Nanopartículas de poliestireno como carreadores de surfactante para recuperação avançada de petróleo

Atualmente, mesmo após a aplicação de sofisticadas técnicas de recuperação primária e secundária, uma grande parte do óleo permanece aderido às rochas reservatório e não chega a ser produzido. De uma maneira geral, surfactantes podem ser utilizados para diminuir a tensão interfacial dos sistemas água/óleo no interior das rochas reservatório aumentando a produção. Entretanto, a utilização de surfactantes na recuperação avançada de petróleo (EOR) apresenta uma grande desvantagem proveniente da imensa perda de surfactantes por adsorção na superfície das rochas reservatório. Desta forma, se faz necessário o desenvolvimento de tecnologia que torne possível a chegada do surfactante na região desejada da rocha reservatório, ou seja, o desenvolvimento de um material que não sofra alterações ao longo do percurso, com a capacidade de incorporar o surfactante e transportá-lo até a região onde se encontra o óleo cru, a fim de reduzir a tensão interfacial água/óleo e possibilitar a remoção da maior quantidade possível de óleo remanescente na rocha reservatório. Deste modo, o principal objetivo desse trabalho consistiu na obtenção de nanopartículas de poliestireno reticulado (NPPS) a partir da polimerização do estireno/divinilbenzeno em emulsão na presença de surfactante, que fossem capazes de permear pelos poros da rocha e liberar o surfactante contido nas nanopartículas nos sítios contendo óleo. O trabalho se baseou, então, na avaliação da capacidade de inchamento das NPPS em óleo, seguido da liberação do surfactante e avaliação do desempenho das NPPS em sistemas água/óleo por meio de medidas de tensão interfacial. Com base nesta proposta, nanopartículas de poliestireno reticulado (NPPS) foram sintetizadas por polimerização de estireno/divinilbenzeno em emulsão na presença de surfactante, obtendo-se partículas esféricas com diâmetro médio entre 50 e 400 nm, de acordo com a natureza e concentração do surfactante utilizado. O tamanho médio e a morfologia das NPPS foram determinados por Espectroscopia de Correlação de Fótons (PCS) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A capacidade de inchamento em óleo das partículas reticuladas foi avaliada por PCS e, o modelo proposto para a liberação controlada do surfactante foi verificado por medida de tensão interfacial em sistemas água/óleo. Observou-se que os sistemas avaliados apresentaram um percentual de redução da tensão interfacial de aproximadamente 80%

COSMO-RS Selection and Solubility Experiments

Funding Information: This work was also supported by Associate Laboratory for Green Chemistry–LAQV, financed by national funds from FCT/MCTES (UID/QUI/50006/2020), the contracts of Individual Call to Scientific Employment Stimulus 2020.00835.CEECIND (J.M.M.A.)/2021.01432.CEECIND (A.B.P.) and by FCT/MCTES (Portugal) through the project PTDC/EQU-EQU/29737/2017. The authors thank Solvay for providing the ionic liquid tri(butyl) ethylphosphonium diethylphosphate. M.C.G. and J.A. thank IDEX-LYON for financial support (Programme Investissement d’Avenir ANR-16-IDEX-0005). Publisher Copyright: © 2022 American Chemical Society. All rights reserved.In recent years, the fight against climate change and the mitigation of the impact of fluorinated gases (F-gases) on the atmosphere is a global concern. Development of technologies that help to efficiently separate and recycle hydrofluorocarbons (HFCs) at the end of the refrigeration and air conditioning equipment life is a priority. The technological development is important to stimulate the F-gas capture, specifically difluoromethane (R-32) and 1,1,1,2-tetrafluoroethane (R-134a), due to their high global warming potential. In this work, the COSMO-RS method is used to analyze the solute-solvent interactions and to determine Henry's constants of R-32 and R-134a in more than 600 ionic liquids. The three most performant ionic liquids were selected on the basis of COSMO-RS calculations, and F-gas absorption equilibrium isotherms were measured using gravimetric and volumetric methods. Experimental results are in good agreement with COSMO-RS predictions, with the ionic liquid tributyl(ethyl)phosphonium diethyl phosphate, [P2444][C2C2PO4], being the salt presenting the highest absorption capacities in molar and mass units compared to salts previously tested. The other two ionic liquids selected, trihexyltetradecylphosphonium glycinate, [P66614][C2NO2], and trihexyl(tetradecyl)phosphonium 2-cyano-pyrrole, [P66614][CNPyr], may be competitive as far as their absorption capacities are concerned. Future works will be guided on evaluating the performance of these ionic liquids at an industrial scale by means of process simulations, in order to elucidate the role in process efficiency of other relevant absorbent properties such as viscosity, molar weight, or specific heat.publishersversionpublishe

