Equilíbrio Liquido-Liquido

...

[pic 3]

Porém, sabemos que coeficiente de atividade, que significa o grau de afastamento da fase em relação à solução ideal, é representado pela formula a seguir:

[pic 4]

E por fim, obtemos a seguinte relação que nos será útil na especificação das fases:

[pic 5]

Para o cálculo dos coeficientes de atividade, podem ser usados modelos empíricos ou semi-empíricos, sendo este último o mais adequado por levar em consideração as propriedades químicas dos componentes. No presente trabalho, foram utilizados os modelos de Margules (Empírico) e o modelo UNIQUAC (semi-empírico) com ajuda do simulador HYSYS V7.2 para o cálculo das composições das fases.

2.2.1) Modelo Empírico – Margules

[pic 6]

Onde, γi = coeficiente de atividade do componente i; xi = fração molar do componente i.

[pic 7]

[pic 8]

Onde: T = temperatura (K)

n = Número total de componentes

aij = Parâmetro energético independente da temperatura entre i e j

bij = Parâmetro energético dependente da temperatura entre i e j [1/K]

aji = Parâmetro energético independente da temperatura entre j e i

bji = Parâmetro energético dependente da temperatura entre j e i [1/K]

Os valores dos coeficientes utilizados para temperatura de 25ºC e pressão atmosférica foram:

Tabela 2.2.1 – Valores utilizados dos coeficientes binários do modelo Margules[pic 9]

2.2.2) Modelo Semi-empírico – UNIQUAC

[pic 10]

Onde, γi = coeficiente de atividade do componente i; xi = fração molar do componente i e T = Temperatura (K)

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

Onde: Z = 10.0 (Número de coordenação)

n = Número total de componentes

aij = Parâmetro energético independente da temperatura entre i e j (cal/gmol)

bij = Parâmetro energético dependente da temperatura entre i e j (cal/gmol-K)

qi = Parâmetro de área van der Waals - Awi /(2.5x109 )

ri = Parâmetro de volume de van der Waals - Vwi /(15.17)

Os valores dos coeficientes utilizados para temperatura de 25ºC e pressão atmosférica foram:

Tabela 2.2.2 – Valores utilizados dos coeficientes binários do modelo UNIQUAC[pic 14]

3.Resultados e Discussão

3.1) Resultados Experimentais

Tabela 3.1.1-Volumes de acetato de etila utilizados no Experimento 1

Experimento 1

Água (mL)

Etanol (mL)

Acetato de Etila (mL)

1

10

7

2

40

17

5

3

25

19

Tabela 3.1.2- Volume de água utilizados no Experimento 2

Experimento 2

Água (mL)

Etanol (mL)

Acetato de Etila (mL)

1

6

8

2

7

15

45

3

19

25

Podemos combinar os dados volumétricos obtidos nos experimentos, com as propriedades físicas obtidas no artigo Liquid-Liquid Equilibrium Diagrams of Ethanol + Water + (Ethyl Acetate or 1-Pentanol) at Several Temperatures (Resa, J et al., 2006), e a partir disso podemos calculas as frações molares dos componentes presentes em cada mistura.

Tabela 3.1.3- Propriedades dos Materiais

Componente [pic 15]

Massa Molar (kg/kg.mol)

ρ(kg/m3)

Etanol

46,069

785,89

Água

18,015

997,04

Acetato de etila

88.107

894,44

e [pic 16][pic 17]

Onde : = número de mols do componente i[pic 18]

= volume do componente i[pic 19]

= massa molar do componente i[pic 20]

Tabela 3.1.4- Cálculo das Frações Volumétricas Experimento 1

Experimento 1

Xagua

Xetanol

Xacetato