ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Físico-Química
Autores
Machado, P.A.L. (UNIFAL) ; Virtuoso, L.S. (UNIFAL) ; Lemes, N.H.T. (UNIFAL)
Resumo
O trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento das curvas de equilíbrio para novos sistemas aquosos bifásicos (SAB) formados por cloreto de 1-butil-3- metilimidazólio + carbonato de potássio + água em 5 diferentes temperaturas. O método de titulação turbidimétrica conduzido sobre condição de temperatura controlada e pressão ambiente foi utilizado para obtenção das curvas binodais. Nos diagramas obtidos foi observado um aumento da região bifásica com o decréscimo da temperatura evidenciando um processo de segregação de fases exotérmico.
Palavras chaves
Sistema aquoso bifásico; Líquido iônico; Curva binodal
Introdução
Nas últimas décadas a comunidade científica tem buscado o desenvolvimento de novos métodos de extração, para a separação e purificação de enzimas e proteínas visando à otimização de técnicas de interesse biotecnológico (VENTURA et al, 2009). Neste sentido, os SAB tem se mostrado um método eficaz para a separação e purificação de biomoléculas sendo suas vantagens a seletividade para o processamento contínuo e retenção da atividade biológica dos compostos de interesse, permite fácil aumento de escala (laboratorial para industrial) e o emprego de materiais que podem ser reutilizados e são ambientalmente mais seguros. Dentre os diversos tipos de SAB, aqueles constituídos por líquidos iônicos (SABLI) tem se destacado como uma alternativa eficiente e promissora em aplicações que envolvem extração/purificação de biomateriais (FLIEGER, 2015). Em geral os SABLI formam fases mais límpidas, são menos viscosos que aqueles formados por polímeros, são eficientes em garantir a estabilidade de biomoléculas por apresentarem um ambiente biocompatível, apresentam maior seletividade do produto nos processos de extração, tem pouca formação de emulsão associada, separam as fases mais rapidamente, e promovem extração de alta eficiência (ALBERTSSON, 1989). As aplicações envolvendo SAB requerem o rigoroso conhecimento das propriedades de equilíbrio das fases, nesse sentido, é imprescindível a obtenção do diagrama de fase que expressam as condições de mistura numa dada temperatura e pressão que geram ou não SAB. Esse trabalho teve como objetivo obtenção de novos dados de equilíbrio para o sistema cloreto de 1- butil-3-metilimidazólio + carbonato de potássio + água em diferentes temperaturas para uma melhor compreensão da formação e comportamento desses sistemas.
Material e métodos
Curvas binodais foram obtidas pelo método da titulação turbidimétrica que envolveu titular uma massa conhecida de uma solução aquosa estoque de cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio (70% m/m) com uma solução aquosa de carbonato de potássio (50% m/m), e vice-versa, nas temperaturas de 283,15, 293,15, 298,15, 308,15 e 313,15 K até o ponto de turvamento. Após o turvamento, alíquotas de massa conhecida de água foram adicionadas à mistura até tornar-se novamente homogênea. O procedimento foi repetido diversas vezes e, para cada ponto de turvamento, as composições expressas em % m/m para a mistura foi determinada gerando assim a curva binodal.
Resultado e discussão
A Figura 1 apresenta uma comparação entre as curvas binodais obtidas
experimentalmente para o SAB formado por cloreto de 1-butil-3-metilimidazólio +
carbonato de potássio + água nas temperaturas de 283,15K, 293,15K, 298,15K,
308,15K e 313,15K. Todas as composições na figura foram expressas em porcentagem
de fração mássica. A curva binodal delimita as composições de mistura que levam
a obtenção de um sistema homogêneo daquelas que geram o sistema bifásico, numa
dada condição de pressão e temperatura constante. Todos os dados experimentais
nesse estudo foram obtidos sob condição de pressão ambiente de 0,91 atm.
Observa-se na Figura 1 que o aumento na temperatura promove um deslocamento da
posição da curva binodal para valores mais distantes da origem, o que
corresponde à uma diminuição da área bifásica. Portanto o processo de formação
do SAB é exotérmico e é favorecido pelo decréscimo da temperatura. Esse
comportamento de segregação de fase está relacionado ainda com a diminuição da
solubilidade do líquido iônico, que se torna mais hidrofóbico em temperaturas
mais baixas, forçando a transferência de moléculas de água para a fase rica em
carbonato. Este comportamento está de acordo com os resultados relatados para
outros sistemas aquosos bifásicos formados por outros sais (LUÍS et al, 2015).
Figura 1. Dados experimentais da curva binodal para o sistema em estudo em T = 283,15 (●), 293,15 (Δ), 298,15 (*), 308,15 (▲)e 313,15 K (○).
Conclusões
Dados experimentais das curvas de equilíbrio para sistema Cloreto de 1-butil-3- metilimidazólio + carbonato de potássio + água foram obtidos em 5 diferentes temperaturas. O processo de segregação de fase para esses SAB é exotérmico e mais acentuado a baixa temperatura. O mecanismo de separação de fase é favorecido com a diminuição na temperatura o que está relacionado com o aumento da hidrofobicidade do líquido iônico e a respectiva diminuição da sua solubilidade em água.
Agradecimentos
FAPEMIG, CAPES, Grupo de pesquisa Química de Coloides da UNIFAL-MG, PPGQ/UNIFAL- MG.
Referências
VENTURA, S. P. M. et al. Evaluation of Anion Influence on the Formation and Extraction Capacity of Ionic-Liquid-Based Aqueous Biphasic Systems. Journal of Physical Chemistry B, nº.27, 9304-9310, 2009.
FLIEGER, A. CZAJKOWSKA-ŻELAZKO. Aqueous two phase system based on ionic liquid for isolation of quinine from human plasma sample. Food Chemistry, nº.166, 150-157, 2015.
P.A. ALBERTSSON, Partition of cell particles and macromolecules, second ed., Wiley Interscience, New York, 1986.
LUÍS, A. ; DINIS,T. B. V.; PASSOS, H.; TAHA, M.; FREIRE, M. G. Good’s buffers as novel phase-forming components of ionic-liquid-based aqueous biphasic systems. Biochemical Engineering Journal, nº 101, 142-149, 2015.
Patrocinadores
Apoio
Realização
