Calibração de um densímetro de tubo vibrante e determinação da densidade de líquidos iónicos em função da pressão e da temperatura

Abstract

De maneira a perceber, melhorar e controlar qualquer processo é necessário conhecer as propriedades dos compostos utilizados. As condições de temperatura e pressão influenciam bastante estas propriedades, por isso é importante ter as mesmas propriedades em função da pressão e temperatura.Esta dissertação tem como objetivo a calibração de um densímetro de tubo vibrante e a determinação da densidade de três líquidos iónicos em função da temperatura e pressão.Para isso foi utilizado um densímetro de tubo vibrante, DMA 60, com uma célula de altas pressões, DMA 512P, ambos da Anton Paar. Os líquidos de calibração foram a água e o tolueno e o método de calibração selecionado foi o método desenvolvido por Castro et al.. A calibração envolveu medições nas temperaturas entre 283,15K e 343,15K com incrementos de 5K. Por outro lado, para pressão os pontos selecionados foram 0,1;10;15;20;25;30 e 35 MPa. Os líquidos iónicos medidos foram o propionato de etiletanolamónio[E2HEA][Pr], o propionato de etanolamónio [HEA][Pr] e o dietilfosfato de tributiletilfosfónio [P4,4,4,2][DEP], para estes as medições foram feitas de 293,15K a 343,15K com intervalos de 10K e para as pressões de 0,1;10;15;20;25;30 e 35 MPa.Após a aplicação do método de calibração foi possível obter uma densidade de 1051,92 kg/m3 (P= 0,1 MPa, T=293,15K) para o [E2HEA][Pr], 1121,05 kg/m3 (P= 0,1 MPa, T=293,15K) para o [HEA][Pr] e 1022,14 kg/m3 (P= 0,1 MPa, T=293,15K) para o [P4,4,4,2][DEP].Com os valores obtidos e valores existentes na literatura para líquidos iónicos semelhantes foi possível verificar a influência na densidade da adição do grupo metilo ao catião. Onde se pode concluir que a densidade diminui com essa adição, sendo a densidade por ordem decrescente [HEA][Pr], [M2HEA][Pr] e [E2HEA][Pr].Posteriormente, estes valores foram alvo de uma análise com a ajuda das equações de estado GMA. Com os valores obtidos foi possível verificar que existem uma forte correlação entre os parâmetros GMA como é revelado em outros estudos, logo pode se dizer que métodos de previsão de densidade podem ser criados para famílias de líquidos iónicos semelhantes. .

In order to understand, improve and monitor any process, it is necessary to know the properties of the compounds used. Temperature and pressure conditions strongly influence these properties, therefore it is important to have the same properties regarding pressure and temperature.This dissertation was aimed at studying the calibration for a vibrating tube densimeter and to assess the density of three ionic liquids regarding temperature and pressure.For that purpose, it was used a vibrating tube densimeter, DMA 60, with a high pressure cell, DMA 512P, both from Anton Paar.Calibration liquids were water and toluene and the selected calibration method was developed by Castro et al. The calibration involved temperature readings, between 283,15K and 343,15K, with 5K gaps. On the other hand, regarding pressure, the selected points were 0,1;10;15;20;25;30 and 35 MPa.The measured ionic liquids were ethyl(hydroxyethyl)ammonium propionate [E2HEA][Pr], hydroxyethylammonium propionate [HEA][Pr] and tributyl(ethyl)phosphonium diethylphosphate, and, for those ionic liquids, readings were made from 293,15K to 343,15K with 10K gaps for pressures of 0,1;10;15;20;25;30 and 35 MPa.After applying the referred calibration method, it was possible to obtain a density of 1051,92 kg/m3 (P=0,1 MPa, T=293,15K) for [E2HEA][Pr], 1121,05 kg/m3 (P=0,1 MPa, T=293,15K) for [HEA][Pr] and 1022,14 kg/m3 (P=0,1 MPa, T=293,15K) for [P4,4,4,2][DEP].With the obtained values and the ones referred on literature for similar ionic liquids it was possible to verify the influence, in density, of the addition of methyl groups to the cation. Therefore, we concluded that the density decreases through that addition, by being density, in decreasing order, [HEA][Pr], [M2HEA][Pr] and [E2HEA][Pr].Then, these values were analyzed using GMA equations of state. Through the obtained values it was possible to verify that there is a strong correlation between those parameters as it is referred on previous studies, so there can be said that density prediction methods for similar ionic liquids can be created. .