Estudo de equilíbrio de fases para sistemas aquosos bifásicos compostos por polietileno glicol, sais e água

Abstract

Neste trabalho foram determinados 22 diagramas de equilíbrio, com cinco linhas de amarração cada, para sistemas aquosos bifásicos compostos por polímeros de polietileno glicol (PEG), sais inorgânicos e água. As propriedades físico-químicas estudadas foram a temperatura do sistema, 5 °C, 25 °C, 35 °C e 45 °C, a massa molar do PEG, 1500 g/mol e 4000 g/mol e a natureza do eletrólito, fosfato de potássio, sulfato de sódio, sulfato de lítio e citrato de sódio. Os dados de equilíbrio para os sistemas formados por PEG 4000 + fosfato de potássio + água, PEG 4000 + sulfato de sódio + água, PEG 4000 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + fosfato de potássio + água foram determinados nas quatro temperaturas avaliadas. Os sistemas compostos por PEG 1500 + sulfato de sódio + água, PEG 1500 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + citrato de sódio + água foram avaliados nas temperaturas de 5 °C e 25 °C. Os erros médios encontrados nos balanços de massa global, para o polímero, o sal e a água foram de 0,89 % , 6,80 % , 0,095 % e 3,26 % respectivamente. O teor de polímero nas fases foi quantificado usando medidas de índice de refração (desvio padrão médio de 0,13), o de sal por fotometria de chama (desvio padrão médio de 0,11) e a concentração da água por liofilização (desvio padrão médio de 0,34). Para a maioria dos sistemas foi observado o aumento da inclinação da linha de amarração com a elevação da temperatura. Para os sistemas PEG 4000 + sulfato de sódio + água, PEG 4000 + sulfato de lítio + água e PEG 1500 + fosfato de potássio + água, entre as temperaturas de 35 °C e 45 °C, não foi observada influência significativa da temperatura sobre os dados de equilíbrio. Quanto ao efeito da massa molar de polietileno glicol, a adição de um polímero de maior massa molar ao sistema levou a um aumento da região bifásica do diagrama de equilíbrio. Com relação à influência do tipo de sal, observou-se que os sistemas constituídos pelo sulfato de sódio possuem maior região bifásica do que aqueles formados por sulfato de lítio e citrato de sódio, sob as mesmas condições, isto é, o sulfato de sódio possui maior capacidade de induzir a separação de fases que o sulfato de lítio e o citrato de sódio.

This study determined 22 equilibrium diagrams, with five tie lines each, for aqueous two-phase systems formed by polyethylene glycol (PEG) polymers, inorganic salts and water. The temperature of the system, 5 °C, 25 °C, 35 °C and 45 °C, the mass molar of PEG, 1500 g/mol and 4000 g/mol and the nature of the electrolyte, potassium phosphate, sodium sulfate, lithium sulfate and sodium citrate were studied. The equilibrium data for the systems formed by PEG 4000 + potassium phosphate + water, PEG 4000 + sodium sulfate + water, PEG 4000 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + potassium phosphate + water were determined in the four studied temperatures. The systems formed by PEG 1500 + sodium sulfate + water, PEG 1500 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + sodium citrate + water were determined at 5 °C and 25 °C. The averages of experimental errors found in the global mass balance, for the polymer, the salt and the water were about 0,89 % , 6,80 % , 0,095 % and 3,26 % respectively. The polymer grade in the phases was quantified using measures of refraction index (average standard deviation of 0,13), the salt was quantified by flame photometry (average standard deviation of 0,11) and the concentration of the water by liophilization (average standard deviation of 0,34). For the most part of the systems the increase of slope of tie line was observed with the elevation of the temperature of the system. For the systems PEG 4000 + sodium sulfate + water, PEG 4000 + lithium sulfate + water and PEG 1500 + potassium phosphate + water, between the temperatures of 35 °C and 45 °C, no significant influence of the temperature was observed on equilibrium data. As for the effect of the mass molar of polyethylene glycol, the addition of a polymer of larger molar mass to the system increases the two-phase area of the phase diagram. Regarding the influence of the type of salt, it was observed that the diagrams of systems constituted by sodium sulfate have larger two-phase area than those formed by lithium sulfate and sodium citrate, under the same conditions, that is, the sodium sulfate exhibited larger capacity to induce the phase splitting than lithium sulfate and sodium citrate.