues-de-lemos
Presidente
LEANDRO RODRIGUES DE LEMOS
guilherme-dias-rodrigues
Participante externo
GUILHERME DIAS RODRIGUES
Participante externo
Leandra de Oliveira Cruz da Silva