Physical properties of low viscosity deep eutectic solvents, and its binary mixtures with 1-butanol
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Date
2018
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Abstract
La extracción líquido-líquido (LLE) y la destilación extractiva (ExD) son operaciones unitarias comunes para la separación de mezclas con similar punto de ebullición o con presencia de azeótropo. Dentro de estos procesos, los líquidos iónicos (IL) y los ”Deepeutectic solvents” (DES) han despertado interés como extractante alternativo debido a su baja volatilidad y alta selectividad. Los DESs son usualmente una alternativa biodegradable, no tóxica y de bajo costo a los líquidos iónicos debido a que estos compuestos se obtienen principalmente desde metabolitos primarios. Los DES no han sido estudiados extensivamente en la literatura, en consecuencia, las propiedades fisicoquimícas de los compuestos puros y el equilibrio de las distintas fases son necesarios para analizar la factibilidad en el uso de operaciones de separación. La hipótesis de esta investigación es que es posible entender el efecto en las propiedades de transporte y termodinámicas que generan las interacciones moleculares entre los DES y sus componentes constituyentes através de la adición de 1-butanol. Para llevar acabo lo anterior, tres muestras de DES fueron sintetizadas y analizadas por distintas técnicas instrumentales. Propiedades como temperatura de descomposción, tensión superficial, densidad, viscosidad fueron medidas para DES puros y, densidad, viscosidad y entapía de fueron medidas para mezclas binarias de DES con 1-butanol. Con esto, las propiedades de exceso fueron calculadas para entender el comportamiento de los DES en la mezcla. Los resultados indican que los DES se forman debido a fuertes fuerzas intermoleculares entre sus constituyentes y no se presenta ninguna reacción. Esto genera una mayor estabilidad térmica de los DESs frente a sus donadores de puentes de hidrógeno. Además, ante la adición de1-butanol al DES, la mezcla se contrajo debido a la creación de nuevas redes de puentes de hidrógeno y acomodación de sitios intersticiales. Como resultado de esto, las propiedades de exceso muestran una desviación negativa de la idealidad. Las propiedades termofísicas fueron ajustadas por distintos modelos tanto empíricos como predictivos obteniendo errores menores al 5% para compuestos puros. La obtención de datos experimentales y cálculo de propiedades del proceso permitió entender la magnitud de las interacciones que ocurren al mezclar un DES con un solvente orgánico. Esto contribuye a tener una mejor compresión del efecto de las fuerzas electroestáticas sobre las propiedades termodinámicas en procesos de separación. Posteriormente, estos datos y parámetros pueden ser incorporados en modelos que sean capaces de predecir propiedades fisicoquímicas para aplicaciones industriales.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2018