Índice introduÇÃo objetivo material e mÉtodos resultados e discussÃo consideraÇÕes finais...
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USO DA ESPECTROSCOPIA DE FLUORESCÊNCIA DA SÍLICA-
GEL PARA IDENTIFICAÇÃO DE ÓLEO RESIDUAL NO GÁS
NATURAL
MESTRANDA: Larissa BusslerORIENTADOR: Prof. Dr. Luis Humberto da Cunha Andrade
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ÍNDICE
INTRODUÇÃO
OBJETIVO
MATERIAL E MÉTODOS
RESULTADOS E DISCUSSÃO
CONSIDERAÇÕES FINAIS
TRABALHOS FUTUROS
AGRADECIMENTOS
TEORIA METORDOLOGICA
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O gás natural é um combustível fóssil, encontrado na natureza em rochas porosas no subsolo;
É uma substância em estado gasoso nas condições ambientais de temperatura e pressão;
1. INTRODUÇÃO
Gás Natural
Como o gás natural pode ser encontrado na natureza (Internet)
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Balanço Energético Nacional 2011
1. INTRODUÇÃO
Fonte: EPE e MME (2012)
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1. INTRODUÇÃO
Fonte: pt.wikipedia.org
TBG – Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil
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1. INTRODUÇÃO
A pressurização desse gás é feita por compressores não isentos de óleo;
Jazida
GNL
CLIENTE
Centro de Distribuição
Armazenamentosubterrâneo
Tratamento
Subestações de pressurização de gás natural
Esquema ilustrativo da pressurização no gasoduto
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2. OBJETIVO
Propor a investigação de materiais adsorventes que podem ser inseridos nas linhas de transporte do gás natural;
Identificação da presença do óleo com o uso combinado da espectroscopia de fluorescência com o material adsorvente;
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Espectroscopia de Fluorescência
Consiste na emissão de radiação eletromagnética proveniente de moléculas que foram excitadas (SILVA, 2012).
Ocorre em sistemas químicos gasosos, líquidos e sólidos simples e complexos (HOLLER et al., 2009 ).
Observar-se facilmente em temperatura ambiente e diretamente em solução (HOLLER et al., 2009).
3. TEORIA METODOLOGICA
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Espectroscopia de Fluorescência
Estado de Energia Excitado
Estado de Energia Fundamental
Amostra
Esquema de excitação molecular.
3. TEORIA METODOLOGICA
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Vantagens do uso da técnica(HOLLER et al., 2009 )
Devido a sua sensibilidade intrínseca;
Limites de detecção na faixa de ppb.
Extensa faixa de concentração linear.
3. TEORIA METODOLOGICA
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Espectroscopia de Fluorescência
Foto da Fluorescência do óleo lubrificante com excitação em 532nm
Foto: Luis Andrade (2013)
3. TEORIA METODOLOGICA
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Sílica Gel
É um produto granular, amorfo, duro e de grande porosidade que é obtido através da precipitação da sílica, a partir de soluções de silicato de sódio, com ácidos;
É bastante utilizada (NOBREGA, 2011):
A origem da fotoluminescência da sílica pode ser atribuída ao Dióxido de Silício e contaminantes do grupo carbonila (HUANG et al. 2012).
Processos industriais para remover umidade de correntes gasosas;
Purificação de gases;
3. TEORIA METODOLOGICA
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Jazida
GNL
CLIENTE
Armazenamentosubterrâneo
Tratamento
Subestações de pressurização de gás natural
Centro de Distribuição
Esquema ilustrativo da pressurização no gasoduto
3. TEORIA METODOLOGICA
Fonte: TGB (2013)
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Sílica gel Granular (inteira) da marca VETEC;
Tratamento térmico à 50ºC por 1 hora
4. MATERIAL E MÉTODOS
• Sílica gel fabricada em 06/2006 - Vencimento em 06/2011 (Velha)
Testes iniciais de tempo de imersão e ponto de saturação;
Óleo lubrificante MS LUB da Schulz;
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400 450 500 550 600 650 700 7500,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
Sílica pura Oleo Lubrificante
Inte
nsid
ade
de F
luor
esce
ncia
(uni
d. a
rb.)
