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PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
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SISTEMAS AQUOSOS BIFÁSICOS FORMADOS POR SAIS DE COLINA: UMA ALTERNATIVA AMBIENTALMENTE SEGURA APLICADA À PARTIÇÃO DE CORANTES

Discente de Mestrado
EVA RODRIGUES DE SOUZA

Titulado(a)
Defesa
Data: 16/02/2023
Horário: 14:00
Local: Remota
Status: Aprovada
Resumo
Sistemas aquosos bifásicos (SAB) têm sido propostos como plataformas poderosas para a separação e purificação de analitos estratégicos. Eles são formados quando no mínimo dois componentes solúveis em água são misturados acima de determinadas concentrações que levam à formação de um sistema bifásico (líquido-líquido). Atualmente os líquidos iônicos (LI) à base de colina se tornaram candidatos promissores na formação dos SAB, devido as suas características ambientalmente amigáveis. Assim, o objetivo desse trabalho foi a caracterização de novos SAB formados por LI à base de sais de colina (cloreto de colina (ChCl), bitartarato de colina (ChBi) e dihidrogenocitrato de colina (ChDHC)) + polietilenoglicol (PEG400 e PEG1500) + H2O e aplicá-los na partição de corantes. Os diagramas de fases foram obtidos nas temperaturas de 298,15; 308,15, 318,15 ou 328,15 K. A quantificação dos componentes em cada fase foi realizada por meio das técnicas de condutivimetria, índice de refração e gravimetria. Os resultados evidenciaram que a temperatura e a massa molar do polímero exerceram influência direta sobre a região bifásica. A expansão foi proporcional ao aumento da massa molar e elevação da temperatura. Nos SAB formados por PEG400 + ChCl + H2O e PEG400 + ChBi + H2O, observou-se um aumento sutil da região bifásica, enquanto os sistemas formados com PEG1500 + ChCl + H2O, PEG1500 + ChBi + H2O e PEG1500 + ChDHC + H2O observou-se um aumentou expressivo da região bifásica. O efeito dos ânions no processo de indução à separação de fases, adotou a ordem: bitartarato > dihidrogenocitrato > cloreto. O resultado é atribuído à habilidade dos diferentes ânions em formar complexos de hidratação e induzir o efeito salting-out no polímero. Os dados experimentais tiveram validação satisfatória através da Equação de Merchuk para as curvas binodais e Equação de Guan para as linhas de amarração. Na aplicação dos SAB na partição dos corantes, Amarelo Reativo e Índigo de carmim, a partição ocorreu preferencialmente para a fase superior (FS) de todos os SAB que têm características inversas nesse estudo. Aqueles formados por ChCl, a FS é rica no mesmo, enquanto que os formados por ChBi esta fase é enriquecida com polímero. Para os sistemas formados com o ChCl a partição mostrou-se dirigida por fatores entrópicos enquanto para aqueles formados com o ChBi a partição apresentou-se entalpicamente dirigida (proveniente da grande capacidade salting out do bitartarato). Constatou-se influência direta do CLA e temperatura na partição dos corantes. Os novos SAB com propriedades ainda “mais verdes” contribui com as metodologias analíticas para concentração, enriquecimento, recuperação e purificação de analitos diversos em conformidade com as demandas ecológicas da atualidade.
Palavras-chave
equilíbrio líquido-líquido, líquidos iônicos, partição de corantes.
Abstract
Aqueous two-phase systems (ATPS) have been proposed as powerful platforms for the separation and purification of strategic analytes. They are formed when at least two watersoluble components are mixed above certain concentrations that lead to the formation of a twophase (liquid-liquid) system. Currently, choline-based ionic liquids (IL) have become promising candidates in the formation of SAB, due to their environmentally friendly characteristics. Thus, the objective of this work was the characterization of new SAB formed by IL based on choline salts (choline chloride (ChCl), choline bitartrate (ChBi) and choline dihydrogen citrate (ChDHC)) + polyethylene glycol (PEG400 and PEG1500) + H2O and applied them in the partitioning of dyes. Phase diagrams were obtained at temperatures of 298.15; 308.15, 318.15 and 328.15 K. The quantification of the components in each phase was performed using conductivimetry, refractive index and gravimetry techniques. The results showed that the temperature and molar mass of the polymer exerted a direct influence on the biphasic region. The expansion was proportional to the increase in molar mass and increase in temperature. In the SAB formed by PEG400 + ChCl + H2O e PEG400 + ChBi + H2O, a subtle increase in the biphasic region was observed, while the systems formed with PEG1500 + ChCl + H2O, PEG1500 + ChBi + H2O and PEG1500 + ChDHC + H2O showed a significant increase in the biphasic region. The effect of anions in the phase separation induction process adopted the order: bitartrate > dihydrogen citrate > chloride. The result is attributed to the ability of the different anions to form hydration complexes and induce the salting-out effect in the polymer. The experimental data had satisfactory validation through Merchuk's Equation for the binodal curves and Guan's Equation for the tie lines. In the application of the SAB in the partition of the dyes, Reactive Yellow and Carmine Indigo, it was observed that the partition occurs preferentially for the superior phase (FS) that have inverse characteristics in the SAB of this study. Those formed by ChCl, the FS is rich in it, while those formed by ChBi this phase is enriched with polymer. For the systems formed with ChCl, the partition was directed by entropic factors, while for those formed with ChBi, the partition was enthalpically directed (due to the great salting out capacity of the bitartrate). There was a direct influence of CLA and temperature on the partition of dyes. The new SABs with even “greener” properties contribute to analytical methodologies for concentration, enrichment, recovery and purification of various analytes in line with today's ecological demands.
Keywords
liquid-liquid equilibrium, ionic liquids, dye partition
Banca: 3 integrantes
leandro-rodrigues-de-lemos
Presidente
LEANDRO RODRIGUES DE LEMOS
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Participante interno
ANDRÉ SANTIAGO AFONSO
Participante externo
Roberto Ananias Ribeiro