Foram utilizados diferentes equipamentos no preparo e determinação desse estudo. Estes estão listados a seguir:
Agitador Mecânico (Fisatom – Mod. 752) Centrífuga (Quimis Q – 222T28)
Balança Analítica (Precisa Mod. 240A)
Manta de Aquecimento (Quimis Mod. Q – 321.25) pHmetro (Digimed DM – 2)
Ultrassom (Elma – Transsonic − 460)
Espectrômetro de Absorção Atômica (ContrAA 700, Analytik Jena, Alemanha) Ion Chromatography System (Dionex, Thermo Scientific – ICS-2000)
Espectrômetro Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) – IRPRESTIGE − 21 da Shimadzu.
4.2.1. Escolha do tensoativo
O tensoativo utilizado para este estudo foi o óleo de coco saponificado (OCS), tensoativo aniônico, de baixo custo, biodegradável, sendo sintetizado no próprio laboratório.
4.2.2. Índice de saponificação de Kosttstorfer
O índice de saponificação (IS) ou equivalente de neutralização é a medida da quantidade de álcali, expresso em miligramas de hidróxido de potássio KOH, necessária para neutralizar um grama de ácido graxo (MORRETO; FETT, 1989; MOURA, 2002).
A determinação do índice de saponificação de Kosttstorfer (ISK) é feita colocando- se, 2 g do óleo de coco com uma solução alcoólica de KOH (4%) durante 1 h em refluxo. Após a completa saponificação, deixa-se esfriar e titula-se com ácido clorídrico a 0,5 mol/L, utilizando-se como indicador a fenolftaleína. Preparou-se um branco com todos os reativos, exceto a amostra. O cálculo do ISK é obtido pela equação 01:
onde:
VA– Volume de HCl (0,5 mol/L) gasto na titulação da amostra VB– Volume de HCl (0,5 mol/L) gasto na titulação do branco FHCl– Fator de padronização do ácido clorídrico
EqKOH– Equivalente grama do KOH PA– Peso da amostra em gramas
Através da determinação do ISK pode-se calcular a quantidade de hidróxido de sódio (NaOH), em gramas, necessária para saponificar a mesma quantidade de óleo, através da Equação (02).
(02)
onde:
ISNaOH – Índice de saponificação do NaOH EqNaOH – Equivalente grama do NaOH
Para o óleo de coco utilizado para a obtenção do tensoativo empregado no sistema microemulsionado obteve-se os seguintes valores:
ISK = 248,07 ISNaOH = 17,68
Logo a quantidade de NaOH que deve ser utilizado para a obtenção de Óleo de Coco Saponificado será de 17,68 g.
4.2.3. Síntese do óleo de coco saponificado (OCS)
Em um balão de fundo redondo de 1000 mL, colocaram-se 100 g de óleo de coco, 300 mL de álcool etílico, 17,68 g de NaOH e mais um excesso de 20% (para garantir a saponificação total do óleo) dissolvidos em 80 mL de água destilada. O balão foi conectado à um condensador de refluxo, mantendo o sistema sob aquecimento em uma manta por 2 h. Transferiu-se a reação do balão para um béquer de 300 mL que foi aquecido a 100°C em uma placa aquecedora, sob agitação constante, com a finalidade de evaporar o álcool em excesso e promover a cristalização do sabão.
Após a evaporação, levou-se ao sol para secar até a obtenção de uma coloração branca, indicando que o álcool foi completamente evaporado. Com um almofariz e pistilo, triturou-se o sabão até ficar com granulometria baixa.
4.3. Determinação do diagrama de fases do sistema
O método para construção do diagrama de fases baseia-se na titulação gravimétrica entre os componentes, a fim de se obter as respectivas proporções mássicas entre eles (RAMOS, 1996; MOURA, 2001). Assim, com os pontos obtidos são traçadas as linhas de delimitação de fases do sistemas de Winsor conforme a Figura 4.1.
Figura 4.1. Representação gráfica (a) distribuição de pontos na construção de diagrama de fases pseudoternários, e (b) diagrama de fases, genérico com as regiões de Winsor
FONTE: NOBREGA, 2003 Inicialmente, foi titulada uma mistura de tensoativo (OCS), cotensoativo (n-butanol) e a fase oleosa (hexano) em tubo de ensaio, com a fase aquosa (NaCl a 2% e água produzida). A cada gota adicionada, o sistema era agitado e, em seguida, centrifugado. Quando ocorre uma variação no sistema, o tubo é pesado e a composição, neste ponto, é determinada por um balanço de massas. A partir dos pontos definidos traçam-se as várias curvas de separação entre os sistemas de Winsor I, II, III e IV, dentro do diagrama pseudoternário (MELO, 2008).
4.4. Obtenção da água produzida sintética
A água produzida sintética foi obtida em escala de bancada, utilizando as características das diversas águas encontradas nas plataformas em operação na Bacia de
Campos, devido às altas concentrações de metais encontradas na água, sendo o foco de interesse deste trabalho.
A água produzida sintética foi preparada em etapas, visando se aproximar ao máximo de uma água real (LIMA et al., 2008). Primeiro foi feito um mix com todos os sais de lítio, manganês, cromo, bário, cálcio, magnésio, ferro, potássio e sódio. Em seguida, preparou-se a mistura da água salina com o petróleo. Sabendo-se que água não é solúvel em óleo, levou-se para um ultrassom por uma hora, até o óleo ficar totalmente emulsionado na água.
4.4.1. Preparo da água salina
Cada sal foi pesado e dissolvido separadamente. Em seguida, todas as soluções foram transferidas para um béquer de 250 mL, formando uma mistura salina. A mistura resultante foi transferida para um balão volumétrico de 1 L e o volume foi completado com água destilada. Os sais e a concentração real da matriz determinada por AAS encontram-se na Tabela 4.2.
Tabela 4. 2. Sais utilizados na produção da água produzida sintética
Fórmula Molecular Concentração dos cátions metálicos presentes na Água Produzida sintética
K2SO4 383,20 ppm MgCl2.6H2O 507,98 ppm BaCl2 38,14 ppm CaCl2 1047 ppm CrCl3.6H2O 1,15 ppm MnSO4.H2O 2,33 ppm Li2SO4 1,89 ppm FeCl3.6H2O 3,40 ppm NaCl >50 ppm
4.4.2. Preparo da água oleosa
Para o preparo da água oleosa que corresponde à água produzida sintética, adicionaram-se, a um béquer de 1 L, 400 mL da água salina previamente preparada e 1 g de petróleo bruto, proveniente do Campo Marítimo de Ubarana – Macau/RN (densidade de 0,8582 g/cm3, 33,23° API e viscosidade de 14,94 cP, determinados em uma temperatura de 30ºC) (SOARES, 2012). O sistema foi mantido sob agitação até a dispersão da massa de petróleo. Em seguida, adicionaram-se os 600 mL restantes, completando assim a mistura.
Devido à baixa solubilidade do petróleo em água, o sistema foi levado para o ultrassom (Elma, Transsonic 460), durante 1 hora, a fim de homogeneizar a solução.