Nor
mal
izad
a
Comprimento de Onda (nm)
480nm
570nm
Espectro de Fluorescência do óleo lubrificante e da sílica pura (velha) (Excitação 405nm)
SÍLICA INTEIRA (VELHA)
4. MATERIAL E MÉTODOS
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450 500 550 600 650 7000
100
200
300
400
500
600
700
495nm Pura 5 %
In
tens
idad
e de
Flu
ores
cenc
ia (a
.u)
Comprimento de Onda (nm)
570nm
Espectro de Fluorescência da sílica pura e da sílica imersa em uma solução de 5% de óleo lubrificante (Excitação 405nm)
SÍLICA INTEIRA (VELHA)
4. MATERIAL E MÉTODOS
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4. MATERIAL E MÉTODOS
1 mL de Hexano e 10µL de óleo lubrificante MS LUB da Schulz;
Utilizada uma sílica distinta para cada tempo de imersão.
TESTE 1: SÍLICA INTEIRA (VELHA) DEFINIÇÃO DO TEMPO DE IMERSÃO
5 seg 15 seg 25 seg 30 seg 35 seg
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0 5 10 15 20 25 30 350
100
200
300
400
500
600
700
I 495
(cor
rigi
do p
ela
sílic
a)
Tempo de imersão (segundos)
4. MATERIAL E MÉTODOSSÍLICA INTEIRA (VELHA)
TEMPO DE IMERSÃO
Com isso definimos:1 minuto de imersão
Comparação do pico em 495nm (subtraído pela sílica pura) correspondente ao óleo lubrificante na sílica variando com o tempo de imersão.
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4. MATERIAL E MÉTODOS
1 mL de Hexano e 10µL de óleo lubrificante MS LUB da Schulz;
Utilizada apenas uma sílica para todas as imersões.
TESTE 2: SÍLICA INTEIRA (VELHA) VARIAÇÃO DE CONCENTRAÇÃO
100µL ou 100%
TOTAL
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0 2 4 6 8 100
100
200
300
400
500
600
700
800
I 4
95 (c
orri
gido
pel
a sí
lica)
Concentração de óleo na solução (%)Comparação do pico em 495nm (subtraído pela sílica pura) correspondente ao óleo lubrificante na sílica variando com a concentração
4. MATERIAL E MÉTODOS
SÍLICA INTEIRA (VELHA)TESTE VARIAÇÃO DE
CONCENTRAÇÃO
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Sílica gel
Granular (inteira) da marca VETEC;
Tratamento térmico à 110ºC por 24 horas
Utilizada uma sílica distinta para cada solução;
4. MATERIAL E MÉTODOS
• Sílica gel (nova) • Fabricada em 05/2012• Vencimento em 5/2022
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Exposta ao ambiente para secar por 40 segundos.
Béqueres de solução de Hexano com óleo lubrificante
4. MATERIAL E MÉTODOS
3 mL à 10 mL de Hexano e 10µL de óleo lubrificante MS LUB da Schulz (0,3% à 0,1%);
1 minuto de imersão;
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Laser de Diodo405 nm
Espectrômetro
Sílica
Microcomputador
Ilustração do aparato experimental de Fluorescência utilizado com a sílica inteira.
4. MATERIAL E MÉTODOS
Aparato Experimental
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4. MATERIAL E MÉTODOS
Sílica gel Macerada da marca VETEC;
Tratamento térmico à 110ºC por 24 horas;
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4. MATERIAL E MÉTODOS
Exposta ao ambiente para secagem.
Cada solução era despejada sobre a sílica macerada em um funil;
Utilizamos um eppendorf para medir a quantidade de sílica (~1 mL);
10 mL à 200 mL de Hexano e 10µL de óleo lubrificante MS LUB da Schulz (0,1% à 0,005%);
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Laser de Diodo405 nm
Espectrômetro
Sílica macerada dentro do eppendorf
Microcomputador
Ilustração do aparato experimental de Fluorescência utilizado com a sílica macerada.