Structure and local environment of dimethyl sulfoxide (DMSO) in different ionic media

Apesar de ser utilizado há muito tempo como solvente para espécies orgânicas e inorgânicas, bem como carreador de fármacos, muitos aspectos relativos à auto-associação intermolecular do dimetil sulfóxido (DMSO) e às suas interações com espécies iônicas são ainda motivos de controvérsia na literatura. No presente estudo, a estrutura e ambiente local de dimetil sulfóxido (DMSO) em diferentes meios iônicos foram estudados por meio de três abordagens diferentes. Na primeira abordagem, o efeito de não-coincidência Raman (NCR) observado na banda atribuída ao modo ν(S=O) do DMSO, ca. 1050 cm-1, foi investigado para o líquido puro e em soluções de tetracloreto de carbono (CCl4) e água. Além disso, foi investigado o efeito de espécies iônicas (Kl, KSCN, KBr, TBAN3, TBAOCN, LiClO4, Mg(ClO4)2) na frequência ν(S=O), bem como no NCR das soluções. Os resultados de NCR juntamente com as técnicas de infravermelho, RMN e de medidas de propriedades físico-químicas mostraram que essas espécies iônicas não somente afetam a estrutura de associação do DMSO, como são capazes de interagir fortemente com o solvente. Na segunda abordagem, com a finalidade de modular as propriedades de um líquido iônico, fez-se a análise estrutural das misturas envolvendo DMSO e água como solventes e o líquido iônico EAN como soluto por meio das técnicas de espalhamento de raios-X e de nêutrons. Os resultados mostraram que a estrutura cátion-ânion do EAN é afetada pela presença de DMSO e, que em ambos os solventes são evidentes fortes ligações de hidrogênio entre o cátion EA+ e os oxigênios do solvente e do ânion nitrato. As moléculas de água não afetam drasticamente a estrutura do EAN, pois seu caráter doador/aceptor de LH e seu tamanho permite a formação de pontes entre cátion e o ânion, no entanto, EAN consegue distorcer a rede tridimensional de ligação de hidrogênio da água. Por outro lado, as moléculas de DMSO afastam os ânions da região polar do EA+ na competição pela formação de LH com o cátion e o EAN, por sua vez, provoca a ruptura das estruturas de associação do DMSO. Na terceira abordagem, misturas envolvendo três diferentes SEPs (uma classe de líquidos iônicos); Relina, MUCHCl e DMUCHCl; com DMSO foram investigadas por meio de suas propriedades físico-químicas e por espectroscopia Raman, tendo em vista modular as propriedades dos SEPs. Neste caso, os resultados não apontaram para interações fortes e específicas envolvendo as espécies iônicas e o DMSO, mas a um maior empacotamento do sistema, onde os desvios de suas propriedades físico-químicas com relação à idealidade são negativos e sua mobilidade iônica juntamente com a análise dos espectros vibracionais não evidenciaram interações específicas. No entanto, as viscosidades e densidades diminuíram nas misturas e a mobilidade iônica foi favorecida.Although it has long been used as a solvent for organic and inorganic species, as well as drug carriers, many aspects concerning the intermolecular self-association of dimethyl sulfoxide (DMSO) and their interactions with ionic species are still controversial in the literature. In the present study, the structure and local environment of dimethyl sulfoxide (DMSO) in different ionic media were studied using three different approaches. In the first approach, the Raman non-coincidence effect (NCE) observed in the band assigned to the DMSO ν(S = O) mode, ca. 1050 cm-1, was investigated for the pure liquid and in its solutions of carbon tetrachloride (CCl4) and water. In addition, the effect of ionic species (K1, KSCN, KBr, TBAN3, TBAOCN, LiClO4, Mg (ClO4)2) on the frequency ν(S = O) as well as the NCE of the solutions were investigated. The results of NCR together with the infrared, NMR and physico-chemical properties measurements showed that these ionic species not only affect the association structure of DMSO, but are also capable of interacting strongly with the solvent. In the second approach, with the purpose of modulating the properties of an ionic liquid, the structural analysis of the mixtures involving DMSO and water as solvents and the ionic liquid EAN as a solute were carried out by X-ray and neutron scattering techniques. The results showed that the cation-anion structure of the EAN is affected by the presence of DMSO and that in both solvents strong hydrogen bonds between the EA+ cation and the oxygen from solvent and from nitrate anion are evident. The water molecules do not affect the structure of the EAN drastically, because its LH donor/acceptor character and its size allows the formation of bridges between cation and anion, however, EAN can distort the hydrogen bonding three-dimensional network in water. On the other hand, the DMSO molecules repels the anions from the polar head of EA+ in the competition in forming LH with the cation, however EAN break down DMSO association structures. In the third approach, mixtures involving three different SEPs (a class of ionic liquids); Relina, MUCHCl and DMUCHCl; with DMSO were investigated by means of their physicochemical properties and by Raman spectroscopy, in order to modulate the properties of SEPs. In this case, the results did not point to strong and specific interactions involving the ionic species and DMSO, but to a greater packaging of the system, where the deviations of its physicochemical properties with respect to the ideality are negative and its ionic mobility together with the analysis of the vibrational spectra showed no specific interactions. However, the viscosities and densities decreased in the mixtures and the ionic mobility was favored

