Distribuição de nitrofenóis em nitrobenzeno-água

Palavras-chave: Mononitrobenzeno,DNF,TNF,Água,Razão de distribuição,Concentração,Temperatura,pH,shake-flask,mononitrobenzene,DNP,TNP,Water,distribution ratio,Concentration,temperature,pH,shake-flask.

Uma das últimas etapas do processo industrial de produção mononitrobenzeno (MNB) consiste na extração dos subprodutos da reação, 2,4-dinitrofenol (DNF) e 2,4,6- trinitrofenol (TNF), para aumentar a pureza do MNB. O efluente aquoso da extração alcalina, contendo estes nitrofenóis (NFs) e seus sais, resultantes do processo de extração, é depois sujeito a um tratamento adequado. A informação disponível na literatura sobre a transferência destes nitrofenóis entre as duas fases do processo de extração é muito escassa ou mesmo inexistente. Assim, foi objetivo deste trabalho dar um primeiro contributo para a determinação das razões de distribuição destes compostos no sistema líquido-líquido MNB-água desmineralizada. Uma primeira etapa consistiu no desenvolvimento e validação de um procedimento para adaptar a metodologia shake-flask à determinação da razão de distribuição dos NFs no sistema líquido MNB-água desmineralizada tornando-a mais expedita e eficiente. Concluiu-se que 2 minutos de agitação e 60 minutos de decantação são condições adequadas para os ensaios, ao invés dos longos períodos referidos na literatura para o referido método. A realização do estudo da distribuição dos NFs no sistema MNB-água, recorreu a dois lotes de MNB com 99,96% e 99,99% de pureza. Os NFs foram dissolvidos na água em diferentes concentrações, isoladamente e em conjunto, para também avaliar a possibilidade de um dos solutos condicionar a razão de distribuição do outro. Foi estudada a influência da temperatura e o pH do meio. A transferência do DNF da fase aquosa para a orgânica, quando isolado, mostrou ser claramente dependente da pureza do MNB e mais elevada no sistema com um maior grau de pureza A razão de distribuição do DNF, DDNF, no sistema MNB - água desmineralizada foi avaliada partindo de concentrações iniciais de DNF entre 0,06 e 2,5 e apresentou duas gamas de valores: 0,003 a 4, no caso do MNB de menor pureza, e 60 a 32 para o MNB de maior pureza. A variação de DDNF com a concentração inicial não é linear e é muito significativa para concentrações iniciais superiores a 0,5. O efeito da pureza do MNB foi ainda mais acentuado quando os NFs foram introduzidos em conjunto no sistema. Na presença do TNF, a razão de distribuição DDNF, aumentou muito significativamente. A partir de concentrações iniciais de DNF e TNF de 1, o DNF atinge concentrações residuais na fase aquosa, sendo transferido para a fase orgânica, o que corresponde a DDNF muito elevada. No caso do TNF não foram observadas discrepâncias significativas na distribuição do soluto em função da pureza do MNB utilizado. O TNF apresentou menor afinidade com o MNB do que o DNF, o que se traduziu em valores da razão de distribuição muito inferiores aos obtidos para o DNF em sistemas análogos. A razão de distribuição do TNF, mostrou ser independente da pureza do MNB e da presença de DNF no sistema. A razão de distribuição aumenta gradualmente com a concentração inicial: é inferior a 1 para concentrações iniciais de TNF inferiores a 2,5,e não atinge valores superiores a 3. A gama de concentrações iniciais de TNF testadas atingiu as 13 unidades. Contudo, acima de 5, a transferência para a fase orgânica aumenta gradualmente e, de acordo com as gamas obtidas, a distribuição é mais significativa. Os ensaios realizados a diferentes temperaturas permitiram concluir que a temperatura não é um fator relevante na distribuição dos NFs, não se verificando alterações significativas no comportamento dos solutos. Apenas foi observado um ténue aumento da razão de distribuição quando a concentração do TNF é superior a 5. Para os sistemas MNB-água a diferentes valores de pH comprovou-se que a afinidade dos solutos para com a fase orgânica é de elevada ordem de magnitude a baixos valores de pH (meio ácido). A ,5 houve uma transferência praticamente total para o MNB, tanto do DNF como do TNF. Um aumento do pH favorece a afinidade dos NFs com a fase aquosa, obtendo-se valores da razão de distribuição reduzidos quando o pH é superior a 2,5. Esta influência do pH na distribuição dos solutos entre fases pode encontrar explicação no fato de estes serem compostos ionizáveis e um aumento do pH induzir a formação de sais, os nitrofenolatos, que apresentam uma maior afinidade com a fase aquosa do que com 2,5) a razão de distribuição varia entre 500 e 400; para o TNF apresenta valores significativamente inferiores, entre 60 e 115, também em meio de elevada acidez. Este trabalho permitiu identificar diferenças na distribuição dos dois nitrofenóis no sistema MNB-água, contribuindo para um melhor conhecimento das condições de equilíbrio neste sistema função da concentração dos solutos, da temperatura e do pH.

Área científica: Ciências da Engenharia e Tecnologias