4. MATERIAL E MÉTODOS
Aparato Experimental
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400 500 600 7000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
In
tens
idad
e de
Flu
ores
cenc
ia (u
nid.
arb
.)
Comprimento de onda (nm)
óleo lubrificante
480nm
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Espectro de Fluorescência do óleo lubrificante (Excitação 405nm)
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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
0
200
400
600
500 600 7000
100
200
In
tens
idad
e de
Flu
ores
cenc
ia (u
nid.
arb
.)
0,30% Pura
Intensidade de Fluorescencia (unid. arb.)
Comprimento de onda (nm)
0,10% Pura
495nm
495nm
Espectro de Fluorescência da sílica inteira imersa na solução de 0,30% e 0,10% de óleo lubrificante (Excitação 405nm).
SÍLICA INTEIRA (NOVA)
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Espectro de Fluorescência da sílica macerada imersa na solução de 0,005% e 0,1% de óleo lubrificante (Excitação 405nm)
Laser de Excitação 405 nm
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
0
400
800
1200
450 500 550 600 650 7000
200
400
600
495nm Intensidade de Fluorescencia (unid. arb.)
In
tens
idad
e de
Flu
ores
cenc
ia (u
nid.
arb
.)
0,1% Pura
Comprimento de onda (nm)
0,005% Pura
495nm
SÍLICA MACERADA (NOVA)
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5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Espectro de Fluorescência da sílica gel macerada e inteira do aumento crescente de óleo lubrificante em diferentes concentrações (Excitação 405nm).
Sílica Macerada (nova)Sílica Inteira (nova)
450 500 550 600 6500
200
400
600
800
1000
1200
1400
0,30%
0,24%
0,20%
0,16%
0,12%
Inte
nsid
ade
de F
luor
esce
ncia
(uni
d. a
rb.)
Comprimento de onda (nm)
0,10%
450 500 550 600 650 7000
500
1000
1500
2000
2500
0,1%
0,08%
0,07%
0,05%
Inte
nsid
ade
de F
luor
esce
ncia
(uni
d. a
rb.)
Comprimento de onda (nm)
0,005%
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0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,300
100
200
300
400
500
600
700
I 49
5 (c
orri
gido
pel
a sí
lica)
Concentração ( % )
Inteira Macerada
Gráfico da relação do pico em 495 nm para a sílica macerada e inteira em relação à concentração de óleo e a intensidade de fluorescência
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
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É possível perceber, através da espectroscopia de fluorescência a presença do óleo lubrificante na sílica na região espectral em torno de 495nm quando excitadas em 405nm por um laser de diodo.
Sílica macerada tem maior eficiência na adsorção de óleo lubrificante devido sua maior área superficial.
6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
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6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O uso combinado da espectroscopia de fluorescência com a sílica como material adsorvedor pode vir a se tornar uma valiosa ferramenta para controle de qualidade e filtragem do gás natural em gasodutos de longas distâncias;
Vantagem do uso do laser de diodo 405nm
Responde bem a excitação das moléculas;
Viável economicamente
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400 450 500 550 600 650 7000
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
514nm 501nm 488nm 476nm 465nm 405nm
In
tens
idad
e de
Flu
ores
cenc
ia (u
nid.
arb
.)
Comprimento de onda (nm)
TRABALHO FUTUROS
Gráfico de Fluorescência do óleo lubrificante nos comprimentos de onda de 514nm, 501nm, 488nm, 476nm, 465nm e 405nm.
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TRABALHO FUTUROS
Realizar medidas de fluorescência do óleo lubrificante em vários comprimentos de onda de excitação;
Triplicata;
Testar outras marcas de óleos lubrificantes;
Realizar FTIR-PAS da sílica macerada e também com as misturas de óleo.
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AGRADECIMENTOS