Porous ionic liquids: beyond the bounds of free volume in a fluid phase

International audienceAfter reviewing the synthesis, characterization and applications of 150+ porous suspensions, we conclude that type III porous liquids are either suspensions of MOFs in ionic liquids and liquid polymers or of decorated MOFs in molecular solvents

Mixing enthalpies of fluorinated precursors for textile industry in ionic liquids

Per- and polyfluoroalkyl substances (PFAS) are widely used for technical purposes in textile finishing, giving water or oil repellence to the fibres. During their production, textile manufacturing or consumer-use, these additives can be degraded into their precursors and released in the environment. These substances are volatile, bio accumulative and persistent, and their release in the environment is more and more regulated in the EU . For a textile recycling purpose, it is necessary to find ways to safely remove them from the fibres. Among other alternative solvents, ionic liquids showed solvation properties that are promising for recycling textile waste. We have used the COSMO-SAC modelling approach to screen a large number of ionic liquids and, by the calculation of infinite dilution activity coefficients, find the most appropriate solvents for two representative fluorinated precursors likely to be found in textile products. We could determine which ionic liquids were able to interact favourably with perfluorobutyric acid (PFBA) and 6:2 fluorotelomer alcohol (6:2 FTOH). These information could be quantified using isothermal titration calorimetry (ITC) for PFBA in 1-butyl-3-metylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide, [C4C1Im][NTf2], predicted by COSMO-SAC as a weak solvent, as well as in 1-ethyl-3 methylimidazolium methylsulfonate, [C2C1Im][MeSO3] and 1-butyl-3-methylimidazolium acetate, [C4C1Im][OAc], expected to have strong interactions with the textile additive. Mixing enthalpies of 6:2 FTOH were measured in selected ionic liquids, namely triethylammonium methylsulfonate, [N222H][MeSO3], 1-ethyl-3 methylimidazolium methylsulfonate, [C2C1Im][MeSO3] and acetate, [C2C1Im][OAc]. A proton transfer from PFBA to AcO– (and to a lesser extent from 6:2 FTOH to AcO–) was investigated and described with DFT calculations, 1H NMR analysis and FT-IR spectroscopy

Alkylphosphonium carboxylate ionic liquids for capture of CO2 and SO2: Modulating chemical and physical sorption

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Porous Ionic Liquids: Structure, Stability, and Gas Absorption Mechanisms

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Integrated, one-pot carbon capture and utilisation using porous ionic liquids

International audiencePorous ionic liquids simultaneously absorb carbon dioxide and catalyse its reaction with epoxides to form cyclic carbonates under mild conditions