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Title: Estudo experimental e modelagem de propriedades termodinâmicas de sistemas binários contendo {dimetil carbonato (DMC) + álcoois} a altas pressões
Authors: Olivieri, G. V.
Advisor: Tôrres, Ricardo Belchior
Issue Date: 2018
Abstract: O conhecimento de propriedades de sistemas líquidos, tais como densidade e propriedades derivadas, é importante na Engenharia Química, sobretudo, em projetos e operação de processos químicos. As grandezas excesso têm sido um caminho qualitativo e quantitativo para predizer o desvio da idealidade de soluções líquidas binárias. Ademais, essas propriedades têm sido usadas no desenvolvimento e teste de modelos e de novas teorias de soluções. O presente trabalho é uma continuidade de um estudo experimental e de modelagem de grandezas molares excesso de sistemas líquidos binários, cujo objetivo consistiu na determinação experimental de densidades de soluções contendo {dimetil carbonato (DMC) + álcoois (metanol, etanol, 1-propanol)} em toda faixa de composição, a diferentes temperaturas T = (288,15 308,15) K e pressões p = (0,1 40) MPa. As medidas de densidade foram realizadas utilizando um densímetro de oscilação mecânica (Modelo DMA 4500) acoplado a uma célula de alta pressão (DMA HP), ambos fabricados pela Anton Paar. Esses resultados foram correlacionados pela equação de Tait e possibilitaram a determinação da compressibilidade isotérmica, do coeficiente de expansão térmica e da pressão interna. As densidades dos componentes puros e das respectivas soluções permitiram calcular indiretamente o volume molar excesso, o qual foi correlacionado a um polinômio de RedlichKister. Os valores do volume molar excesso foram usados para calcular outras propriedades volumétricas, dentre elas: os volumes parciais molares, os volumes parciais molares à diluição infinita e os volumes molares aparentes de cada componente. Os dados do volume molar excesso foram ainda utilizados para testar a aplicabilidade da Teoria Prigogine-Flory-Patterson (Teoria PFP) e do Modelo de Solução Associada Real Estendida (Modelo ERAS). Para complementar o estudo termodinâmico e tentar elucidar os principais fenômenos estruturais presentes nos sistemas estudados, foram realizadas análises de espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR) e por ressonância magnética nuclear (RMN). No sistema {DMC + metanol}, os resultados sugerem que efeitos estruturais e químicos devem prevalecer sobre os efeitos físicos, com exceção da região concentrada de DMC, enquanto interações físicas devem ser predominantes nos sistemas contendo etanol e 1- propanol. Para o melhor do presente estudo, não foram encontrados na literatura estudos de propriedades volumétricas a altas pressões para os sistemas apresentados neste trabalho.
The knowledge of properties of liquid systems, such as density and derived properties, is important in Chemical Engineering, above all, in projects and operation of chemical processes. Excess properties have been a qualitative and quantitative way to predict the deviation from ideality of binary liquid solutions. Furthermore, these properties have been used on the development and test of models and new theories of solutions. The current work is a continuity of an experimental and modeling study of excess molar properties of binary liquid systems, which objective consisted in experimental determination of densities of solutions containing {dimethyl carbonate (DMC) + alcohols (methanol, ethanol, 1-propanol)} in all composition range, at different temperatures T = (288,15 308,15) K and pressures p = (0,1 40) MPa. The density measurements were accomplished by using a mechanical oscillation densimeter (DMA 4500 Model) coupled to a high pressure cell (DMA HP), both manufactured by Anton Paar. These results were fit to Tait equation and enabled the determination of isothermal compressibility, thermal expansion coefficient and internal pressure. The densities of pure components and respective solutions allowed to calculate indirectly the excess molar volume, which was correlated to a Redlich-Kister polynomial. The values of excess molar volume were used to calculate other volumetric properties, amongst them: partial molar volumes, partial molar volumes at infinite dilution and apparent molar volumes of each component. The excess molar volume data were also used to test the applicability of PrigogineFlory-Patterson Theory (PFP Theory) and Extended Real Associated Solution Model (ERAS Model). To complement the thermodynamic study and attempt to elucidate the main structural phenomena present in the studied systems, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and nuclear magnetic spectroscopy (NMR) were carried out. For {DMC + methanol} system, the results suggest that structural and chemical effects should predominate over the physical effects, except for DMC concentrated region, while physical interactions must prevail in the systems containing ethanol and 1-propanol. For the best of present study, it was not found any study in literature involving volumetric properties at high pressures for the systems described in this proposal.
Keywords: Materiais-Propriedades térmicas
Alcoóis
Dimetil carbonato
Publisher: Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo
metadata.dc.identifier.doi: https://doi.org/10.31414/EQ.2018.D.129730
URI: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/56
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