Sistemas aquosos bifásicos redutores: características e aplicações

Abstract

O sistema aquoso bifásico (SAB) é uma excelente ferramenta para a separação, purificação e pré-concentração podendo ser empregado nos mais diversos tipos de compostos. Essa capacidade de conseguir ser aplicado aos mais diversos analitos surge das propriedades de formação e da composição de tais sistemas. A obtenção de um SAB pode se dar, por exemplo, através da mistura de uma macromolécula e um eletrólito, dois eletrólitos distintos, um eletrólito e um álcool, duas macromoléculas distintas entre outras e em determinadas condições termodinâmicas. Com isso, as propriedades do sistema podem ser modificadas pela escolha ideal do par de espécies químicas que irá constituí-lo. Esse poder de manipulação das propriedades de um sistema é fundamental para o tipo de analito que se deseja separar utilizando os sistemas aquosos bifásicos. Por isso é cada vez mais importante a descoberta de novos SABs e o estudo de suas propriedades através da obtenção dos dados de equilíbrio, uma vez que isso possibilitará a aplicação destes sistemas a uma faixa cada vez maior de compostos. Pesando nisso, este trabalho propôs o estudo das características e aplicações de novos sistemas aquosos bifásicos compostos pelo copolímero L64, (tiossulfato, sulfito e ditionito) de sódio e água. Dados de equilíbrio em três temperaturas (278,2; 288,2; 298,2 K) foram obtidos para estes sistemas totalizando 34 linhas de amarração ao final do trabalho. Além disso, a validade dos dados experimentais foi confirmada pelos modelos lineares de Othmer-Tobias e Bancroft- Hubbard com RMSD < 3,9% e a exatidão dos dados foi confirmada através da aplicação do modelo NRTL aos dados de equilíbrio obtidos com RMSD Global de 1,94%. Finalmente, um estudo de aplicação destes sistemas na recuperação de cobalto a partir de uma amostra real de lixiviado de baterias níquel metal hidreto foi realizado alcançando resultados animadores através do uso da técnica de extração líquido-líquido aplicada de maneira sucessiva e do complexante 1-nitroso-2-naftol. Os resultados mostraram que o cobalto foi totalmente extraído para a fase polimérica e fatores separação (β) maiores que 297 ao final das três etapas de extração foram obtidos. Palavras-chave: Cobalto. Lixiviado de bateria níquel metal hidreto. Extração líquido-líquido. Sustentabilidade. Ouro. Dados de equilíbrio.

Aqueous two-phase system (ATPS) is an excellent tool for separation, purification and pre- concentration, and can be used in the most diverse types of compounds. This ability to be able to be applied to the most diverse analytes arises from the formation properties and composition of such systems. An ATPS can be obtained, for example, by mixing a macromolecule and an electrolyte, two different electrolytes, an electrolyte and an alcohol, two different macromolecules among others and under certain thermodynamic conditions. Thus, the properties of the system can be modified by choosing the ideal pair of chemical species that will constitute it. This power to manipulate the properties of a system is essential for the type of analyte that is to be separated using aqueous two-phase systems. Therefore, it is increasingly important to discover new ATPS and study their properties by obtaining equilibrium data, since this will enable the application of these systems to an increasing range of compounds. With this in mind, this work proposed the study of the characteristics and applications of new aqueous two-phase systems composed of the L64 copolymer (thiosulfate, sulfite and dithionite) of sodium and water. Equilibrium data at three temperatures (278.2; 288.2; 298.2 K) were obtained for these systems, resulting in 34 tie lines at the end of the work. Furthermore, the validity of the experimental data was confirmed by the linear models of Othmer-Tobias and Bancroft- Hubbard with RMSD < 3.9% and the accuracy of the data was confirmed by applying the NRTL model to the equilibrium data obtained with RMSD Global of 1 .94%. Finally, a study of the application of these systems in the recovery of cobalt from a real sample of nickel metal hydride battery leachate was carried out, achieving encouraging results through the use of the liquid- liquid extraction technique applied in three steps and the 1-nitroso-2-naphthol complexant. The results showed that cobalt was fully extracted into the polymeric phase and separation factors (β) greater than 297 at the end of the three extraction steps were obtained. Keywords: Cobalt. Nickel metal hydride battery leachate. Liquid-liquid extraction. Sustainability. Gold. Equilirium data.