Equilíbrio de fases a altas pressões de misturas de dióxido de carbono (1)+acetona(2)+dimetilsulfóxido(3)

Abstract

É crescente o interesse da utilização da tecnologia supercríticanos mais diversos tipos de indústria. Entre as aplicações mais recentes, o dióxido de carbono (CO2)supercrítico pode ser utilizado como um anti-solventepara a produção de micro e nanopartículas de princípios ativos. Neste tipo de processo, o soluto de interesse é dissolvido em um solvente orgânico. Essa solução orgânica e o dióxido de carbono supercrítico são introduzidos em um vaso pressurizado, onde ocorre a remoção do solvente orgânico pelo dióxido de carbono (efeito anti-solvente), promovendo assim a precipitação do soluto.O conhecimento do comportamento de fases entre o dióxido de carbono supercrítico, o solvente e, às vezes, um co-solvente é essencial no projeto e otimização de tais processos. O dimetilsulfóxido(DMSO) é um dos solventes mais utilizados em processos de anti-solvente supercrítico. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal apresentar dados inéditos do comportamento de fases a altas pressões do sistema binário CO2(1) + DMSO(2) e do sistema ternário CO2(1) + acetona(2) + DMSO(3). Nas medidas de transição de fases foi utilizado o método experimental estático sintético em uma célula de equilíbrio de volume variável. No caso do sistema binário, foram determinadas isopletas para frações molares de dióxido de carbono iguais a 0,8542, 0,8958 e 0,9374 para uma faixa de temperatura de 303 K a 346 K e pressões de transição de fases de até 172 bar, onde foram observadas transições de fases do tipo líquido - líquido. No caso do sistema ternário CO2(1) + acetona(2) + DMSO(3), foram determinadas 7 isopletas com as seguintes frações molares de CO2: 0,6523, 0,6975, 0,7488, 0,8014, 0,8499, 0,8989 e 0,9537.Em todas as misturas foi mantida a razão molar de dimetilsulfóxido para acetona de 3:7. As isopletas foram medidas para uma faixa de temperatura de 313 K a 344 K e pressões de transição de fases de até 121 bar. Nesse caso, observou-se transições do tipo líquido - vapor, líquido - líquido e líquido - líquido - vapor. Os resultados obtidos mostraram que a adição de acetona como co-solvente, não desfez o envelope líquido - líquido visualizado no sistema binário CO2(1) + DMSO(2). Os dados obtidos de transições líquido - vapor e líquido - líquido do sistema ternário foram modelados usando-se a equação de estado de Peng-Robinson com uma regra de mistura quadrática. A modelagem apresentou uma boa correlação com os valores experimentais obtidos. Entretanto, a equação somente previu o comportamento como líquido - vapor e experimentalmente foi observado o comportamento líquido - líquido em algumas condições medidas

There is a growing interest in the use of supercritical technology in the most diverse types of industry. Among the most recent applications, supercritical CO2can be used as an anti-solvent for the production of micro and nanoparticles of active ingredients. In this type of process, the solute of interest is dissolved in an organic solvent. This organic solution and the supercritical CO2are introduced in a pressurized vessel, where the organic solventis removed by the CO2(anti-solvent effect), thus promoting the precipitation of the solute. Knowledge of the phase behavior between supercritical CO2, the solvent and, sometimes, a co-solvent is essential in the design and optimization of such processes.Dimethylsulfoxide (DMSO) is one of the solvents most commonly used in supercritical anti-solvent processes. In this context, the main objective of the present work was to present unpublished data on the high pressure phase behavior of the CO2(1) + DMSO (2) binary system and the ternary system CO2(1) + acetone (2) + DMSO (3). In the phase transition measures the synthetic static experimental method was used a variable volume equilibrium cell. In the case of the binary system, isopleths were determined forCO2fractions equal to 0.8542, 0.8958 and 0.9374 for a temperature range of 303 K to 346 K and phase transition pressures up to 172 bar, where transitions of LL-type phases were observed. In thecase of the ternary system CO2(1)+acetone(2)+DMSO(3),7 isopleths were determined with the following CO2 mole fractions: 0.6523, 0.6975, 0.7488, 0.8014, 8499, 0.8989 and 0.9537. In all mixtures the molar ratio of DMSO to acetone of 3: 7 was maintained. The isopleths were measured for a temperature range of 313 K to 344 K and phase transition pressures up to 121 bar. In this case, transitions of type LV, LL and LLV were observed. The results showed that the addition of acetone as co-solvent did not remove the liquid-liquid envelope visualizedin the binary system CO2(1)+DMSO(2). The data obtained from LV and LL transitions of the ternary system were modeled using the Peng-Robinson state equation with a quadratic mixing rule. The modeling showed a good correlationwith the experimental values obtained. However, the equation only predicted the behavior as LV and experimentally the LL behavior was observed in some measured conditions